数字孪生椒江防洪“四预”应用研究

针对椒江流域山区河流、平原河网、感潮河段、洪泛区均存在的水系及易受台风影响的洪涝格局,根据数字孪生流域的要求,开发了符合数字孪生标准的水利专业模型服务组件,建设了预报调度一体化系统;对模型计算所需的多源数据开发了多源数据融合平台;根据防洪“四预”业务需求开发了知识平台对调度规则、历史洪水的知识推送功能;建立了椒江流域273个子流域112条河流、2112个计算断面、84900个二维计算网格、17个控制单元的流域预报调度一体化模型,系统经过多场次台风暴雨检验,运行效率较高;对全国沿海地区防洪“四预”应用建设具有借鉴意义。     

数字孪生淮河防洪“四预”系统关键技术

聚焦淮河流域防洪减灾重大需求面临的预报、预警、预演、预案关键科技难题,利用无人机、激光雷达、卫星遥感等“空天地”一体化技术,研发基于多源多尺度信息的数据底板构建技术,构建高精度多要素数据底板;利用水文水动力数值模拟和并行计算技术,构建超大规模水文水动力学耦合模拟技术;基于高精度数据底板、高性能算力和高精准算法,建立数字孪生淮河防洪“四预”平台,并在 2020 年淮河流域性较大洪水复盘检视和 2021—2022 年淮河多场次暴雨洪水中进行了应用。结果表明：计算节点数量由原来的 9 个细化至 5 157 个,计算单元大小由原来的 9 648 km² 细化至 17 km²,模型平均效率系数为 0.8,淮河干流主要控制站最大流量预报相对误差基本在 10%以内,洪水预报预见期能达到 2~4 d,可实现全流域全要素的精细化模拟,为数字孪生流域、洪水预报及工程调度提供技术支撑。     

基于数字孪生流域的防汛“四预”平台设计

针对我国防洪减灾业务流程未打通、数字底板不完全、孪生场景难构建、决策支持不到位等现状问题,基于水利部数字孪生建设和流域防汛“四预”能力提升的总体要求,研究一站式防汛流程搭建、数字孪生场景实现、防汛结构化知识体系构建等关键技术,应用关键技术梳理平台数字化需求,设计并研发数字孪生流域防汛“四预”平台,实现流域自预报预警、形势研判、决策调度至抢险支持等全流程封闭的一站式防汛。“四预”平台先后在浙江钱塘江、雄安白洋淀、济宁泗河流域及郑州贾鲁河等上线应用,实践应用表明：“四预”平台有助于提高流域防汛的“四预”能力,对加强水库拦蓄、保障大坝安全、提高抢险效率、降低人员影响、减少经济损失等起重要作用,具有一定的实用价值。     

数字孪生汉江流域建设先行先试关键技术探讨

针对汉江流域水工程种类多样、体量庞大、预报调度任务复杂且艰巨、水资源管理与调配业务信息化程度不足的现状,选取汉江流域作为数字孪生建设先行先试工作试点,重点围绕防洪调度和水资源管理与调配业务需求,开展数字孪生平台及预报、预警、预演、预案“四预”功能建设。目前,数字孪生汉江流域已初步构建与流域实体孪生的数据底板,搭建统一且通用的模型平台和微服务化的知识平台,融合专业模型、知识图谱与业务应用,基于水工程联合调度规则库、水位目标控制的水库调度方式优化、行蓄洪空间防洪调度知识图谱等关键技术,形成防洪调度和水资源管理与调配智慧应用。建设过程中在可视化技术、孪生平台、知识图谱等方面凝练相关技术成果,可为其他数字孪生建设提供支撑参考。     

西北山区流域融雪水资源“四预”应用系统技术研究

我国西北山区流域融雪性径流是当地宝贵水资源,为提高融雪水资源综合管理业务工作效率,就具有融雪径流预报、来水极值预警、来水情势预演模拟分析、预案查询等“四预”功能的应用系统相关技术开展研究。分析西北山区流域管理机构和水库管理部门实际工作需要,提出系统功能需求,明确设计原则要求,结合最新信息化技术应用分析,提出采用主计算控制循环模式的系统处理过程控制形式,将人机交互界面设计为基于左右屏幕互动的交互式双屏显示方式,切实强化系统功能、性能等对业务工作实际需要的反映和对接,为开发实现良好的用户应用系统打下坚实基础。     

面向数字孪生流域的云网融合架构研究

数字孪生流域建设是智慧水利建设的重要标志,是推动流域水利高质量发展的必然要求。为了应对当前数字孪生流域建设过程中面临的流域物联感知能力、通信传输网络资源、模型算法仿真计算水平等方面的不足而产生的挑战,本文结合云网融合的云网协同、按需互联、敏捷智能的服务能力特性,基于云网融合层次化的设计思想,把流域云和网充分融合,有效调度并应用计算、通信、存储等基础设施资源,提出了面向数字孪生流域的云网融合逻辑架构,梳理并阐述了水利感知网云网融合服务实现、水利信息网云网融合服务实现、数字孪生平台算力服务实现等可应用于数字孪生流域建设的云网融合服务架构,总结分析了面向数字孪生流域的云网融合关键技术。研究对充分发挥新一代信息技术对数字孪生流域建设的支撑驱动作用具有重要参考意义。     

数字孪生欧阳海灌区关键技术研究和应用

为破解灌区运行管理过程中普遍存在的水资源调配和防洪调度决策过度依赖经验、管理粗放等短板问题，为数字孪生灌区建设积累经验，本项目以欧阳海灌区渠首水库和右总干渠系为研究对象，探索实现水资源调配和防洪调度“四预”功能，通过水动力学模型和三维GIS模型共享网格技术和“需水-配水-调水”模型组合应用技术，搭建欧阳海灌区数据底板、模型库和知识库，形成数字孪生平台，开发水资源配置与调度、抗旱管理及防洪调度等系统，初步在欧阳海灌区实现水资源按需分配和精准调度。另外，该研究成果已在2022年湖南省干旱情况下保障了灌区中晚稻灌溉用水，同时也为2022年6月22日欧阳海水库发生最大入库洪峰的防洪调度提供了智能决策支撑。     

