
數(shù)字孿生智慧流域解決方案
一、數(shù)字孿生流域的提出
推進數(shù)字孿生流域建設(shè)是貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于網(wǎng)絡(luò)強國的重要思想、針對水利業(yè)務(wù)工作特點,綜合分析水的自然屬性、中國特色社會主義制度以及現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而提出的。
隨著研究的不斷深入和新一代信息技術(shù)的發(fā)展,城市管理、交通、建筑、制造等越來越多的領(lǐng)域開始應(yīng)用數(shù)字孿生。例如,工業(yè)制造領(lǐng)域,通過數(shù)字建模對產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、維護等環(huán)節(jié)進行實時動態(tài)仿真,繼而反映機器設(shè)備的全生命周期過程。
當下新一代信息技術(shù)飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,物理世界和數(shù)字世界界限逐漸模糊,數(shù)字孿生城市等應(yīng)運而生。顯然,“數(shù)字孿生”不再僅僅是一種技術(shù),而是一種發(fā)展模式、一種轉(zhuǎn)型路徑、一股推動行業(yè)變革的動力。
推進智慧水利建設(shè)要以數(shù)字孿生流域建設(shè)為核心,是順應(yīng)以流域為單元、強化流域治理管理、適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展的需要。推進數(shù)字孿生流域建設(shè)是由水利工作的空間特點決定的,水利是一項大尺度、大范圍的工作,不可能在物理流域中試驗不同方案,只能在數(shù)字空間進行反復(fù)預(yù)演,經(jīng)過綜合評估分析后選擇最優(yōu)方案,運用到實際工作中,這是順應(yīng)技術(shù)發(fā)展。
二、智慧水利組建思路
充分運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù),建設(shè)數(shù)字孿生流域,實現(xiàn)數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準化決策,建成具有“四預(yù)”功能的智慧水利體系,即水利業(yè)務(wù)預(yù)報—預(yù)警—預(yù)演—預(yù)案,賦能水旱災(zāi)害防御、水資源集約節(jié)約利用、水資源優(yōu)化配置、大江大河大湖生態(tài)保護治理,為新階段水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐和強力驅(qū)動。
(1)智慧水利總體框架
智慧水利由數(shù)字孿生流域、業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全體系、保障體系等組成。其中,數(shù)字孿生流域是智慧水利建設(shè)的核心與關(guān)鍵,包括數(shù)字孿生平臺和信息化基礎(chǔ)設(shè)施;流域防洪、水資源管理與調(diào)配以及N項業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用數(shù)字孿生流域提供的算據(jù)、算法、算力等資源。
▲智慧水利總體框架
(2)數(shù)字孿生流域技術(shù)框架
數(shù)字孿生流域是智慧水利建設(shè)的核心與關(guān)鍵,以水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利云等為基礎(chǔ),運用大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等技術(shù),以物理流域為單元、多維時空數(shù)據(jù)為底板、水利模型為核心、水利知識為驅(qū)動,對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數(shù)字化映射、智能化模擬,支撐實現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”以及N項水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用。
▲數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)框架
(3)智慧展示-數(shù)字孿生
以數(shù)字三維場景為底座,整合工程數(shù)字模型、BIM模型、植被模型、建筑物模型、監(jiān)測監(jiān)控傳感器模型、機組設(shè)備模型等數(shù)據(jù),同時結(jié)合工程運行管理需要,實現(xiàn)物理世界工程在數(shù)字孿生世界的完整實體映射的全景展示。
智慧感知-全要素采集
通過構(gòu)建一體化全域感知體系,通過無人機、無人船、水文、水質(zhì)監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測、流域安全管控等相關(guān)設(shè)備,智能識別安全隱患,主動發(fā)出預(yù)警信息,及時決策和采取處置措施。提升智能感知和預(yù)警能力。
智慧流域解決方案架構(gòu)圖
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