智慧水网：给水网装上“自动驾驶系统”-新闻中心-平台-全球领先人工智能嵌入式开发平台

【导语】近日，在2025说·河北场，河北工程大学学术副校长雷晓辉提出“智慧水网”构想：水网能否像无人驾驶汽车一样实现“自动驾驶”？他以胶东调水工程为例，详解具身智能、“左右脑”协同及云边协作三大技术，勾勒出从人机协作到完全“无人驾驶”的未来图景，并强调需通过“仿真水网”严格测试确保安全。AI正推动水利行业从人工调度迈向智能控制，带来规划、设计、施工、运行的全面变革。

近日，河北工程大学学术(shù)副(fù)校(xiào)长(zhǎng)、教(jiào)授(shòu)级(jí)高(gāo)级(jí)工(gōng)程(chéng)师(shī)雷(léi)晓(xiǎo)辉(huī)在(zài)2025说(shuō)·河(hé)北(běi)场(chǎng)带(dài)来(lái)演(yǎn)讲(jiǎng)《智(zhì)慧(huì)水(shuǐ)网(wǎng)：给(gěi)水(shuǐ)网(wǎng)装(zhuāng)上(shàng)“自(zì)动(dòng)驾(jià)驶(shǐ)系(xì)统(tǒng)”》。

以(yǐ)下(xià)是(shì)雷(léi)晓(xiǎo)辉(huī)的(de)演(yǎn)讲(jiǎng)节(jié)选：

大家熟悉的无(wú)人(rén)驾(jià)驶(shǐ)汽(qì)车(chē)，能(néng)通(tōng)过(guò)摄(shè)像(xiàng)头(tóu)和(hé)雷(léi)达(dá)感(gǎn)知(zhī)周(zhōu)围(wéi)环(huán)境(jìng)，再(zài)由(yóu)车(chē)载(zài)大(dà)脑(nǎo)决(jué)策(cè)路线(xiàn)，控(kòng)制(zhì)油(yóu)门(mén)、刹(shā)车(chē)和(hé)方(fāng)向(xiàng)盘(pán)，实(shí)现(xiàn)从(cóng)感(gǎn)知(zhī)到(dào)决(jué)策(cè)再(zài)到(dào)执(zhí)行(xíng)的(de)闭(bì)环(huán)，让(ràng)汽车能自主运行(xíng)，逐(zhú)步(bù)实(shí)现(xiàn)无(wú)人(rén)驾(jià)驶(shǐ)。那(nà)么(me)，水(shuǐ)网(wǎng)是(shì)否(fǒu)也(yě)能(néng)像(xiàng)汽(qì)车(chē)一(yī)样(yàng)，实(shí)现(xiàn)“自(zì)动(dòng)驾(jià)驶(shǐ)”？

水(shuǐ)网(wǎng)其(qí)实(shí)无(wú)处(chù)不(bù)在(zài)，从(cóng)南(nán)水(shuǐ)北(běi)调(diào)、三(sān)峡(xiá)工(gōng)程(chéng)，到(dào)城(chéng)市(shì)的(de)供(gōng)排(pái)水(shuǐ)系(xì)统(tǒng)、河(hé)湖(hú)调(diào)度(dù)、灌(guàn)区(qū)灌(guàn)溉(gài)，它(tā)们(men)共(gòng)同(tóng)构(gòu)成(chéng)了(le)庞(páng)大(dà)的(de)水(shuǐ)网(wǎng)系(xì)统(tǒng)。要(yào)让(ràng)水(shuǐ)网(wǎng)“自动驾驶”，核心在于三个关键技术：具身智能，“左脑”与“右脑”协同，以及云计算与边缘计算的协作。

具身智能意味着每个闸站、泵站、水电站，都能像机器人一样“有脑有手”，能够自主感知、分析和执行控制。例如胶东调水工程的宋庄分水闸，系统会实时采集闸前闸后的水位、流量等数据，自动计算开闸程度，并指令执行(xíng)器(qì)调(diào)整(zhěng)闸(zhá)门(mén)。这(zhè)就(jiù)像(xiàng)闸(zhá)站(zhàn)长(zhǎng)出(chū)“眼(yǎn)睛(jing)”“大(dà)脑(nǎo)”和“手脚”，能自己感知、决策、行动，成为真正意义上的智(zhì)能(néng)体(tǐ)。

在(zài)整(zhěng)个(gè)水(shuǐ)网(wǎng)系(xì)统(tǒng)中(zhōng)，我(wǒ)们(men)还(hái)构(gòu)建(jiàn)了(le)“左(zuǒ)脑(nǎo)”和(hé)“右(yòu)脑(nǎo)”的(de)结(jié)构(gòu)。右(yòu)脑(nǎo)负(fù)责(zé)理(lǐ)解(jiě)与(yǔ)创(chuàng)造，左脑负责计算与执行，两者之间通过“胼胝体”协作，让系统像人一样实现科学、高效的决策。

