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。     

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。     

数字孪生架构下水工程数字底座建设研究

数字孪生工程是推动水工程全生命周期管理和水利智能化发展的重要途径。数据底座是数字孪生水工程建设的根基。基于已有研究成果和应用案例,系统分析和探讨了数字孪生架构下水工程数字底座建设的核心要素和关键技术要点。数字底座建设的内容包括信息感知与智能设施管理平台、数字孪生体、大数据平台以及信息模型平台的建设,文章提出其关键技术为时空大数据驱动的海量数据汇聚与融合,基于高精度、多维度水工程数字孪生场景可视化以及“天空地网”一体化水工程信息实时感知、处理及控制技术。本研究可为数字孪生工程的建设提供经验借鉴和理论参考。     

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。     

徐州市铜山区数字孪生城区防洪指挥平台建设

徐州市铜山区水务局基于“数字孪生”理念与现有的信息化资源,利用知识图谱、机器学习等技术,研发智能模型耦合联动机制,建设了数字孪生城区防洪指挥平台,打造出具有铜山特色的防洪排涝联合指挥调度示范应用体系。该平台建设分为数据底板、模型库、水利知识引擎与防洪排涝联合调度系统建设4个部分,总体以城区防洪为目标,构建区域性、针对性的数字孪生,为实施大范围、多目标、多情景的数字孪生建设奠定基础,有助于构筑具有预报、预警、预演、预案“四预”功能的智慧城区防洪体系。     

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。     

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。     

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。     

水利智能物联感知平台的设计与实现

水利物联感知设备具有种类繁杂、协议海量、厂家多样的特点,给设备统一管理和运维带来了极大挑战。为此,设计研发了支持主流网络协议及水利标准报文协议的水利智能物联感知平台,有效解决了水利前端设备统一接入问题。平台采用分布式混合存储架构,实现海量物联监测数据的高效存储和利用。同时,基于业务规则和实时计算结果,平台可进行在线预警以及多设备间的预警联动响应,充分发挥了前端设备投资效益,降低了运维难度和成本。     

基于数字孪生技术的农村供水管理系统框架设计

为解决农村供水信息化中存在的信息系统设计与建设标准不规范、不统一,数据资产管理和挖掘不深入,系统性应急响应速度较慢等问题,实现农村供水信息化到智慧农饮的转变,构建了数字孪生技术支撑下的一张网、二体系、三层级、四应用、六媒体的智慧农饮体系.提出的具体实现方式为:构建全域感知智慧农饮专题数据库,打造数字孪生智能水厂、数字孪...     

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。     

基于知识图谱的防汛机器人系统设计与实践

水利信息化经过多年发展和数据积累，形成了巨量水利基础数据。随着物联网、云平台及人工智能的逐步成熟，水利感知实时数据的获取、传输及智能分析也得到全面应用，为了充分利用现有基础数据和实时感知数据，实现数据的智能化分析、精准化决策，并指导实践应用，以水利防汛抗旱指挥业务为例，将物联感知、语音引擎识别、知识图谱等技术进行基于业务的软硬件深度融合，结合实体机器人的移动性、自主性、智能化优势，提出了一种数据智能化应用方法。该设计实现了水利防汛业务数据的整合集成及智能分析，通过机器人的多媒体集成特性，实现防汛业务知识的智能问答，快速响应业务人员指令，辅助业务人员值班值守、快速决策等工作。该系统设计方法可供水利防汛业务部门参考。     

华为:共筑水利水务智能体

中国水利:华为于本次水博会展示的智慧水利水务解决方案,具体有哪些内容,请介绍一下相关应用场景和预期成效. 华为水利水务智能体解决方案从"智能交互、智能联接、智能中枢、智能应用"四个层次,构建数字化映射、精准化模拟、智能化仿真的数字孪生流域,实现天空地水感知能力的提升,助力水利治理能力和治理体系现代化.     

面向数字孪生工程的水利知识图谱构建及应用

构建水利领域的知识图谱可为数字孪生水利工程建设提供结构化的知识支持。基于黄河小浪底、万家寨水利枢纽预报调度、工程安全、业务规则数据,使用实体识别和关系抽取模型构建面向数字孪生工程的水利知识图谱(KG4DT),并对图谱进行可视化展示。以水利枢纽为核心确定实体分类体系及关系分类体系,构建KG4DT的模式层。使用二次开发的标注平台对非结构化文本进行半自动标注和人工校对,构建KG4DT的数据层。以黄河小浪底和万家寨水利枢纽防洪、减淤、供水、发电业务为主线,结合AC自动机等技术设计知识检索、预案自动生成应用,可为工程运行提供智能决策支撑。     

视频AR、AIoT、数字孪生协同技术在智慧水利中的应用

基于智慧水利建设的视频综合监测网,提升视频数据为数字孪生场景提供实时实景的时空基准数字底座的能力,研究智能视觉视频AR技术在数字孪生水库安全监测、河湖长制、河湖管理及防洪指挥调度等场景中的应用,将进一步助力构建预报-预警-预演-预案“四预”业务体系,持续推动水利向安全、高效、智能、绿色转型。     

大数据驱动的流域洪涝灾害智能决策引擎关键技术研发

为减少流域洪涝灾害造成的生命财产损失，围绕水利、生态环境、应急管理、住建等行业流域洪涝灾害治理需求，依托大数据技术解决流域洪涝灾害治理过程中存在的感知监测、预测预报、调度优选、决策预演难题，形成一套完整的流域洪涝灾害智能化决策引擎，包括流域水位识别引擎、流域洪水预报产流引擎、流域工程智能调度引擎、流域数字孪生决策引擎，实现智能感知、智能预报、智能调度、智能决策，从而助力增强流域数字治理能力，为数字防灾、数字兴利、数字强国提供有力支撑。     

提高潘大水库无人机巡检系统应用水平的思考

国家“十四五”新型基础设施建设规划明确提出，要推动大江大河大湖数字孪生、智慧化模拟和智能业务应用建设。水利部积极推动数字孪生流域建设，提升流域治理管理的数字化、网络化、智能化水平。2022年，引滦局推进智慧水利和数字孪生引滦枢纽建设，在此背景下建成潘大水库无人机智能巡检系统，并取得较好成效，为提升引滦治理能力和高质量发展提供了科技动力。     

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。     

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...     

城市内涝预警预报系统研发及应用

城市内涝问题具有成因多元、影响面广的特点,是基础性社会问题。分析了城市内涝的成因,提出通过信息化手段提升城市内涝灾害应对能力。构建基于内涝实时物联感知、数据汇聚、数学模型预报、大数据分析、水利数字孪生的城市内涝预警预报系统,并在宁波市进行了应用。通过搭建“天基”监测预警、“落地雨”监测预警、内涝预报预警、内涝成因分析、内涝影响评估等功能模块,实现了城区内涝的精准模拟、风险图的在线绘制以及内涝损失的高效评估,有力支撑了城市暴雨内涝灾害预报预警,提升了城市内涝风险管控能力。