公司業(yè)務(wù)
Corporate Business
智慧水網(wǎng)
Smart Water Network
圍繞安全監(jiān)管、智能調(diào)度、水質(zhì)保護(hù)、智能運(yùn)維等業(yè)務(wù)需求，建設(shè)數(shù)字孿生南水北調(diào)工程，以典型渠段和建筑物為重點(diǎn)，聚焦延長工程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)見期、提高輸水調(diào)度方案優(yōu)化決策水平、提升安全應(yīng)急事件處置能力、降低工程運(yùn)行能耗成本等關(guān)鍵業(yè)務(wù)目標(biāo)，從實(shí)用、好用、管用的角度，全面強(qiáng)化預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能，切實(shí)增強(qiáng)南水北調(diào)“三個(gè)安全”（工程安全、供水安全、水質(zhì)安全）保障能力，著力打造引調(diào)水工程的數(shù)字孿生示范和樣板。
智慧水網(wǎng)總體框架
1.數(shù)據(jù)底板
基于水利部 L1 級(jí)數(shù)據(jù)底板，補(bǔ)充建設(shè) L2 及 L3 級(jí)數(shù)據(jù)底板，建設(shè)工程建筑、渠道、機(jī)電金結(jié)設(shè)備BIM模型，集成了各類監(jiān)測數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。
2.模型算法
面向業(yè)務(wù)需求耦合構(gòu)建總干渠河渠水動(dòng)力學(xué)、河冰動(dòng)力學(xué)、突發(fā)水污染擴(kuò)散、流域洪水預(yù)報(bào)、洪水演進(jìn)、水工結(jié)構(gòu)有限元分析、工程安全監(jiān)測數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、智能識(shí)別等多類模型，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵業(yè)務(wù)場景的智慧化模擬。
3.業(yè)務(wù)應(yīng)用
基于事件驅(qū)動(dòng)理念，以各類監(jiān)測告警與預(yù)報(bào)預(yù)警信息驅(qū)動(dòng)多工況下工程供水及水質(zhì)安全等預(yù)演預(yù)案，構(gòu)建涵蓋安全監(jiān)管、智能調(diào)度、水質(zhì)保護(hù)、智能運(yùn)維的“四預(yù)”功能體系，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行管理過程中各類常態(tài)應(yīng)急事件的多部門、多業(yè)務(wù)、多場景協(xié)同決策會(huì)商。
智慧水網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用
數(shù)字孿生水網(wǎng)是以物理水網(wǎng)為單元、時(shí)空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學(xué)模型為核心、水利知識(shí)為驅(qū)動(dòng)，對物理水網(wǎng)全要素和建設(shè)運(yùn)行全過程進(jìn)行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演，與物理水網(wǎng)同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對物理水網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、聯(lián)合調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)防范。通過數(shù)字孿生科技賦能水網(wǎng)工程，使其具備完善感知能力和自主學(xué)習(xí)能力，運(yùn)行管理更加智能化。面對突如其來的自然災(zāi)害，能夠迅速集成應(yīng)用時(shí)空數(shù)據(jù)和高性能算力平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在數(shù)字世界中感知、模擬和預(yù)測水網(wǎng)工程的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案等功能，確保輸水調(diào)度更加科學(xué)精準(zhǔn)和安全，全面提高水網(wǎng)工程應(yīng)對自然災(zāi)害的防護(hù)能力。
通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，形成覆蓋工程安全、供水安全、水質(zhì)安全和企業(yè)經(jīng)營管理各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的信息化體系。按照水利部“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”總體要求，形成長距離引調(diào)水工程典型建筑物的工程安全結(jié)構(gòu)分析、工程防洪、跨流域多水源多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度、長距離明渠輸水工程水質(zhì)保護(hù)、冬季輸水安全保障等典型智慧應(yīng)用場景，為工程運(yùn)行打造了一個(gè)智慧管理的大腦，賦予水網(wǎng)工程更加強(qiáng)大的生命力。
1.安全監(jiān)管
數(shù)字孿生水網(wǎng)安全監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用集成了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)預(yù)警預(yù)測模型和基于機(jī)理驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)仿真分析模型，借助水利專業(yè)模型，工作人員可以在千里之外可視化分析展現(xiàn)全線的重點(diǎn)建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)變化過程，對異常安全監(jiān)測點(diǎn)預(yù)測和預(yù)警提示，對關(guān)鍵監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行模擬計(jì)算和結(jié)構(gòu)安全性態(tài)評估，實(shí)現(xiàn)各類調(diào)度工況工程運(yùn)行狀態(tài)的安全復(fù)核等。數(shù)字孿生水網(wǎng)安全監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用提升了工程安全分析預(yù)警水平，精準(zhǔn)服務(wù)了安全運(yùn)管的業(yè)務(wù)需求。充分應(yīng)用三維可視化孿生引擎，可以更為直觀地掌握建筑物的運(yùn)行性態(tài)。依托工程安全模型，有效支撐輸水調(diào)度、應(yīng)急退水以及交叉建筑物洪水過流安全影響的動(dòng)態(tài)復(fù)核計(jì)算分析和建筑物結(jié)構(gòu)安全復(fù)核分析。