以胶东调水工程为例，全线超过500公里，有十几座泵站、两百多座闸站，系统调度要综合考虑沿线城市的供水、防洪、生态、工业等多重需求，还要结合天气预报、政策法规、视频与文档等多模态信息。

过去调水的年计划、月计划的决策需要多地会商，现在我们用大模型充当水网的“右脑”，通过多模态识别，快速分析复杂数据并形成知识图谱。再把它转(zhuǎn)化(huà)为(wèi)仿(fǎng)真(zhēn)与(yǔ)优化问题，由“左脑”完成精打细算推演优化，全局优化调度。

人类的大脑给小脑发指令，小脑给大脑反馈信息。水网的“大脑”部署在调度中心，进行“云计算”，“小脑”部署在现场的每一个闸站和泵站上，称之为“边缘计算”。

云端“大脑”与现场“左脑”“小脑”之间的协同，让整个水网成为一个由数百个智能体组成的复杂群体系统。每个闸站的“小脑”负责现场控制，云端的“大脑”负责总体规划，两者信息互通，构成完整的感知—决策—执行闭环，像人类神经系统一样精准运行。

未来的水网将由云端大脑与分(fēn)布(bù)式(shì)小(xiǎo)脑(nǎo)共(gòng)同(tóng)组(zǔ)成(chéng)，每(měi)个(gè)泵(bèng)站(zhàn)、闸(zhá)站(zhàn)都配备一个边缘智能体。开始时它们与人协作，人类仍主导运行；随着系统不断优(yōu)化(huà)与(yǔ)自(zì)学(xué)习(xí)，逐(zhú)步(bù)实(shí)现(xiàn)由(yóu)智(zhì)能(néng)体(tǐ)主导(dǎo)、人(rén)类(lèi)辅(fǔ)助(zhù)，最(zuì)终(zhōng)完(wán)全实(shí)现(xiàn)“无(wú)人(rén)驾(jià)驶(shǐ)水(shuǐ)网(wǎng)”。

（图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)于(yú)雷(léi)晓(xiǎo)辉(huī)PPT）

当(dāng)然(rán)，这(zhè)样(yàng)的(de)系(xì)统(tǒng)必(bì)须(xū)安(ān)全可(kě)靠(kào)。就(jiù)像(xiàng)无(wú)人(rén)驾(jià)驶(shǐ)汽车要通过严格测试一样，智能水网也要经过层层验证。我们无法直接在真实工程上实验，所以建立了一个“仿真水网”，在数学模型中复现真实水流过程。

智能体在这个虚拟环境中接受洪水、干旱、污染、设备故障等多重测试，评估它的智能等级：从L1到L5，等级越高代表智能化水平越成熟。测试包括模型在环测试、软件在环测试、硬件在环测试以及“人在环”环测试四个阶段，确保系统在逐步脱离人工干预的同时仍然安全、稳定、可控。

水网的智能化是AI革命的一部分。

回顾人类文明的进程，我们经历了两次伟大的革命：工业革命和正在到来的AI革命(mìng)。工(gōng)业(yè)革(gé)命(mìng)让(ràng)人(rén)类(lèi)吃(chī)饱(bǎo)穿(chuān)暖(nuǎn)、城(chéng)市(shì)林(lín)立(lì)，也(yě)让(ràng)水(shuǐ)利(lì)体(tǐ)系(xì)得(de)到(dào)巨(jù)大(dà)提(tí)升(shēng)，建(jiàn)起(qǐ)了(le)大(dà)坝(bà)、调(diào)水(shuǐ)工(gōng)程(chéng)和(hé)供(gōng)排(pái)水(shuǐ)网(wǎng)络(luò)，解(jiě)决了“有没有”的问题。而(ér)AI革(gé)命(mìng)带(dài)来(lái)的(de)变(biàn)化(huà)更(gèng)深(shēn)远(yuǎn)，它(tā)不(bù)仅(jǐn)是(shì)文明(míng)层(céng)面(miàn)的(de)飞(fēi)跃(yuè)，更(gèng)可(kě)能(néng)是(shì)“物(wù)种(zhǒng)层(céng)面(miàn)的(de)变(biàn)革”。

AI的到来将彻底改变水利行业。过去水网依靠人工监测和调度，而未来的水网将实现无人驾驶，要实现这一目标，智能体必须从规划和设计阶段就参与其中。就像如今的汽车都自带自动驾驶系统一(yī)样(yàng)，未(wèi)来(lái)的水利工程也将自带智能控制能力。

在施工环节，机器人与无人机将替代人工完成碾压、安装等高强度作业。而“智慧水利”将从复杂的软件系统，转变为模块化、可安装的智能设备体系，像安装摄像头一样简单高效。

AI时代到来，让我们水利行业从规划到设计，到施工，到运行都发生了颠覆性的变化。我希望越来越多的人关注并参与其中，共同见证这一场由科技引领的深刻变革。

策划制作

演(yǎn)讲(jiǎng)人(rén)丨(gǔn)雷(léi)晓(xiǎo)辉(huī) 河北工程大学学术副校长，教授级高级工程师

责编丨艾静

审校丨徐来、林林