提高潘大水库无人机巡检系统应用水平的思考

国家“十四五”新型基础设施建设规划明确提出，要推动大江大河大湖数字孪生、智慧化模拟和智能业务应用建设。水利部积极推动数字孪生流域建设，提升流域治理管理的数字化、网络化、智能化水平。2022年，引滦局推进智慧水利和数字孪生引滦枢纽建设，在此背景下建成潘大水库无人机智能巡检系统，并取得较好成效，为提升引滦治理能力和高质量发展提供了科技动力。     

基于数字孪生技术的德州市水资源应用前景研究

德州市是典型的水资源极度匮乏地区,水资源供需矛盾突出。为解决水资源管理的用水总量分配和水资源调度等工作难题,充分利用现有水资源信息化资源,结合最新的信息化技术发展成果和水利部“十四五”智慧水利建设总体目标,对德州市水资源的数字孪生应用前景进行研究。以水利部数字孪生建设工作提出的建设目标和方法为指导,结合德州市水资源信息化现状,设计了水资源数字孪生五维模型框架,对如何实现物理实体和虚拟实体的相互映射、数据服务平台的运行以及数字孪生的互联互通进行了阐述,并对实现数字孪生的技术体系开展可行性分析。通过对水资源数字孪生系统结构化分析和典型案例分析,可以认为水资源数字孪生系统具备技术先进性和建设可行性,能够实现水资源业务信息化智能管理,提高德州市水资源信息化水平,并为德州市智慧水利建设提供实用性技术参考。     

水利部数字孪生流域模型管理云平台设计及应用研究

【目的】智慧水利是推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一,建设数字孪生流域是实现智慧水利的核心与关键。为提升水利部数字孪生平台建设中水利模型的易用性、可扩展性、复用率和可维护性【方法】按照数字孪生流域水利模型建设“标准化、模块化、云服务”的要求,采用“分治+集成”的思想,基于组件技术、工作流技术、SOA架构和容器技术等构建水利部数字孪生流域模型管理云平台。平台通过提供水利专业模型、智能识别模型的组件化封装和流程化搭建功能,以微服务的方式对外提供模型共享和模型计算服务。【结果】依托重点研发项目分别在示范区域——屯溪流域和白鹤滩水库开展“洪水预报-预警-调度”业务应用和工程管理范围形变监测业务应用,验证了平台设计的合理性和应用的可行性。【结论】研究成果可为数字孪生流域模型平台的建设与应用提供一定技术支持和经验借鉴。     

长江中下游行蓄洪空间数字孪生建设方案构想

数字孪生与水利行业的融合是新一代信息技术、通信技术在水利行业的综合集成应用,是推动新阶段水利高质量发展的重要实施路径。目前水利行业智慧化水平仍然较低,对于数字孪生的研究与应用相对较少。为此,深入探讨了数字孪生的基本内涵与发展理念,并重点围绕行蓄洪空间数字孪生建设过程可能面临的问题开展了研究。研究给出了以数据底座建设、数字化场景建设、智慧化模拟与精准化决策支撑建设为主轴的行蓄洪空间建设总体方案。相关成果可为今后智慧流域建设提供有建设性的规划思路。     

以数字孪生海河建设驱动流域治理管理新发展

现阶段，科学技术是推动经济社会发展的主要动力，不仅促进新型信息化技术与水利行业加速融合，而且推进智慧水利成为新阶段水利高质量发展的显著标志。智慧水利建设以数字孪生流域为核心，为强化流域治理管理、实现流域“四个统一”提供强大技术支撑。数字孪生海河建设可以提高“2+N”水利业务应用的数字化、智能化水平，其共建共享管理体系将提高流域治理管理的精准化水平和服务效能，并且通过提高水旱灾害防御能力、水资源集约利用和优化配置、水生态环境的监督治理等过程来保障流域社会经济的可持续发展。因此，数字孪生海河建设将驱动流域治理管理进入新发展阶段。     

