山西省大型灌区智慧水管理体系建设思考

“十四五”期间,国家启动大型灌区续建配套与现代化改造项目,其中灌区智慧水管理体系建设是灌区现代化改造的重点内容之一。文章结合山西省大型灌区运行管理特点及对信息化建设的需求,提出了大型灌区智慧水管理建设的目标及“四统一”原则,并从立体感知体系、智能应用体系、信息服务平台和支撑保障体系四部分,阐述了灌区智慧水管理体系建设的主要内容。     

灌区智慧管控平台研究与应用

文章基于大数据平台、物联网、数学模型等数字化、信息化先进技术,对智慧灌区体系结构、物联网、智能模型等关键技术进行阐述,并结合新疆阿克陶县灌区水利信息化现状,构建基于物联网的灌区智慧管控平台,形成了集采集、传输、管控及决策为一体的集成化系统,提高了阿克陶灌区运行管理水平,提升了灌区运管效益。     

水利工程智慧之路探讨——从通用IT到知识自动化到数据智能

水利工程作为典型的工程学科,理论和实践经验丰富。鉴于目前人们对工程安全的认知等原因,基于数据的人工智能在水利工程上还没有实际应用点。水利行业通常采用知识自动化的方法来"获得"智慧,即通过对信息的数字化和碎片化,用数据可视化的方法找到规律,提供决策。文章通过对通用IT技术、工程IT技术、传统工程信息化和数据智能工程的分析对比,提出从通用IT到知识自动化再到数据智能的水利工程智慧之路。     

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.     

安吉县赋石水库数字孪生灌区建设的探索

通过赋石水库灌区的信息化建设案例,结合我省数字化改革以及现代农业发展要求,为满足灌区现代化建设政策、水利工程管理数字化要求,结合灌区特性和运行管理需求,从灌区取、供、用水管理的业务需要、数据共享互通等多方面要求出发,探索数字孪生灌区建设模式,充分运用现代信息科学技术,为灌区态势感知、作物需求、水资源调度、防汛抗旱等业务数字赋能,实现灌区水资源调度决策以历史经验为主向感知数据与模型相结合的模式转变,全面提升灌区水资源管理调度水平和供水保障能力,进一步提升灌区标准化管理水平,以实现工程运行、供水调度规范、科学、精准,更好地为“乡村振兴”及现代农业发挥作用。     

红水河流域智慧集控与数字电厂的建设探索与研究

笔者重点阐述了智慧集控与数字电厂在基础数据感知、数据资源整合、数据信息安全等方面的建设探索,深入剖析了集控与厂站之间海量基础数据感知的特征与根源性问题,有针对性地提出以智能生产控制为核心的智能状态监测与智能综合报警技术的应用研究,为规划建设初级形态的智慧集控与数字电厂提供了可借鉴的经验与指导。     

水利信息化在某灌溉工程中应用实例的探讨

灌区信息化系统建设是从水资源高效利用以及工程安全运行的需求出发,充分利用先进的水利工程技术和现代信息技术,通过在灌区内布设物联感知设备、组建通信网络、建设数据资源系统和应用支撑系统、开发业务应用系统,实现灌区数据采集智能化、传输网络化、管理智慧化的建设目标。同时进行信息化实体环境及网络安全保障系统建设,保证信息化基础设施建设满足灌区运行管理和安全保障需求,保证灌区各类信息的交换共享和分析应用,为灌区水利现代化和经济社会可持续发展提供可靠保障。文章以某大型灌区信息化工程建设为例,对信息化系统详细设计进行论述,为同类型信息化系统设计提供参考。     

水利信息化在某灌溉工程中业务应用实例的探讨

灌区信息化系统建设是从水资源高效利用以及工程安全运行的需求出发,充分利用先进的水利工程技术和现代信息技术,通过在灌区内布设物联感知设备、组建通信网络、建设数据资源系统和应用支撑系统、开发业务应用系统,实现灌区数据采集智能化、传输网络化、管理智慧化的建设目标。同时进行信息化实体环境及网络安全保障系统建设,保证信息化基础设施建设满足灌区运行管理和安全保障需求,保证灌区各类信息的交换共享和分析应用,为灌区水利现代化和经济社会可持续发展提供可靠保障。文章以某大型灌区信息化工程建设为例,对信息化系统详细设计进行论述,为同类型信息化系统设计提供参考依据和借鉴。     

灌区一体化斗口闸门智能测控系统

通过设计并实现一种智慧灌区一体化斗口闸门智能测控系统,将渠道内水位、流速以及附近农田的土壤墒情和气象等数据经由智能遥测终端机采集并上报到数据中心,在数据中心的智慧灌区平台上,利用多源数据融合分析和预测模型等技术,计算实际进入农田的取水量,并与气象、水文、农作物生长等数据进行比对,提高指导和监督灌区智慧灌溉的科学性.     

