学习园地

当前位置: 首页 / 学习园地 / 正文

山东水利职业学院:工学一体 数字孪生 给523座水库装上“数字大脑”

发布日期:2025-02-21 浏览量:

 要:本着服务水利行业发展和培养水利技术人才的宗旨,山东水利职业学院依托水利专业及团队优势主动承担日照地区小型水库雨水工情自动测报和水库安全运行及防洪调度项目。通过多方协同、搭建运营管理平台,以产助教、重构模块课程体系,按照工学一体理念打造生产性课堂教学模式,师生结队共同实施生产任务,针对生产技术、项目管理难题开展科技研发,顺利完成项目各项任务,实现了校企合作、产教深度融合,在服务日照地区水利产业发展、水利人才培养方面成效突出。

关键词:项目引领;多方协同;工学一体;科教融汇

一、实施背景

山东水利职业学院始终坚持立足水利、面向社会、服务一线的办学定位,自建校以来肩负着服务山东水利事业发展的历史使命,在山东省南水北调、引黄济青等大型水利工程中承担了工程勘察、技术设计、施工管理等任务,为水利建设贡献人力、智力支撑。2004年学院整体搬迁日照,与地方政府建立了密切联系,合作开展了日照水库监测项目、青峰岭水库智能感知系统建设、日照市一河一策一湖一策等一系列项目,政校合作共同服务水利事业发展。

山东省建有小型水库5451座,大多建于20世纪50年代到70年代之间,始建标准低,多分布在偏远山区,受多方面因素影响,存在管理设施短缺、病险隐患突出等难题,制约小型水库功能发挥。为此,急需实施小型水库雨水工情自动测报和水库安全运行及防洪调度项目,通过雨水工情自动测报、水库信息数字化管理、纳雨能力分析和流域联合调度预演等技术手段,为小型水库的安全运行及防洪调度提供及时、准确的信息,辅助领导决策,做好水库安全管理,保障水库良性运行。2021年国务院办公厅下发了《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》,要求2025年前,完成新出现病险水库的除险加固,配套完善重点小型水库雨水情和安全监测设施,实现水库安全鉴定和除险加固常态化。基于国家要求和省内小型水库实际情况,山东省于2022年启动实施了小型水库雨水工情自动测报和水库安全运行及防洪调度项目(以下简称小型水库雨水工情项目),学院充分发挥水利特色专业及人才资源优势,挺膺担当,主动对接承担了日照523座水库的项目建设工作,采用数字孪生技术给水库装上数字大脑,守护着日照523座小型水库的日夜安澜。

二、主要做法

(一)多方协同,搭建运营管理平台

学院国家级水利技术协同创新中心是以多元协同创新理念为指导,通过多年实践逐步探索形成了多方协同的产教深度融合运行体系,建立了协同创新工作机制、项目运营与管理综合性平台搭建机制、沟通机制及风险防控机制,建有进度管理、质量管理、成果管理、安全管理制度体系。

在小型水库雨水工情项目中,依托水利技术协同创新中心运行体制机制,依据项目管理、生产运营相关利益主体共建、共管、共享的原则,组建了山东省水利厅、日照市水利局、黄河水利委员会山东水文水资源局(简称黄河水文局)、山东水利职业学院四方协同的项目运营与管理综合性平台。山东省水利厅下发任务,并发挥统筹协调作用,整合各方资源,确保项目顺利推进;黄河水文局根据任务编制技术设计书,省水利厅审核技术设计书,通过后黄河水文局对山东水利职业学院进行技术培训;山东水利职业学院培训后对接日照市水利局协助生产,组织师生开展专业理论学习、技术学习,按照设计书要求实施生产,提交合格成果;日照市水利局在任务实施过程中向省水利厅反馈实施情况,并提出整改要求,由黄河水文局指导山东水利职业学院完成整改,最终向省水利厅和日照市水利局交付合格成果。通过闭环项目控制,确保项目程序严密,保证了成果完成质量,保障了项目顺利完成。

2 生产驱动的适应数字孪生技术领域的课程内容体系

(三)师生结队,打造真实生产课堂

按照产学一体、工学结合的职教育人理念,结合产业发展、对接小型水库雨水工情项目生产需要,将智慧水利技术专业核心课程《物联感知与3S测量技术基础》课程内容重构为:数据采集、数据处理、数据分析和数字孪生四个模块。通过前期课程学习,学生掌握了测绘基本知识。在此基础上,团队将小型水库雨水工情项目引入课堂,设计真产联动的生产性课堂。课前探学明确生产任务;课中通过任务导学、知识析学、设备练学、任务做学、成果评学五个环节,在校内水工实训场以真设备、真场景学习知识和技能;课后进行社会实践参加生产项目。生产中,按照每组一个企业导师、一个校内教师、三个学生的组织架构组建团队,教师进行现场技术指导、引导学生分析问题、解决问题,培养依法测绘、工程安全意识,培育劳动精神、劳模精神、工匠精神。学生主体实施生产任务,实现工学结合、产学一体,学生在生产中强化知识和技能,技术水平和实践能力提升,综合素质提高,教学目标高效达成。