數(shù)字孿生水網(wǎng)工程防洪業(yè)務(wù)應(yīng)用則提升了對洪水的預(yù)報(bào)預(yù)測能力，預(yù)報(bào)更加精準(zhǔn)，為工程防洪決策提供重要支撐。通過接入降雨、水庫調(diào)度、河道水勢等水文數(shù)據(jù)，以產(chǎn)匯流模型和河道水動(dòng)力學(xué)模型等專業(yè)模型為引擎，構(gòu)建洪水預(yù)報(bào)模型、洪水演進(jìn)模型，實(shí)現(xiàn)了“降雨-產(chǎn)流-匯流-演進(jìn)”全鏈條應(yīng)用，構(gòu)建起防汛“四預(yù)”功能。利用數(shù)字孿生平臺(tái)開展特大暴雨洪水災(zāi)害全過程模擬，計(jì)算洪水到達(dá)時(shí)的水情，給出預(yù)警提示，并推薦處置措施，為復(fù)盤總結(jié)防洪處置經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)造了條件。
2.智慧調(diào)度
集成水情數(shù)據(jù)智能清洗模型、自主學(xué)習(xí)訓(xùn)練模型、一維水動(dòng)力快速精準(zhǔn)仿真模型等，具備自主生成目標(biāo)方案、輸水狀態(tài)的仿真預(yù)演和水力效果的調(diào)控模擬等能力，不僅能夠根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行自主水情數(shù)據(jù)的智能清洗、穩(wěn)態(tài)識(shí)別，還可以對重要水力參數(shù)甚至模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)反演。智能調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)隨時(shí)對水網(wǎng)工程渠道輸水能力進(jìn)行評估，只要輸入預(yù)設(shè)的輸水工況和計(jì)算區(qū)間，即可自動(dòng)計(jì)算區(qū)間內(nèi)各斷面的流量和水位，根據(jù)水位對調(diào)度方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，科學(xué)指導(dǎo)日常調(diào)度方案。
提供數(shù)字孿生冰期輸水業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊。集成統(tǒng)計(jì)學(xué)模型、預(yù)報(bào)和精細(xì)模擬兩套模型，在水溫和冰情預(yù)測預(yù)報(bào)上互為參考，相互驗(yàn)證，不僅可以預(yù)測預(yù)報(bào)未來各渠段位置的水溫、冰情，還可以在達(dá)到臨界值時(shí)及時(shí)預(yù)警，模擬不同輸水工況下的氣溫、水溫和冰情，探索無冰輸水的邊界條件。首先，它能夠根據(jù)水溫預(yù)測情況，確定冰期輸水的起止時(shí)間，優(yōu)化調(diào)度方案，大幅提升水網(wǎng)程冬季輸水能力；其次，它能夠根據(jù)水溫、冰情的預(yù)測預(yù)報(bào)，控制融冰、擾冰設(shè)備的啟閉和應(yīng)急隊(duì)伍的進(jìn)退場時(shí)間；最后，它提升了冰期防范應(yīng)對工作的科學(xué)性和精準(zhǔn)性。
3.水質(zhì)保護(hù)
水質(zhì)安全關(guān)乎人民群眾的飲水質(zhì)量。基于水質(zhì)監(jiān)測-預(yù)警-調(diào)控決策支持綜合管理平臺(tái)，動(dòng)態(tài)掌握水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)污染物擴(kuò)散模擬和應(yīng)急調(diào)控舉措在數(shù)字化場景中的仿真再現(xiàn)，集成了水質(zhì)預(yù)測、污染物擴(kuò)散模擬及退水模型。依據(jù)水質(zhì)監(jiān)測自動(dòng)站、固定監(jiān)測斷面以及水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)測全線水質(zhì)指標(biāo)未來7天的水質(zhì)變化情況。水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)超過臨界值，將自動(dòng)預(yù)警。針對全線橋梁、渡槽、20類污染物進(jìn)行預(yù)演，在線計(jì)算演進(jìn)過程，自動(dòng)生成處置預(yù)案，推薦應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。
4.智能運(yùn)維
數(shù)字孿生水網(wǎng)智能運(yùn)維業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了供電、機(jī)電金結(jié)等設(shè)備運(yùn)行及風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)趨勢分析研判，能夠從主動(dòng)性、計(jì)劃性和預(yù)防性的角度提出運(yùn)行維護(hù)建議，降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。基于泵站設(shè)備綜合風(fēng)險(xiǎn)分析及劣化分析模型，依托在泵站機(jī)組安裝的振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、水壓傳感器、流量計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器，可以實(shí)時(shí)評估、預(yù)測關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為維護(hù)人員提供動(dòng)態(tài)維護(hù)建議。基于金屬結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析模型，能夠?qū)崿F(xiàn)在閘門動(dòng)作過程中對閘門運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)測，集成視頻智能識(shí)別模型，輔助日常水位監(jiān)視，為惠南莊泵站園區(qū)安防管理提供有力支撐?；诒谜玖髁績?yōu)化分配模型，可以對泵站運(yùn)行方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。
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