基于智慧水利的水资源数据融合与价值提升

以位于甘肃省张掖市甘州区的大满灌区为例,对其智慧水利建设现状进行概述的基础上,提出了水利数据资源管理信息系统架构的建设思路,并阐述了应用系统工程理论深化水资源数据融合的思路。结果表明,水资源数据融合、开发及价值提升是智慧水利建设的关键性环节,灌区水资源数据融合主要面临数据完整性、真实性、标准化及功效利用等方面的挑战,必须依托行业数据标准,不断优化数据收集传输,提升数据融合质量,为灌区农业生产过程中水资源数据价值的充分挖掘和发挥提供保证。     

面向智慧水电厂的iP9000智能一体化平台

iP9000智能一体化平台采用基于SOA架构设计和面向对象编程技术,按照全冗余全分布系统结构开发,解决了安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ/Ⅳ区内统一的系统管理、数据的互联互通及对外接口问题,同时可对各类智慧应用提供服务支撑,为当前水电厂智慧化建设提供成套解决方案。iP9000智能一体化平台同时具备计算机监控系统平台、应用软件平台和大数据平台的功能,可为智慧水电厂应用提供运行环境、集成环境、维护环境和开发环境。本文从行业需求、技术驱动等方面,分析了智慧水电厂建设的总体需求,介绍了面向智慧水电厂的iP9000智能一体化平台的设计思路、技术要点和功能特点,旨在为广大用户构建智慧水电厂提供技术参考。     

金沙江水电工程智能建造技术体系研究与实践

运用"全面感知、真实分析、实时控制"的智能闭环控制理论,提出了以工程建设资源要素动态精准管理、业务流程数字化管理、工艺过程智能控制、实物成本精确分析、结构安全与进度耦合分析及联动调控的数字化技术和智能化技术为核心,以水电工程数据模型如大坝全景信息模型DIM为基础,以智能建造管理平台iDam为主体的智能建造技术体系,并对工程数据结构分解与编码体系、工程数据感知传输共享技术、iDam平台的系统架构与业务架构、智能建造工程绩效等关键技术进行了分析。通过统一规范的工程数据结构与编码体系,iDam平台可集成工程建设全过程的基础数据、环境数据、过程数据和监测数据,为各业务模块服务;建立的基于工程技术和管理大数据的机理分析功能,可为工程建设的业主、施工、监理、设计、科研及运行等单位服务。智能建造初步实践表明,本文构建的技术体系是科学可行的,对基础设施智能建造技术与管理体系的研究与实践具有参考价值。     

淮涟灌区GMS设计与应用

随着江苏省淮安市淮涟灌区续建配套与节水改造工程措施的不断完善,灌区建、管、用脱节问题凸显,开发淮涟灌区GMS即淮涟智慧灌区平台(以下简称GMS),用于管理灌区使资源充分利用已迫在眉睫。平台结合灌区整体情况,采用物联网、云平台、大数据等先进的技术,通过信息采集、传输、存储、建模、处理和利用等,深入开发和广泛利用灌区信息资源,从灌区基础信息子系统、电子沙盘系统、实时监控与告警系统、闸门控制子系统、辅助决策支持系统、运行管理子系统、APP等几方面进行设计开发,提高了信息采集和加工的准确性以及传输的时效性,并根据采集信息做出及时、准确的反馈和预测,为灌区管理部门提供科学的决策依据。     

大坝安全监测智能感知与智慧管理技术研究及应用

水库大坝安全监测是工程安全的重要保障措施,亟需结合新一代信息技术,提升大坝安全监测能力。系统总结了长江科学院近年来在大坝安全监测智能感知与智慧管理技术方面的研究及应用工作,通过研发系列化智能传感器、智能采集单元和物联网感知平台,建设统一的大坝安全监测数据资源池,开发通用化安全监测云服务系统,搭建专业数据挖掘平台和综合可视化应用,实现了大坝安全监测数据感知、传输、管理、分析及展示全链路应用,形成了大坝安全监测全生命周期智慧解决方案。研究成果已在乌东德、溪洛渡、向家坝、大藤峡等100余项水利水电工程中成功应用,为保障工程建设及运行安全发挥了重要的支撑作用,具有很好的推广应用前景。     

基于大数据技术的城市智慧水务框架构想

水是城市起源和发展的命脉,城市水系对城市运行所提供的功能是多重的,但是城市水系在调度管理方面存在许多漏洞;为了使城市水系在调度方面的管理运行更加科学化、智能化,基于大数据技术提出了城市智慧水务总体架构,该框架包括智能分析体系、智能监控体系、多元数据体系、智能决策体系、智慧应用体系和支撑保障体系;并深入探讨了城市智慧水务...     