水利工程智能一体化仿真云应用平台建设与应用

针对水利工程仿真计算软硬件成本门槛高、实时监测数据量大、产业化应用度低、计算周期长问题,结合各类水利工程对工程仿真计算、数字孪生平台对需求实际,以及水利工程仿真计算、数字孪生平台逐渐云化的现状,以天河工程仿真云平台为基础,结合实测采集数据与实验数据,集成应用云计算、大数据与人工智能等信息技术,进一步面向水利行业的典型应用场景进行定制化开发,构建水利工程智能一体化仿真云应用平台,面向水利行业提供便捷化、智能化的水利工程仿真应用服务。     

数字孪生技术在智慧水利建设中的应用

数字孪生技术与水利行业的深度融合，成为新阶段智慧水利高质量发展的坚实后盾，为我国现代水利的发展注入强大动能。数字孪生技术作为新的技术手段，实现了物理实体与数字虚体间的实时交互和精确映射，极大程度上提高了水利部门信息化服务的效率与质量。本文分析了智慧水利建设的必要性，从运行机制、实施步骤、应用领域3个方面，探讨了数字孪生技术的机理，并提出了相应建议。     

数字孪生闸泵工程规划设计

闸泵工程作为流域的控制性工程，对流域的防洪调度、水资源管理与调配具有重要作用。本文按照《十四五智慧水利建设规划》，结合《数字孪生工程建设技术导则》要求，针对性从数据底板、模型平台、知识平台、基础支撑平台及智能业务应用等模块进行规划，以实现闸泵站各类信息及时汇聚处理、工程三维可视、模型优化计算、业务智能应用为目标，为闸泵站的信息化、数字化、智慧化建设发展提供支撑保障，对闸泵工程健康状态进行评价，对工程调度运行进行优化管理，并对闸泵类水利工程数字孪生建设提供样例。     

基于数字孪生技术的农村供水管理系统框架设计

为解决农村供水信息化中存在的信息系统设计与建设标准不规范、不统一,数据资产管理和挖掘不深入,系统性应急响应速度较慢等问题,实现农村供水信息化到智慧农饮的转变,构建了数字孪生技术支撑下的一张网、二体系、三层级、四应用、六媒体的智慧农饮体系。提出的具体实现方式为：构建全域感知智慧农饮专题数据库,打造数字孪生智能水厂、数字孪生管网、数字化监管与应急平台。该系统建成后可以充分发挥数字孪生在数据感知、数据集成、人机交互等方面的优势,有效提高农村供水工程安全运行能力和农村供水工作智能监管水平。     

数字孪生长江建设关键技术与试点初探

作为推动数字化转型与数字经济快速发展的重要抓手,数字孪生技术已经在多个领域得到了广泛应用,有力推动了制造业、智慧城市建设等行业创新发展.然而,受限于水系统的随机性和复杂性,数字孪生技术在水利行业应用中发展相对缓慢,仅在防洪减灾方面得到一定应用,与全面感知和映射物理流域并实现流域全要素全过程预报、预警、预演、预案四预的智...     

面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型研发与实践应用——以数字孪生飞云江流域为例

数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市的数字孪生飞云江流域为载体进行实践应用。结果显示,在应对台风“杜苏芮”“卡努”“鸿雁”过程中,各类模型运行情况良好,水文、水动力及风暴潮模型预报值与实测值拟合程度较高,误差满足规范许可要求,水工程调度模型可实现模型预期调度效果。研发的水利专业模型和应用案例可为其他流域数字孪生建设提供参考。     

浅谈视频监控系统在水利行业中的应用趋势

随着数字水利的产断发展,根据水利视频监控系统的变化情况,从大型联网控制、水利专用智能视频检测、3G视频业务等方面,简单探讨了视频监控系统在水利行业的应用及发展趋势。     

卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。     

智慧梯级水电站建设的探讨

易县运行电站共9座，现针对易县智慧梯级水电站建设展开探讨，利用物联网的技术和设备监控技术，加强信息联通、管理和服务，进行数字孪生改造。在原有水电站自动化的基础上，建设智慧梯级水电站，实现发电流程、流量的可控性、提前推演干预、及时正确地采集数据，通过孪生模型科学地调控水量、制定发电计划，构建高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化智慧水电站。     

