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。     

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。     

面向数字孪生流域的知识平台构建关键技术

数字孪生流域中的知识平台需要支撑物理流域全映射与孪生流域可互动等应用要求。针对知识平台中的水利知识图谱、历史场景模式、业务规则、专家经验等建设内容,提出了一种基于知识图谱的数字孪生流域知识体系架构。在该架构中,利用图模型描述业务场景中实体概念间的关联关系,以事件为视角描述事件演化背后的机理与模式,以业务为导向形成业务-事件-要素间的关联网络,最终构建形成全景式耦合网络。基于全景式耦合网络,进一步建立了物理空间与数字空间、业务层与支撑层互动关联的闭环式应用架构。将此架构应用至数字孪生流域平台中,以事件为驱动,通过数据反馈形成决策闭环,从而达到支撑水利业务智能管理与决策的目的。     

人工智能视频识别在水利数字孪生中的典型应用

视频监控与人工智能技术越来越广泛应用在水利智慧化建设方面，数字孪生建设是构建智慧水利的关键和核心。针对水利数字孪生建设实际需求，利用视频监控、图像处理、人工智能等技术手段，研发视频智能识别模型系统，通过智能模拟，实现与物理要素仿真运行、虚实交互。主要针对视频智能识别在水利数字孪生中主要应用场景进行系统化设计，实现如水尺识别、漂浮物识别、地表水体检测等应用。从实际运行情况来看，视频智能识别系统能够实现对物理对象进行不间断监控、分析、识别及预测预警，在水利智慧化建设方面具有较大的应用价值。     

基于大语言模型和知识图谱的数字孪生流域知识平台设计

设计了一款基于生成式预训练大语言模型的数字孪生永定河流域知识平台,该平台基于海量的业务数据、图书文献、期刊论文和行业资料,构建数字孪生永定河知识库。以知识库为基础,训练大语言模型,创建水利对象、预报方案、调度预案、历史场景等知识图谱。基于大语言模型、知识图谱和向量数据库,实现知识检索和智能问答,并开发水利对象关联查询、业务规则匹配、历史场景复演、实时调度方案编制等水利业务智能应用。     

淮阴竹络坝灌区三维虚拟地理场景构建关键技术研究

针对灌区三维虚拟场景构建的多源异构数据,提出了支持灌区水工建筑物三维模型(BIM)与三维虚拟地理场景模型(3D GIS)构建数据采集总体技术路线与技术方法;从宏观尺度灌区地理场景与微观尺度水利设施内部场景可视化2个方面研究了三维虚拟地理场景构建方法;对涉及的基于Cesium的地理场景高效渲染、三维地形模型与水利工程模型无缝融合、水系线性要素空间建模、闸口等点状物建模、水文要素的动态渲染、多尺度模型加载关键技术问题提出了解决方案.根据淮阴竹络坝灌区的特点,采用了"GIS+BIM"融合模式构建了灌区三维虚拟地理场景,为数字灌区建设奠定了基础.     

数字孪生周公宅-皎口梯级水库防洪“四预”应用

响应宁波市智慧水利建设,落实数字孪生工程建设先行先试工作,提高水库防汛调度能力、工程运行管理水平和综合决策水平,开展了数字孪生周公宅-皎口梯级水库建设,通过构建数字孪生平台和防洪“四预”业务应用,对梯级水库及下游影响区进行预报、预警、预演、预案全过程闭环模拟,在防汛防台、洪水风险应对等多种场景下为水库防洪形势分析、洪水作业预报、调度方案制定、下游人员避险转移等提供技术支撑,为大型水库工程数字孪生建设提供思路。     

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。     

数字孪生技术与智慧水利系统的融合及应用

深入探讨了数字孪生技术与智慧水利系统的融合及应用。首先,论文介绍了数字孪生技术和智慧水利系统的发展历程和现状,并详细分析了两者的基本概念、核心算法和主要应用领域。其次,从理论和实践的角度分析了数字孪生技术与智慧水利系统融合的必要性、可能性、技术路线和关键环节,并提出了基于数字孪生技术的智慧水利系统的构建方法和实施步骤。最后,设计了一个基于数字孪生技术的智慧水利系统的应用案例,并通过试验验证了该系统的性能和效果。     

数字孪生技术在某水利枢纽工程的应用

2022年3月,水利部陆续颁发了《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》等多项针对数字孪生水利工程的标准规范及管理办法。同年12月,水利部办公厅再次下发了《水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知》,要求大型及重要的中型水库应按照数字孪生技术路线建设工程信息化系统。以某大型水利枢纽工程为例,通过数字孪生系统建设,为工程的运行、调度和决策提供支撑,为同类型水利工程数字孪生系统设计提供参考。     

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...     