国内外河流（网）非线性动力系统防灾分形理论研究综述

河流(网)非线性动力系统发展一般遵循"相对稳定—混沌—无序—分形自组织—恢复相对稳定"的变化规律,演变过程表现出一定的混沌分形特征。从长序列水文过程分形、洪水分期分形、河流形态演变分形、洪灾时序及频次分形、水文多尺度分形等5个方面,分析探讨了国内外河流(网)动力系统防灾分形理论研究动态及趋势展望。提出水利智能分形复合理论、流域多尺度洪灾分维动力机制、河型转化分维判别标准、河流演变复合参数分形特征与物理机制、堤防灾变系统演化分形混沌理论、水文多尺度智能分形与决策支持等方面是分形混沌学与水科学、灾害学及人工智能学交叉发展未来取得重要突破的关键方向。     

云端灌区信息化管理系统

正创新集成服务灌区云端灌区信息化管理系统是在山东省引黄灌区广泛调研的基础上,根据灌区的业务特点和行业前瞻发展需求,运用物联网、无线通讯、互联网、云计算等技术,结合数据感知传感器和测控设施,为灌区水资源管理和渠系建筑工程管理提供专业的信息化技术服务。该管理系统由山东省水利科学研究院开发完成,其数据库和管理软件布设在山东省水科院鸿     

高心墙堆石坝原生集成式智能无人碾压系统研发及应用

无人碾压技术是大坝填筑施工研究的前沿,有助于提高堆石坝施工质量和效率。然而,目前缺乏对多料种复杂施工环境条件下无人碾压系统的研究,且现有的无人碾压多基于RTK-GNSS和毫米波雷达对位姿与障碍物进行感知,缺乏对压实质量、环境障碍物和位姿的多模态感知;现有的无人碾压多采用外挂执行机构的方式进行改装,设备耐久性和稳定性难以得到保证。针对上述不足,采用感知设备、执行设备和控制设备统一设计和集成装配的方式,自主研发了集成多模态智能感知、智能规划决策和智能控制等功能的无驾驶舱原生集成式智能无人碾压系统。其中,智能感知采用RTK-GNSS、毫米波雷达和机器视觉等多种模态方法实现对车体位姿和环境障碍物的精准感知;基于能量守恒原则,采用加速度计等实现对有效压实功率的精准感知;智能规划决策集成了事前的全覆盖路径规划与事中的碾压参数动态优化等算法;智能控制中通过蝴蝶优化算法动态调控比例-积分-微分算法的控制参数,实现了复杂条件下循迹的精准控制;此外,基于B/S架构研发了原生集成式智能无人碾压数字孪生平台,实现了碾压施工过程中物理空间与孪生空间的双向交互。研发的原生集成式智能无人碾压系统在两河口水电站堆石区...     

东江源区智慧水文的设计与实现

围绕日益复杂的东江源区水资源综合管理需求,积极跟踪云计算、大数据、物联网、3S等关键技术和信息共享平台,提出了"智慧水文"的建设构想。依托先进的智能化传感器设备、新一代网络传输技术及水文模型,初步设计了高密度的站网体系、动态的感知体系、智联的大数据体系、智慧的决策支撑体系、智能的综合应用体系,提出建设好东江源区智慧水文的意见建议。为实现"保东江源一方净土,富东江源一方百姓,送粤港两地一江清水"的政务目标提供技术支撑,为实现赣州水文"以水文的信息化带动水文的现代化"发展目标进行有益的探索。     

基于共享资源的灌区三维地理场景构建

在三维虚拟场景中进行灌区日常任务的模拟优化、设计分析更符合人们的认知习惯,能提供更丰富的展现手法与更多的信息量,可以弥补传统方法难以表达复杂、宏大场景、资金投入大、持续周期长等不足。综述了用来构建三维虚拟场景的技术,并提出综合利用GIS(Geographic Information System)、RS(Remote Sensing)技术、虚拟现实技术,基于共享资源,采用数据融合、混合建模、交互式一体化建模等方法来构建灌区三维虚拟环境的技术路线。该技术路线较为简单、快捷,能充分利用、发挥共享资源的作用,不需要构建特殊硬软件环境就能满足灌区日常运行与管理的需求。构建的灌区三维虚拟场景对提升灌区服务管理水平与科学决策能力具有借鉴意义。