我把黄河“装”进电脑

原标题：我把黄河“装”进电脑

郑州日报记者 李宇航 文 周甬 图

夏末，马渡下延102号坝上，王琴在石头堆里找到一个椰壳状的仿真石头，这是他们埋藏在这里的宝贝——“智能石头”。她不由想起5年前的那个夏天，研发团队成员顶着40℃高温第一次在黄河堤坝布设“智能石头”场景。而今5年过去，“智能石头”已广泛分布在河南黄河工程上，它们像一个个小卫士，日夜守护着黄河安澜。

河南黄河河务局信息中心技术人员介绍“智能石头”

长江边长大的“黄河人”

“一条大河波浪宽，风吹稻花香两岸……”以前，每次听到这个旋律，王琴想起的总是满载乡愁的长江，如今，她更多念兹在兹的是奉献青春的黄河。作为“智能石头”研发团队负责人，“80后”的王琴出生成长于武汉，从小与长江为邻。少时，她对黄河的印象更多来自书本，“黄河之水天上来，奔流到海不复回”，这是何等的壮阔！那个时候，她还未曾意识到，以后的岁月里，会与黄河有这么多的羁绊和眷恋。

“我现在对黄河的了解要远多于长江。”2005年从华中科技大学毕业后，王琴就告别家乡，来到河南黄河河务局工作，成为一名“黄河人”。“与长江的绵延相比，黄河多了几分深厚。”这是王琴对黄河的第一印象。而后，多年的科研工作让她对黄河的了解越来越多，从浅到深，从外到内，从局部到全域，从过去到未来……每次来到黄河边，游人看到的是长河落日、金波浩渺、惊涛拍岸，而她在意的却是水位高低、流量多少、河势如何、堤防安全……并非黄河美景不够沉醉，而是在她心中还有更浪漫的事——把黄河“装”进计算机，给治黄插上科技的翅膀。

王琴说，把黄河“装”进电脑，首先要全面准确掌握黄河的各类信息数据，监测是一项基础性工作。依靠现有设备，有些监测相对容易一些，比如水位、流速等；有些监测则难度很大，需要“上天入地”，比如根石探测，“这就要求我们在监测技术上不断突破”。

2019年4月，王琴接到一项艰巨的任务——研发“智能石头”。“‘智能石头’就是探测堤坝根石动态的硬件设备。”王琴解释道，黄河堤坝由于河水冲刷，经常会出现根石走失的情况，严重威胁堤防安全。然而根石探测一直是困扰黄河防汛的一道难题，河南黄河河务局从2003年就开始了根石走失预警试验，但一直没有成功。接到任务后，王琴脑中闪过一丝犹豫：这项任务艰巨，能否顺利完成，并没十足把握。

开拓拼搏是“黄河人”的精神底色，迎难而上则是王琴骨子里的“倔强”。“事在人为！”王琴下决心攻破这块“硬石头”，她很快就确定下大体的研发思路，并组建研发小组。

科研征途上的“破壁者”

“摸着石头过河，跌跌撞撞前行。”王琴这样形容他们初期的研发工作。“首先要解决的是水下传输问题。”王琴说，考虑到黄河水含沙量大，他们决定采用水下有线传输方式，经过反复试验，最终才找到合适的线体。紧接着是续航问题，王琴团队对多种微型电池逐一进行放电试验，一次次失败，就再一次次试验，最终他们做到设备可续航一年以上。此后，又解决了软件平台搭建、外壳防水保温等关键问题。四个月后，初代“智能石头”诞生。

“它就像是一个潜伏在根石堆里的侦察兵。”王琴说，大致原理就是把一个外形像石头的传感器埋进黄河堤坝根石堆里，根石一旦有异动，潜伏其中的“智能石头”就会立即感知到，第一时间发出预警。

2019年8月，炎炎夏日，王琴和她的团队成员来到开封黑下延工程进行现场试验，这也是“智能石头”第一次走出实验室。能不能通过黄河这个“甲方”的检验，大家心里都揪着。三天后，他们完成了“智能石头”的初次现场布设，身上也晒出了红印。令人欣喜的是，初次测试是成功的，“智能石头”的研发方向和思路是正确的，这无疑给大家注入了“强心剂”。

王琴至今对2020年7月9日的那次险情记忆犹新。当天，开封黑下延8号坝的“石头”先后发出近20次预警，巡查人员立即前往现场查看，当时坝体边缘已经出现开裂，经过3个小时抢险工作，险情得到有效控制。经此一役，“智能石头”可以说是完成了从实验到实战的蜕变。

接下来，王琴团队又先后攻克多项技术难题，在防水、抗压、稳定性、电池续航等方面不断提升，如今“智能石头”已更新至第四代。2022年，“智能石头”首先在马渡黄河标准化布设，到今天，已推广应用至河南、山西、山东等沿黄省份的80余处黄河工程。

数字黄河里的“弄潮儿”

2022年5月，黄河水利委员会印发《数字孪生黄河建设规划（2022—2025）》，提出以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的数字孪生黄河。

“数字孪生黄河，其实就是我们常说的把黄河‘装’进电脑里。‘智能石头’就是数字孪生黄河建设的一个基础应用。”走在马渡黄河大堤上，王琴不仅对“智能石头”了然于胸，对这里的其他“神兵利器”，她也如数家珍：河道巡察预警机、天眼巡河系统、飞航一体测绘无人船、自计水尺……这些“神兵利器”上天入地下水，帮助“黄河人”把信息数据尽数掌握在手。

同样为“80后”的张弛是豫黄智慧河务研发团队负责人，不同于王琴团队以硬件研发为主，他们所做的主要是把“智能石头”等监测设备收集到的黄河数据汇集整理入计算机，他们做的正是“装”这个步骤。在张弛的电脑上，我们可以看到一个高效运转的河南数字孪生黄河矩阵：一个“豫黄大脑”，统领着“豫黄安澜、豫黄河湖、豫黄安全、豫黄水资源、豫黄运管、豫黄建设”六大板块。

张弛打开河南黄河四预一体化平台，聚焦在黄河马渡段，这里的河道及沿岸情况尽在屏幕，天气、水位、流量等信息以及“智能石头”的监测情况都可实时查看。他一边演示一边介绍：“在这个平台上，可以进行水情、雨情预报以及水情、工情、险情、灾情等的预警，同时系统还能通过模拟洪水演进过程进行防汛演练，发生洪水预警时，系统还会根据洪水情况自动给出可视化的防汛预案。今年汛期，相关部门就是通过这个平台进行会商研判和指挥调度。”

近期，张弛团队研发的防洪工程安全指数动态评价预警系统也完成了新版本升级，该系统通过人工建模、倾斜摄影，同时结合水下地形勘测成果打造出三维场景，将黄河河南段5606道坝垛全部“装”进了电脑。

黄河全长5464千米，其中河南段711千米。“把奔流不息、千变万化的黄河完全‘装’入计算机，是一项前无古人的事业。”王琴也好，张弛也好，“黄河人”会像日夜东流的黄河一样，不舍昼夜前行。

来源：郑州日报