韧性城市视角下的甬江流域数字孪生平台建设

针对甬江流域水灾害防御需求,结合韧性城市理论,以防洪减灾“预报、预警、预演、预案”四预体系为导向,利用数字孪生引擎的强大渲染能力,建设全要素的数字孪生流域时空底座,以水文水动力模型、空间计算技术等为重要基础支撑,围绕综合监测、洪涝预报、洪涝预演、综合调度、协同预案等业务需求构建孪生场景,实现了甬江流域数字孪生平台。实践应用表明,该平台成功抵御了甬江流域超标准洪水,并对未来防洪工程体系优化具有启示意义,对其他流域防洪减灾、城市内涝治理工作具有一定的借鉴意义。     

数字孪生丹江口工程水质安全“四预”平台研发及应用

丹江口水库的水质安全关系到南水北调中线供水的保障，数字孪生丹江口是国内首个以水利工程水质安全为业务需求之一的数字孪生工程。针对丹江口水库水体水深大、范围大、污染来源分散和类型多，以及丹库与汉库水动力交换复杂、水质呈现分区分层等特点，研发高效高精度水动力水质机理模型、水质在线动态推演技术、水质浓度场三维仿真技术，首次实现水库全域水质浓度场时空演变全过程的在线推演和三维立体仿真展示，通过海量多源异构数据的科学解析、模型集成与多业务有机融合，实现水质在线推演、预警分析、安全态势预演、预案比选决策的水质安全“四预”功能。水质安全“四预”功能已成功应用于丹江口水质安全管理，为中线水源工程供水水质保障管理提供有力支撑。     

基于数字孪生技术的水资源管理系统设计

传统使用纸质文件与电子文档相结合的水资源管理方式越来越呈现出信息实时性低、管理难度大、查找不方便及协同性差等弊端。为了提高水资源管理效率和信息化水平,对数字孪生技术进行阐述,对数字孪生技术在水利方面的应用进行深入分析,设计水资源管理系统以期为水资源管理部门提供数据和技术支撑。     

资源数字化方法的研究与应用

本文阐述了基于数据库与地理信息系统(以下简称GIS)技术的资源数字化方法,并使用.NET和MapX编程实现了新疆植物检索系统.对其它相关学科的资源数字化有一定的借鉴意义.     

数字化微格教学系统在师范生培养过程中的应用研究

师范生的培养效果如何关乎到未来教师的教学能力,本文通过对当前我国师范生培养现状的分析,探讨如何应用数字化微格教学系统培养师范生的教学能力。     

数字孪生三门峡水利枢纽综合设计与应用研究

该项目建设主要是利用数字高程数据、摄影影像信息与各类涉水要素信息、水利专业模型及人工智能应用技术等,建立一个基于3d地球的表达三门峡水库现实世界的虚拟仿真环境,构建一个包含GIS+DEM+DOM的数字孪生平台,使其能够全空间方位、全时间过程、全要素信息地为三门峡水利枢纽防汛抗旱决策、水资源调度与运行管理等提供支持服务,使其应用功能基本实现智慧化。     

数字水平仪的设计与应用

高精度低功耗数字水平仪的设计原理．叙述了其关键芯片ADXL202的结构和原理以及使用方法．给出了详细的设计电路图和程序流程。     

数字技术赋能供应链金融的应用研究

传统供应链金融平台的资产管理依赖人力监管风险频发,存在数字资产确权难、信息不对称、操作失误、道德风险、监管方式落后等问题。文章提出了采用区块链技术的防伪造、防篡改、可追溯的技术特性,结合数字身份、电子签名、物联网、边缘计算等技术赋能供应链金融服务,从"云网边端"各个环节保证数据完整性、防篡改以及防止数据泄露,有效地提升了库存融资效率并降低风险。最后以粮食行业仓单质押实际场景为例,展示了几类典型终端设备实验效果。     

格码调制技术在无线数字传输系统中的应用

本文论述了格码调制的基本原理与构造，对其在无线数字传输系统中的应用性能进行了计算机模拟，分析了格码调制对数字传输系统的性能的改善。     

数字化管道系统及其在西部管道工程中的应用研究

结合西部管道工程开展"数字化管道"建设的实践经验,阐述了数字化管道建设依据和理论基础,分析了数字化管道建设过程中建立标准、系统开发、数据采集、数据应用等方面的管理和技术特点,为长输管道建设工程和管道完整性管理的数据采集探索出一套新的理念和方法.     

数字取证趋向及特点研究

将从数字取证的定义、发展趋向、本质特点等方面对已有的研究成果进行总结归纳,以使读者对于数字取证的研究方法、研究特点和发展方向等能有一个比较全面的了解,为开展相关研究提供参考。     

数字式预见控制的计算机算法研究

分析了计算机实现数字式预见控制的主要问题,给出了一种Riccati方程式的数字解法,提出了用计算机实现数字式预见控制的可行性和算法。研究表明这种算法的精度较高,易于计算机实现。     

“数字海洋”的数据处理与应用模式研究

在分析"数字海洋"信息需求的基础上,提出了数据处理与信息服务模型."数字海洋"的数据处理与信息服务模型由数据获取、数据处理、增值信息服务组成,即数据处理模块提供基本的信息与产品及其共享服务,以及进一步进行信息处理提供增值信息服务.以海流模型应用为例分析了基于"数字海洋"的应用模式.