基于数字孪生的陈蔡水库管控一体数字化平台建设研究

围绕陈蔡水库在水旱灾害防御、水资源调配以及工程运行管理方面的需求，建设基于数字孪生的管控一体数字化平台。平台以时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，构建水库自然要素与管理业务之间的响应关系，实现数字化场景、智慧化模拟、精准化决策，以及水库和流域的有效耦合。     

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。     

数字孪生江垭皂市工程建设方案研究

智慧水利建设是新阶段水利高质量发展的最显著标志之一。近年来,江垭皂市工程已初步形成了信息化支撑的业务平台体系,但仍存在监测感知能力不足、数据资源整合共享困难、业务应用智能化不高等短板。梳理了江垭皂市工程已有系统建设情况,对表对标数字孪生工程建设技术要求,提出了数字孪生江垭皂市工程建设方案,包含数字孪生平台、信息化基础设施、智能业务应用、网络安全体系和共建共享等内容,探索了数字孪生水利工程建设模式。研究成果可为长江流域数字孪生工程建设起到典型示范作用,为推进智慧水利建设提供参考依据。     

数字孪生椒江“四预”平台建设实践

为进一步提升椒江流域水治理管理能力,运用数字孪生、知识图谱、大数据、云计算等新技术,从构建BIM+GIS数字孪生大场景出发,以水利工程为单元,以河流为脉络,以流域为核心,进行数字孪生椒江“四预”平台建设实践,打造全国数字孪生流域样板。针对当前水利业务存在数据底板精度低、数据更新不及时、部门联动不足等痛点问题,从数据融合、结果展现、模型耦合、体制机制创新、共建共享共防等方面进行探索突破,以期为其他受洪潮涝影响的沿海地区数字孪生“四预”平台提供思路借鉴与案例支撑。     

2023年(第十一届)中国水利信息化技术论坛将在武汉举办EI北大核心CSCD

2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,也是推动新时代水利事业高质量发展迈上新台阶的奋进之年。当前,水利部将智慧水利建设作为推动水利高质量发展新阶段的重要实施路径之一,将数字孪生水利建设作为推进智慧水利建设的核心与关键。数字孪生技术的应用正进一步推动水利行业构建新的发展格局。为进一步推动水利数字孪生技术的研究与应用,增进各级水利部门及水利工程管理、水利信息化相关企事业单位业务交流与合作,展示学术成果及科技成果,经研究,由河海大学联合武汉大学、长江水利委员会网络与信息中心等单位共同主办的“2023(第十一届)中国水利信息化技术论坛”拟定于2023年4月26—28日在武汉大学举办。     

长江科学院领导带队拜访湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司就流域数字孪生试点建设事宜进行交流

正2021年9月6日,长江科学院院长卢金友、党委书记吴志广带队拜访湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司(简称"澧水公司"),就澧水部分流域数字孪生试点建设相关事项进行交流。澧水公司董事长文柏海、总经理王志宏接待了卢金友一行,双方进行了座谈。项目组汇报了澧水流域数字孪生试点建设实施方案。澧水流域数字孪生试点建设将建立物理流域与数字流域之间全要素关联与响应关系,形成包含数字化场景、精准化模拟、智慧化决策的数字孪生流域,实现预报、预警、预演、预案"四预"功能,为澧水流域防洪、水资源调度及其他管理业务提供技术支撑。     

数字孪生水利工程网络安全风险分析和保障体系

数字孪生水利工程是数字孪生流域的关键节点，也是智慧水利建设的重要组成部分，在数字孪生水利工程建设中，如何保障网络安全尤为重要。以汉江流域数字孪生项目建设为例，结合数字孪生水利工程的特点，分析了数字孪生水利工程面临的网络安全风险。在此基础上，运用网络安全防护技术，从网络安全纵深防御体系建设、物联网安全防护、数据安全防护、水利工业控制系统安全防护、云计算安全防护、移动安全防护6个方面构建了数字孪生水利工程网络安全技术风险治理体系，并对水利行业数字孪生水利工程网络安全管理提出了具体措施和建议。研究成果已在汉江流域数字孪生水利工程建设中取得了良好防护效果，可为水利行业其他数字孪生工程的网络安全工作提供借鉴。     

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。     

水利部对数字孪生流域建设技术大纲等文件进行技术审查

2月25日,水利部在北京对《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》《水利业务"四预"功能基本技术要求(试行)》等文件进行技术审查,刘伟平副部长主持审查会议并讲话.会议成立专家组,水利部原总工程师汪洪任组长,原总规划师张志彤和中国工程院院士胡春宏任副组长,成员包括生态环境部信息中心、国...