数字孪生三峡建设思考与实践

数字孪生三峡从大时空、系统性视角综合统筹考虑长江流域及工程本身,围绕三峡工程安全运行管理需求,规划了水利信息基础建设、数字孪生平台构建、工程安全运行管理等主要建设内容,分析了数据资产梳理、先进技术引入、网络安全防护对于数字孪生三峡的关键作用,制定了数字孪生三峡建设计划与相关保障措施,以期充分发挥数据综合效益、提升工程运行管理水平。     

典型工程数字孪生建设经验对 数字孪生南水北调工程建设的启示

大型调水工程是实现水资源优化配置的关键，也是构建国家水网的基础，具有跨流域覆盖区域广、水工建筑 物种类多、运行工况复杂等特点。采用调查研究的方法分别对浙东引水工程、千岛湖配水工程、南水北调东线工 程等大型调水工程数字孪生关键内容如数据底板、模型库和知识引擎等建设现状进行调研，根据各自工程特点分 析其数字孪生建设的特色，总结上述大型调水工程数字孪生建设的经验。在此基础上分析南水北调后续工程数 字孪生建设要求，提出数字孪生南水北调工程建设的若干建议，为南水北调后续数字孪生工程建设提供参考。     

数字孪生永定河建设实践

数字孪生永定河建设是流域治理管理现代化的主要标志。围绕永定河生态修复与治理,构建数字孪生永定河,建设水利感知、数据底板、模型平台、知识平台、业务应用等内容,相关成果应用于永定河全年全线有水的生态水量调度与海河“23·7”流域性特大洪水的防洪调度,取得了初步成效。建议下一步从完善数据底板、完善防洪模型、提升防洪“四预”能力、提升水资源调度“四预”能力等方面加强数字孪生永定河建设,助力流域治理管理现代化。     

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。     

江苏省数字孪生水网建设总体构想与先试经验

智慧水利体系已经迈入数字孪生水利建设的新阶段,对于推动水利高质量发展具有重要的现实意义。结合江苏省河湖水系特点与水利管理治理工作实际,依据相关试行标准规范,结合数字孪生江苏省太湖地区典型水网工程先行先试项目,从数字孪生水网建设框架、总体要求、信息基础设施、数据底板、模型平台、知识平台、智能中枢和业务场景等方面提出了建设需求与要求,形成了江苏省数字孪生水网建设的总体构想,从项目建设中总结经验,探索数字孪生水网建设路径。实践表明：数字孪生水网建设总体技术要求具有可操作性和指导性,可为江苏省乃至全国数字孪生水利建设提供参考和借鉴。     

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。     

数字孪生调水泵站工程可视化模型构建和数据交互技术研究与应用

按照智慧水利建设“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求,南水北调工程运行管理部门以满足泵站调水工程“提升效率、降低成本、水质保障、安全运行”的应用需求为目标,积极推进以GIS+OSGB+BIM技术结合UE4引擎渲染构建模型为支持的全景数字孪生南水北调泵站工程研究,并融合仿真驱动、交互推演,形成“诊断预报、分级预警、调度预演、多模预案”的调水工程“四预”体系应用框架,推进搭建全时空映射、全场景感知、全业务融合、全天候运用的模拟和前置推演仿真数字孪生调度平台,为推动实现调水工程现代化高质量发展目标提供技术支撑。     

基于数字孪生的农村供水智能决策协同支持平台构建

基于数字孪生的农村供水智能决策协同支持平台建设,可为农村供水管理数据关联分析、可视化展示和辅助决策提供科学、快速的支撑。介绍了基于数字孪生的农村供水智能决策协同支持平台组成和建设思路,包括农村供水工程地理信息数据、农村供水管网漏损模型、农村供水风险评估模型、用水户满意度评价模型、维修抢修问题热点图模型,可提高农村供水现代化、精细化管理水平,促进农村供水管理工作由被动向主动、静态向动态发展,实现农村供水工程数字化管理,也可为建立高水平的数字孪生供水系统提供技术支撑。     

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。     

水利水电工程数字资产平台建设及应用

为改善水利水电工程信息化、数字化发展过程中存在的数据标准不统一、数据质量参差不齐、数据存储分散、数据间关联性弱、数据共享困难等问题,运用BIM、数字孪生、大数据等技术,结合资产管理理念,通过采集工程相关数据资产,以工程资产编码为纽带,构建资产数据模型,设计开发了满足工程数据资产集成整合、管理查询、下载共享等资产管理功能和工程基本信息总览、多维全生命周期资产管理、典型场景应用等综合应用功能的工程数字资产平台,实现了水利水电工程规划设计、施工建设和运行维护等工程全生命周期过程中工程数字资产的管理与应用,提升了水利水电工程建设管理水平和生产运维能力,促进了数字资产概念在水利水电工程领域的应用和发展。     

