数字孪生流域知识图谱构建及其应用

为通过数字孪生构建物理流域与数字流域关联，实现对流域资源、环境、生态等多方面的监测、分析与优化配置，探讨了数字孪生流域建设过程中知识图谱的应用前景、构建方法、应用和面临的挑战。在知识工程相关技术基础上，以甘肃省白龙江干流舟曲县河段流域为例，对其中水利对象、防洪保护对象及其之间的关联关系进行了知识表示、抽取、融合和推理，构建了可视化、交互式的流域知识拓扑图，使其为数字孪生流域管理提供需求分析、知识检索、决策分析等应用价值，并对可能面临的挑战进行了分析，如需提升数据质量与标准化问题、或将面临的技术瓶颈等。研究成果可为水利工程知识图谱建设与推广应用提供参考。     

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。     

面向智能搜索应用的水利知识图谱构建

在水利知识图谱的基础上,结合字符串相似度以及word2 vec生成的词嵌入的余弦相似度,设计了关联属性的语义查询算法,实现了异构水利知识的融合.在网页端搭建了一个智能搜索应用,通过用户实验,验证了基于水利知识图谱的智能搜索应用可以降低水利领域从业人员的数据获取难度,增强对水利领域相关知识的理解.     

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。     

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。     

数字孪生水利实践案例分析与创新思考

数字孪生水利建设是新阶段水利高质量发展的重要实施路径。概述了数字孪生水网、数字孪生流域、数字孪生工程发展建设基本情况,以数字孪生尼尔基和数字孪生嫩江为例,介绍了数字孪生工程和数字孪生流域建设的成果及技术创新。分析了当前数字孪生水利建设中存在的问题并提出发展建议,以期为加快构建数字孪生水利体系提供参考。     

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。     

数字孪生技术与智慧水利系统的融合及应用

充分利用人工智能和大数据等技术促进数字孪生与智慧水利系统的融合,进一步提升了智慧水利的运行维护、信息获取、时间掌控和决策管理能力,推动水利工程建设向数字化、网络化、智能化方向转型升级,以实现水利工程现代化。     

水利综合知识图谱构建研究

基于对水利知识特点的分析,提出了水利综合知识体系的描述方法,包括水利知识的定义、组成与关联;构建了水利知识图谱的构建框架和关键技术体系,以水利行业结构化业务数据的实体关系转换为基础,采用双向长短期记忆神经网络(Bi-directional Long Shot-Term Memory Neural Network,BiLSTM)与条件随机场(Conditional Random Fields,CRF)方法识别半结构化、非结构化学科知识文本以及互联网数据中的水利实体,使用模式匹配和共现网络分析方法抽取各实体间关系,对涉水对象及其属性进行补充,基于风险最小化的最小风险映射模型(Risk Minimization based Ontology Mapping,RiMOM)进行了多源异构水利实体的融合,实现了涉水对象与水利学科知识的融合与关联,形成水利综合知识的建模和表达。在图谱构建过程中,累计抽取水利实体136万个,构建实体关系300余万条,抽取的水利实体对象的标注准确率在80%以上。基于该图谱可实现水利知识的跨域查询与检索,学科图谱与水网图谱间关系查询,挖掘不同水利实体间的隐含关系,提高水利...     

数字孪生水利工程建设思考

数字孪生流域是智慧水利的核心和关键,数字孪生水利工程是数字孪生流域的重要组成部分。本文在智慧水利背景下,简要描述了数字孪生工程的建设任务,并就不同类型和任务的水利工程开展数字孪生建设的重点进行了论述。     

以数字孪生流域建设为核心 构建具有“四预”功能智慧水利体系

水利部部务会议日前审议通过《数字孪生水网建设技术导则（试行）》,至此数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程等三大水利数字孪生系列顶层设计基本完成。本文介绍了数字孪生流域提出背景,分析了以数字孪生流域为核心建设智慧水利的必然性,阐述了智慧水利建设总体思路、建设目标和主要任务,提出了实现数字孪生流域共建共享的思考。     

面向流域水工程防灾联合智能调度的数字孪生长江探索

数字孪生流域是在融合流域空间、气象、水文、工情、经济等多源信息的数字底板基础上,耦合基于物理机理的气象、水文、水力、水环境等专业数学模型,结合基于数据驱动的机器学习、知识图谱等技术,构建流域自然要素与管理业务之间的响应关系,实现流域在水流、信息流、业务流、价值流的全过程实时镜像,为流域管理和高质量发展提供技术支持.本文...     

数字孪生技术在山洪预演中的应用研究

研究以山洪灾害防御“四预”体系中的预演为目标,旨在研究在三维场景下表达山洪淹没过程,提升山洪沟道人口转移等决策的精细化、智能化水平。研究选取了北京市典型山洪沟道,建设山洪淹没数字孪生场景,提出关键技术手段。研究实现了在三维场景下山洪淹没过程的演进与实景三维模型受灾情况的展示。证明数字孪生技术在山洪灾害防御中有较好应用场景,在小范围精细化场景中,能更直观地反映专业水动力模型的演算结果,可以辅助进行山洪灾害防御决策。     

水利业务数字孪生建模平台技术与应用

利用数字孪生技术模拟虚拟水场景是智慧水利建设的新要求之一.目前水利行业主要通过数据模拟展示虚拟的水体场景,但该方法难以有效解决实际水利业务发生动态演化、应用需求存在差异化的决策问题.因此,基于数字孪生理念研究水利业务的建模技术具有十分重要的意义.构建了水利业务问题与决策流程的孪生建模平台,通过对水利对象、模型、方案、应...     

数字孪生技术在疏勒河流域的应用和探讨

以疏勒河流域为研究对象，探索具有“四预”功能的智慧水利体系建设。通过信息化基础设施建设，搭建具有疏勒河流域特征的数字孪生平台，开发与流域水利业务相匹配的“2+N”智慧水务应用，在疏勒河流域形成从源头到地头的全过程水资源调配管理模式。通过疏勒河数字孪生系统建设，为流域智慧水利建设奠定基础，提升疏勒河流域现代化灌区建设水平。     

数字孪生技术在水利水电工程地质的应用

详细论述了水利水电工程地质中对数字孪生技术的有效应用,旨在可以为行业人士提供有价值的参考和借鉴,进而为水利事业的稳健发展贡献一份应有之力。     

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。     

基于数字孪生技术的三维可视化水利安全监测系统

为从当前水利行业自动化监测业务收集到的海量监测数据中提炼出更多关键信息,进一步服务于安全监测智慧化,基于数字孪生技术的概念,利用现有三维GIS可视化技术手段,结合时空数据模式,构建了一套三维可视化水利安全监测系统.结果表明:该系统能够直观展示数字三维地理空间中的地形、地貌、安全监测相关模型信息和扩展的分析、查询数据结果...     

数字孪生技术在水利枢纽工程管理中的应用

剖析数字孪生技术,讨论水利枢纽工程的现状,结合现有多源异构业务数据,深度融合水利枢纽工程虚拟世界与现实世界,可实现与物理水利的动态实时信息交互,进一步打造多维度、全要素的态势监测、预警、远程控制、安全监测等数字孪生应用场景,对提高水利枢纽工程的精准管控和辅助决策具有重要的指导意义,进一步推动传统的“信息水利”向新型的“孪生水利”转化。     

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。