本站记者 王静琳 通讯员 刘君瑜 李锟

安装设备、调试参数、记录数据……黄河马渡下延工程，王琴正俯身校准着一枚形似椰壳的“石头”。与她交流，3句话不离数字孪生黄河建设。

这块看似普通的“石头”，即将成为守护母亲河的又一双“眼睛”。从初代摸索到五代精进，河南黄河两岸已经布设1962颗“智能石头”。它们如同潜入水下的哨兵，全天候监控着防洪工程的“健康状态”。

时间回溯到6年前，2019年，河南河务局信息中心工程科的王琴接到一项艰巨任务——研发能够实时监测根石走失的智能设备。面对技术空白、环境复杂等重重挑战，她眼神坚定，掷地有声地说了4个字：“事在人为！”

河南黄河是典型的游荡型河道，河道宽浅散乱、冲淤变化剧烈。两岸修建的大量控导工程是稳定河势、保障防洪安全的第一道防线。

“黄河的险情藏在波涛之下，根石走失就像内伤，等坝面出现问题，往往已错过最佳抢险时机。”王琴想到，“能不能用水下、水上多种传感器联合工作，实时掌握根石的晃动、移位与走失情况，提前消除隐患，确保工程‘固若金汤’？”

研发思路确定后，一群满怀激情的追梦人踏上了攻关之路。研发之路布满荆棘，水下信号传输、设备续航、外壳防水……每个环节都是难关。

黄河水泥沙含量高，普通无线信号在水中衰减严重。团队对各种线体反复进行剪切、拉断、砸击测试，最终选定特种防水线缆进行有线传输，既保障信号稳定，又有效抵御泥沙干扰。

那些日子，实验室的灯光常常亮至深夜。团队成员围坐在一起，反复推敲技术细节。从图纸设计到现场安装试验，他们翻阅大量资料，持续优化方案。历经上百次试验改良，终于首次实现水下根石走失预警，并与摄像头联动抓拍险情位置。

2019年8月，团队顶着40摄氏度高温，在开封黑下延工程完成设备布设。当第一组有效数据传回时，大家晒得黝黑的脸庞笑开了花。

研发方向对了，持续升级成为接下来的重点。

转机出现在一次团队讨论中。一枚椰子壳的流线造型启发了大家--这种结构既能减轻水流冲击，又能保护内部元件，提高抗压、保温与防潮能力。椰壳就此成为“智能石头”的设计原型。尽管后来经历了超轻黏土、泡沫、橡胶等材质迭代，但椰壳外形依然保留了下来。

外观问题解决了，如何提高接收机传输距离和设备续航能力，真正实现对出险部位快速扫描，为防汛决策提供科学依据呢？

团队对多种微型电池展开系统性测试，最终找到了合适的电源方案，让设备在极端环境下也能持续工作1年以上。他们升级采用4芯模式传感线，直接感知水下险情状态，并通过3D画面告警与大数据决策支持，实时获取出险时间、坝岸信息、断面情况、现场图像视频，传输至电脑端与手机端。

王琴说：“治河如治学，最怕用心，用心和信念能攻克意想不到的难题。”

用心，让团队在2023年迎来突破--第三代产品问世。相较于首代产品，其防水、抗压、稳定性、电池续航等性能显著提升。防护等级达到IPX8（IPX8是防水等级的一种，指顶部距离水面1.5米~30米，连续30分钟，性能不受影响，不漏水）；抗压强度达200千帕，可承受10米水深压力；告警准确率跃升至80%；电池续航能力从1年延长至3年~4年。这些突破使其迅速成为推广应用的主力军，1500多个“智能石头”在河南、山西、山东黄河两岸“安家”，至今稳定运行。

2025年年初，第五代“智能石头”研发成功，亮相国际大坝委员会第28届大会暨第93届年会。

“第五代产品升级为集倾斜、振动、走失、移位、形变于一体的全能感知，监测精度从厘米级提升至毫米级。”团队成员李志鹏向参观的中外专家介绍。

如今，“智能石头”已拥有5项实用新型专利，入选水利先进实用技术重点推广指导目录、水利部成熟适用水利科技成果推广项目和数字孪生流域建设先行先试优秀应用案例；获得“CMA”和“CNAS”国家质检认证，完成商标注册，被河南省科学技术信息研究院评价为国际先进水平。

2025年汛期，1962颗“智能石头”从点到面全天候监测工程险情，发出根石晃动预警245次。“现在电脑、手机一响就知道哪段坝出险，还能看到现场实时画面，再也不怕错过抢险黄金时间了。”郑州马渡工程管理班张帆说。

以“智能石头”为代表的数字孪生技术，正为河南黄河保护治理打开“更多可能”。

“十四五”以来，河南河务局坚持“科技创新引领，‘三条黄河’联动，数字赋能幸福河”的工作思路，将重点项目研发和数字孪生建设紧密结合，构建起“科技治河”与“智慧黄河”支撑体系，推动治黄工作从“人防”向“技防”深度转变。

在河南黄河防汛会商中心，河南黄河四预一体化平台正展示着“智能石头”传回的数据。这些数据与878处摄像头、79架无人机采集的信息深度融合，共同构建起“天空地水工”一体化监测感知网，实现治黄业务全方位、全链条、全领域“数智化”升级。

数字孪生黄河建设任重道远，正是众多科技工作者的并肩前行与执着坚守，让这条大河安澜康健、福泽两岸。他们的青春也与这条大河紧紧交织、融为一体。

“虽是武汉人，但和黄河打了20年交道。河水的流动声、坝头的风声，早已成为我最亲切的乡音。”王琴说。