2022：水利工程数字孪生：智慧水利数字孪生技术架构方案

   随着物联网、大数据、5G、数字孪生等技术的发展和无人机等硬件的成熟应用，如何充分利用新技术，推进水利工程运行管理的数字化、智能化水平，已经成为当前水利工程信息化研究的热点。数字孪生作为实现物理世界和虚拟世界数据实时交互、融合的一种有效方法，得到了广泛的关注和重视。

   数字孪生和水利工程运行管理进行理论融合，构建水利工程运行管理数字孪生系统，能够增强水利工程的信息全面感知能力、深度分析能力、科学决策能力和精准执行能力，大幅提高水利工程的智能化运行管理水平。

   下面，上海数字孪生技术公司艾艺给大家介绍一下数字孪生技术架构和水利工程运行管理现状。

一、水利工程运行管理现状

   水利工程运行管理涉及业务领域较多，工作内容比较复杂，包括工程运行监视、工程巡检、工程安全监测、水量调度管理、设施设备运维等，各项工作都有很强的系统性和综合性。“十三五”期间，重大水利工程的建设全面提速，扩大了水利信息化范围，完善了相关业务的应用，显著提升了水利工程信息化、智能化水平。

   但是和国家信息化发展战略的总体要求及水利改革发展需求相比，当前水利工程运行管理信息化、智能化水平仍存在一些差距和不足，主要表现在以下方面。

   一是由于环境、交通、网络、资金等问题，水利工程基础数据自动化采集设施不够完善，一些基础数据的采集还需要依赖人工作业。

   二是水利工程各业务相关部门存在严重的数据资源不对等现象，各业务领域数据存在大量的信息孤岛，无法充分利用大数据、人工智能等技术进行数据整合、分析和优化、辅助决策。

二、、智慧水利数字孪生功能架构方案

1、智能预警平台

   基于时间、空间、数据等多个维度，为各类焦点事件建立阈值告警触发规则，自动监控各类焦点事件的发展状态，对来自不同部门和不同系统的告警信息进行关联分析，结合预警模型进行风险研判，确定告警信息的风险级别，提前进行可视化预警告警。

2、智能感知平台

   AI识别、网格巡查、无人机巡查、网络舆情等多平台数据资源，实现多源事件的融合共享；并可深度融合前端AI识别、人工智能、物联感知等技术应用，对城市全要素对象进行全时段智能监测和自动巡检，对各类异常事件进行自动感知、智能分析、及时预警、主动告警，实现全域态势的智能感知。

3、电站运营监测平台

   通过三维建模，对坝体、电站、闸门等要素的外观、复杂机械结构等信息进行三维仿真显示；并可集成视频监控、设备运行监测、环境监测以及其他传感器实时上传的监测数据，动态展示闸门状态启闭开度状态、下泄流量、闸门开启次数、闸门排序等枢纽信息，对机组运行时间、出力特征值、水位、负荷等数据进行可视化分析，支持设备运行异常实时告警、设备详细信息查询，辅助管理者直观掌握电站运行状态。

4、水利枢纽监测系统

   基于数字孪生技术，对具体水库坝体、地形地貌、水情态势、闸门开闭、设备（电站机组/排涝泵/水文站 等）运行态势等要素信息进行真实复现，对库区天气、水情、浸润线及位置、视频监控等信息进行实时监测；同时结合专业模型算法、AI应用，对水库水雨情、流量水量、有功出力、坝体位移、发电负荷等关键指标进行多维度综合分析，对异常态势进行实时预警告警，辅助用户进行水库防洪“四预”精准决策和研判。

5、流域综合态势监测系统

   对江河湖泊流域、水库、电站、重要设备等管理要素的分布、范围、类型、状态等信息进行综合监测；支持融合水利管理各部门现有数据资源，对水文气象信息监测、调度业务管理、清洁能源、防洪等各业务领域的关键指标进行多维可视分析；支持通过三维建模，多种角度直观展示大坝主体、船闸、电站机组、闸门泄水建筑物等重点管理对象的运行态势，实现水利管理综合运营态势一屏掌握。

6、水库调度监测系统

   集成各水库监测管理系统数据，基于地理信息系统，对水库的位置、范围、状态等信息进行直观展示，对入库径流量、水库蓄水量、防洪库容、可用水量等数据指标进行多维度分析研判，对水库调蓄能力不足、水位超限等异常态势进行可视化预警告警，提升水库运行监管力度，为防洪、兴利等工作提供决策支持。

7、工程建设监测系统

   对重点水工程的地域分布、工程概况（规模、工期、投产情况、参建单位等）、工程类别、工程进度等内容进行综合展现；支持通过三维建模，对重点工程周边环境、工程全貌和内部详细结构进行三维显示；支持集成前端视频监控、传感器等系统数据，对重点工程施工情况、施工进度、施工安全等现场情况进行实时监控，辅助决策者进行水工程统筹规划和整体管控，提升水工程建设安全、质量监督管理力度。

8、大屏数据可视化

   大中小屏数据同源可视化显示，同屏互动操作一体化联动，满足用户多屏交互展示需求，并支持用户权限管理。具备友好易用的一体化操作模式，可便捷的对全要素对象进行交互控制，为用户业务应用提供有力支持。

   推进数字孪生水利建设，是贯彻落实习近平总书记重要讲话指示批示精神和党中央、国务院重大决策部署的明确要求，是适应现代信息技术发展形势的必然要求，是强化流域治理管理的迫切要求。

   上海艾艺作为数字孪生领域的代表企业，十余年深耕核心技术定制化研发，在智慧水利建设领域，已有成熟解决方案。欢迎致电咨询了解：17702199087（同微信）。