流域水工程联合调度平台

正成果概况流域水工程联合调度平台由长江设计集团有限公司全力打造。该平台以支撑数字孪生长江建设、实现控制性水工程防灾智能联合调度为核心目标,建立了面向防灾调度全过程的决策计算分析应用功能体系,并创新研发了水利业务数字孪生建模平台、水工程联合调度辅助决策系统等产品,以"数字化场景、智慧化模拟、精准化决策"为导向,全面支撑流域防洪预报、预警、预演、预案要求。     

数字孪生水利工程安全智能分析预警技术研究及应用

数字孪生水利工程是智慧水利建设的核心与关键。聚焦水利工程安全运行需求,有必要结合数字孪生建设,开展工程安全智能分析预警技术研究和系统开发工作,从而有效提升工程运行安全保障水平与突发事件应急处置能力。介绍了基于数字孪生平台的工程安全智能分析预警技术的总体框架,针对工程安全监测感知体系和工程安全模型库进行了详细论述,并构建了具有“四预”功能的工程安全智能业务应用。目前,研究成果已在数字孪生江垭皂市工程中获得初步应用,可为同类数字孪生工程建设提供借鉴与参考。     

基于机电数字孪生的水利工程智能运维与故障诊断方法研究

本研究聚焦于"基于机电数字孪生的水利工程智能运维与故障诊断方法研究",旨在探索数字孪生技术在水利工程中的应用及其对运维和故障诊断的影响。通过深入分析黄河渭河联合调水工程的案例,展示了数字孪生技术在实现智能运维和精确故障诊断方面的有效性。研究采用了数据驱动和物理原理相结合的方法,构建了高度精确的数字孪生模型,并通过实时数据同步和模型校准,实现了对工程运行状态的精确监控。研究结果表明,机电数字孪生技术显著提高了运维效率、降低了故障响应时间和维护成本,同时增强了系统的稳定性和能源效率。本研究不仅为水利工程领域提供了一种创新的智能运维和故障诊断方法,也为机电数字孪生技术在其他工程领域的应用提供了参考。     

基于智能边缘物联终端构建水利新型感知体系

算据是构建数字孪生的基础，获取更透彻的感知数据对数字孪生建设尤为重要。传统水利感知存在数据共享难、运行成本高、运行维护困难和智能化程度低等问题。基于智能边缘物联终端，实现多设备一站式接入、多协议多标准全兼容、App极简开发和部署、多样化高可靠通信保障和AI智能分析，解决目前遥测终端功能单一、接收平台过多、采控不统一的问题，可有效降低整体运行维护成本，提升工作效能。基于智能物联终端构建新型水利感知体系，使水利感知更加便捷、透彻和智能，进而为数字孪生提供更全面的数据支撑。     

数字孪生技术在大口径长距离输水管线施工管理中的应用

针对当前大口径长距离输水管线施工过程中存在的管理粗放等问题，以数字孪生理论为支撑，基于BIM+GIS、无人机倾斜摄影、物联网等技术，将3D建模场景与工程现场视频监控、物联网传感数据相结合，构建了管线施工数字孪生智慧管理平台，包括综合驾驶舱及质量、安全、进度、成本等管理功能模块。平台应用于某长输管线工程，通过对施工过程进行仿真推演、漫游巡视、预测预警和实时优化，提升了项目综合管控能力和智慧化水平，解决了诸多质量缺陷、安全隐患、成本失控等问题。     

数字孪生南四湖二级坝工程 立足流域 提升水利工程智慧化管理水平

<正>2021年11月29日水利部印发《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》，明确南四湖二级坝工程作为11个数字孪生工程先行先试试点之一，开展数字孪生工程建设。截至目前，数字孪生南四湖二级坝工程可对工程防洪调度、水文预测预报、运行管理等活动进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，实现同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，以及对现实工程实时监控、发现问题、优化调度的目标，有力支撑了2023年沂沭泗流域汛期洪水预报、工程运行管理等工作。