3 生产性课堂实施流程(以无人机数据采集为例)

4 师生结对实施生产任务

(四)技术研发,探索科教融汇路径

坚持产业发展、生产需求导向,师生共同开展科技研发。在小型水库雨水工情项目实施过程中,为解决传统项目生产过程数据管理任务重、数智化水平低、质量监督滞后等问题,团队开发日照小水库管理系统及手机APP,为每一个水库建立数字档案,存储工程基本信息、管理单位信息、防汛责任人、测绘过程资料(项目现场图片、测量控制点位置图片、数据采集图片等)、测绘成果(点之记、地形图、库容曲线等),实现了该项目一库一档全周期数字化、可视化管理。

为满足智慧水利专业群对接智慧水利、数字孪生产业发展的教学需求,学院与山东省水利勘测设计院有限公司在小型水库雨水工情项目基础上,结合前期合作开发的数字孪生水利工程平台,融合三维倾斜模型、BIM模型、水力算量等多源数据,联合技术攻关设计了水轴一张图,实现了校园生态、水利工程的三维可视化、防洪预演、水量调度等功能,服务智慧水利技术专业群课程教学。学生通过水轴一张图学习认知系统完备、安全可靠、集约高效、绿色智能、循环通畅、调控有序的山东现代水资源管理与调配系统,专业视野得到拓展。

三、成果成效

(一)对接区域水利产业发展需求,贡献突出

依托项目运管平台,四方协同完成日照地区523座小型水库的雨水工情自动测报和水库安全运行及防洪调度项目。运用GNSS、无人机、无人船等现代数据采集手段,采集了103897个水库点位要素的GNSS数据,项目完成埋石1589座、GNSS采集水库点位要素113897个、1500全要素地形图和库容曲线523个、三等水准联测1794个水文站和三等点、水准线路总长度达3633km。运用三维GIS技术实施多源数据处理、入库、可视化,形成数字孪生数据底座,赋能水利预报、预警、预演、预案建设,产生直接经济效益890万元,为日照地区构建数字化、网络化、智能化融合发展的智慧水利体系提供数据支撑,给水库装上数字大脑,赋能日照水安全工程建设,守护着日照523座水库的日夜安澜。

(二)创新多方协同人才培养模式,成效显著

政行企校分工合作,在实际生产项目中,教师专业技术水平得到提升,双师素质得到提高,教学改革成效突出。建成《水工建筑物》《地理信息系统技术应用》《水处理技术》国家级在线精品课程3门,《测绘基础》等省级课程思政示范课程3门,《水利工程管理》等省级在线精品课程6门,主持省级教改课题15项,主持科研课题10项,建设智慧水利技术专业教师教学创新团队等省级教学创新团队、黄大年团队7个。政行企校协同育人,学生主体实施生产任务,技能水平提升、实践能力提高,在测绘地理信息获取与处理等1+X证书考试中通过率100%;在技能大赛中获水利BIM建模大赛等全国职业院校技能大赛等奖项50余项,在双创比赛中获奖40余项。就业率一直保持在97%以上,专业对口率达90%,企业对学生满意度高达98%

(三)打造智慧水利产教共融平台,辐射广泛

与水发集团有限公司、河海大学共同牵头成立智慧水利产教融合共同体,开展全方位合作,瞄准企业真问题,完成了一批以山东省小型水库雨水工情项目为代表的产教融合项目,开展真研究,创新新技能,建立了校内基地工程项目校外基地相结合的产教融合高质量人才培养体系。经验做法在全国职业教育高质量发展现场会等专题交流60余次,《光明日报》《中国教育报》等媒体对产教一体化平台进行专题报道,每年有近百家政府部门、中高职院校和行业企业前来考察交流,形成了广泛影响力。

5 14家央媒齐聚学院,探访水利产教融合发展之路

四、经验总结

(一)项目引领,多方协同构建体制机制促融合

以水利生产项目为载体,构建多方协同项目运营与管理平台,实施项目共建、过程共管、成果共享,并建立合理的利益分配机制,充分调动各方积极性,为产教深度融合提供机制保障。

(二)工学一体,真做真产提升教学实践双能力

以工学结合、知行合一的育人理念为指导,校企联合、师生共建生产队伍,实施真实水利项目生产,学生在水利真场景中以真设备产真成果,工学一体,学习积极性得到有效激发,技能水平、实践能力得到大幅提升,从而实现产教真

(三)科教融汇,解重破难助力水利高质量发展

在问题导向、需求驱动下,依托平台开展水利新技术研发,推进科教融汇,解决水利行业企业在数字化升级、项目生产中的难题,促进地方水利高质量发展。

五、申报单位与案例完成人

申报单位:山东水利职业学院

完成人:刘冬峰、李玉芝、王典鹤、丁建全、周广宇