数字孪生技术在泵站工程中的应用

研究数字孪生工程网络构架下的用户交互模式以及可视化引擎渲染技术，在泵站数据中心化管理体系下，研究GIS+BIM+监测数据的数据融合，形成泵站工程数据底板。基于数据底板以及水利专业模型建设可视化业务管理平台，实现信息综合管理、智能巡检功能，并基于降水预报模型以及体积反演逼近法实现泵站联合调度下的积淹模拟，完成四预应用功能。平台的部署应用提高泵站综合决策管理水平，为智慧水利建设提供支撑。     

江苏数字孪生水网建设与预报调度一体化应用初探

江苏省地跨长江、淮河两大水系，省内有太湖、洪泽湖和大运河、南水北调东线等重要河湖及工程体系，在国家水网格局中占据重要地位。数字孪生水网建设是新阶段江苏水利高质量发展的重要举措和实施路径。依据江苏省河流水系特点与水利管理工作实际需求，在问题剖析的基础上阐述了数字孪生水网建设思路。以江苏省太湖地区为例，以河网模型为核心，初步构建防洪“四预”功能体系，探索基于江苏数字孪生水网框架的水工程预报调度一体化应用，推动水网建设与智慧应用。     

基于数字孪生的河湖监管系统平台技术研究

本文针对当前河湖监管过程中存在的主要问题,阐述数字孪生技术与河湖监管理论并进行融合分析,基于数字孪生技术给河湖监管带来的新发展,进一步分析介绍了河湖监管系统平台建设的关键技术。     

引江补汉工程建设管理数字孪生体系的构建研究

为保障引江补汉工程高质量建设,实现数字化、网络化、智能化管理,在规划研究阶段谋划了数字孪生体系建设。系统阐述了引江补汉工程数字孪生体系的构建思路、框架设计、建设内容和关键技术,为后续水利工程数字孪生项目的实施提供了较好的借鉴。     

“四化”体系赋能数字孪生水利建设探讨

华为技术有限公司深耕水利行业多年,将先进ICT技术与水利业务深度融合,沉淀了“四化”数字孪生体,即感知标准化、底座自主化、模型智能化、应用海量化。华为通过提供先进和稳定的核心技术体系,高效支撑水利业务开展和持续演进,助力加速水利数字孪生建设进程。     

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。     

数字孪生引江补汉建设初探

数字孪生引江补汉通过建立覆盖工程全域全过程的空-天-地-内感知网,研发工程全生命期功能模块,设计工程孪生应用场景,实现工程建设和运维“四预”,支撑工程从被动应对安全风险转向主动防控,减少建设风险;驱动工程建设技术和模式变革,降低建设成本;促进工程运维手段现代化和科学化升级,提升建成后经济社会效益。从基础设施、数据底板、孪生中枢、应用体系、安全防护体系和标准规范体系6个方面构建了数字孪生引江补汉“四横两纵”总体架构,设计了引江补汉工程全生命期数字孪生应用场景,分析了建设难点,为数字孪生引江补汉建设提供方案。     

胶东调水工程信息化建设关键技术研究

近年来水资源供需不平衡的矛盾日益凸显,调水工程的作为水资源调配的有效工具,工程数量和规模持续增加,调水周期的不断延长和调水量的持续攀升,给调水工程的建设管理带来了新的挑战。传统调水工程建设的“重建设、轻管理”,“重硬件、轻软件”的弊端也日益凸显。同时,信息技术的高速发展和广泛应用,为调水工程的建设和运行提供了新的管理工具,物联网、数字孪生、大数据、地理信息系统等可以有效地提高调水工程的建设和运行管理水平。结合调水工程自身建设管理的特点,积极探索调水工程信息化应用,为调水工程的建设、调度运行、运维管理等进行赋能,实现高效调水、安全调水、智慧调水。以山东省胶东调水工程为例,系统总结、介绍了调水工程信息化建设的需求和系统建设实践,对调水工程信息化建设的关键技术进行分析和研究,为调水工程智慧化建设和管理模式提供参考。     

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。