博能新聞
發(fā)布時間：2023-04-20
引言
智慧水利建設(shè)是新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要實施路徑和顯著的標志之一,。數(shù)字孿生流域是智慧水利的核心與關(guān)鍵,，數(shù)字孿生水利工程是數(shù)字孿生流域建設(shè)的重要任務,，數(shù)字孿生水網(wǎng)是建設(shè)國家水網(wǎng)的重要內(nèi)容，數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)是智慧水利建設(shè)的重要內(nèi)容,，是提升灌區(qū)管理水平的有效手段,，也是新階段灌區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的方向。
2023年4月18日,，由中國水利企業(yè)協(xié)會智慧水利分會,、北京河湖智慧水利技術(shù)中心主辦的“2023智慧水利建設(shè)高峰論壇”在武漢歐亞會展國際酒店盛大開幕。此次大會旨在推進 3S,、BIM,、數(shù)字孿生、云計算,、大數(shù)據(jù),、人工智能等新技術(shù)在水利中的應用，按照“需求牽引,、應用至上,、數(shù)字賦能、提升能力”的要求,，全面推進算據(jù),、算法、算力建設(shè),，加快構(gòu)建具有預報,、預警、預演,、預案功能的智慧水利體系,。進一步提升智慧水利建設(shè)、管理和服務水平,，加強同行間經(jīng)驗技術(shù)交流,，推廣新技術(shù)新產(chǎn)品應用。
此次會議以“數(shù)智賦能啟新航 智慧水利譜新章”為主題,，其間共舉行了會議主論壇,、數(shù)字孿生專題、水利遙感（空間技術(shù)）專題,、智慧河湖專題,、國家水網(wǎng)專題、水利網(wǎng)絡安全專題等,；深入探討智慧水利信息化規(guī)劃,、設(shè)計、建設(shè),、管理,、服務等創(chuàng)新發(fā)展及新一代信息技術(shù)在水利應用與發(fā)展等內(nèi)容；會議同期還舉辦了“2023智慧水利建設(shè)技術(shù)及裝備展”,。
博能股份作為此次會議的支持單位,，受邀參加了此次2023智慧水利建設(shè)高峰論壇。北京博能科技股份有限公司副總裁兼成都博能數(shù)智科技有限公司總經(jīng)理齊煥然在數(shù)字孿生水利專題報告會上發(fā)表《數(shù)字孿生水利建設(shè)的應用與探索》主題演講,。
博能股份作為一家元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施新基建商,，依托于自主研發(fā)的數(shù)字孿生操作系統(tǒng)BLinkOS，結(jié)合多年的技術(shù)積累和經(jīng)驗沉淀,，打造了數(shù)字孿生水利解決方案,，該解決方案以數(shù)字孿生、GIS,、BIM,、5G、大數(shù)據(jù)、云計算,、物聯(lián)網(wǎng),、AI等技術(shù)為支撐，以發(fā)展現(xiàn)代化智慧水利為目標,，推動物理實體與數(shù)字模型同步交付,。
智慧水利是以“水利設(shè)施+互聯(lián)網(wǎng)”為理念，融入5G,、物聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)、云計算,、數(shù)字孿生,、GIS等技術(shù)，通過三維可視化手段實現(xiàn)從規(guī)劃,、建設(shè),、管理、維護及應急等全流程實現(xiàn)綜合管理,。全場景,、全時空、全天候進行流域防洪,、水資源管理與調(diào)配,，對現(xiàn)役水利設(shè)施進行遠程監(jiān)測、安全分析和完整性評估,，實現(xiàn)流量,、壓力及泵、閥,、閘等設(shè)備的自動控制,，自動完成設(shè)備檢測、定位,、優(yōu)化配置,、運行模擬、培訓模擬及應急模擬等功能,，具備預報,、預警、預演,、預案的特點,。
數(shù)字孿生水利解決方案
博能數(shù)字孿生水利解決方案包括流域數(shù)字孿生應用+水利工程數(shù)字孿生應用+N個具體業(yè)務場景應用，即：2+N,。通過對流域及水利工程數(shù)字孿生體的構(gòu)建,、渲染及發(fā)布,，搭建水利數(shù)字孿生三維可視化應用場景，在數(shù)字孿生場景下實現(xiàn)實時顯示洪水預報,、山洪預警,、水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度等不同場景下的演變過程，以及針對水利工程實現(xiàn)防洪興利,、工程安全,、生產(chǎn)運營、庫區(qū)監(jiān)管,、綜合決策等業(yè)務應用。通過模型平臺的構(gòu)建,、知識平臺的預案制定,、分析、對比,、迭代,、優(yōu)化，最終實現(xiàn)“四預”水利工程運行管理目標 ,，為水利事件的精準決策提供知識化依據(jù),，實現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調(diào)配,。
實現(xiàn)路徑
知識平臺：知識平臺是智慧水利的“算法”,，利用機器學習等技術(shù)感知水利對象和認知水利規(guī)律，為數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程提供智能內(nèi)核,，支撐事件正向智能推理和反向溯因分析,，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)感知——智能識別——知識圖譜構(gòu)建——深度學習——智能決策”的循環(huán)，推動數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程自我優(yōu)化運行,，為即時和精準決策提供支撐,。
模型平臺：模型平臺是智慧水利的“算法”，通過建成標準統(tǒng)一,、接口規(guī)范,、快速組裝的水利模型平臺，在數(shù)字空間對水利治理管理活動進行全息智能化模擬,，為數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程提供模擬仿真功能,。
數(shù)據(jù)底板：數(shù)據(jù)底板是智慧水利的“算據(jù)”，通過完善時空多尺度數(shù)據(jù)映射,，擴展三維展示,、數(shù)據(jù)融合、分析計算,、動態(tài)場景等功能,，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一,、監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、二三維一體化,、跨層級,、跨業(yè)務的智慧水利數(shù)據(jù)底板，實現(xiàn)水利全要素的數(shù)字化映射,。
博能數(shù)字孿生水利解決方案依托行政主管單位基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),、河湖資源地理信息數(shù)據(jù)，補充采集實際地形和業(yè)務專題地理信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,，以實際地形三維可視化場景為基礎(chǔ),，嵌入重點工程對象三維模型，疊加水雨工情及視頻基礎(chǔ)和實時感知信息,，利用水利專業(yè)模型+可視化模型智慧化模擬,、預演實際流域防洪及水資源管理調(diào)配過程，實現(xiàn)時空信息超前仿真推演,，通過數(shù)字孿生和真實世界的同步仿真運行,、迭代優(yōu)化模型算法，賦能水利業(yè)務工作,。
使用場景
流域防洪
解決方案圍繞流域防洪,、水資源管理與調(diào)配，實現(xiàn)在沿線流域,、重點水利樞紐工程場景數(shù)字化的基礎(chǔ)上,，進行水利治理管理活動全過程精準化模擬和跟蹤，以預演為手段,，指導預案生成,，達到智慧化決策的目標。
基于信息基礎(chǔ)設(shè)施,，利用三維仿真技術(shù),，對江河湖泊、水利工程,、水利治理管理對象,、影響區(qū)域等進行數(shù)字孿生體構(gòu)建、渲染,、映射,，實現(xiàn)三維可視化呈現(xiàn)。
解決方案具備對流域,、河道,、節(jié)點、水庫,、水源,、分水,、洼地等海量水文數(shù)據(jù)整編處理，通過機器學習和智能算法,，實現(xiàn)降雨,、蒸發(fā)、產(chǎn)流,、匯流,、演進和水庫調(diào)蓄等各類水文過程動態(tài)集成，提高洪水模擬預報和山洪預警等能力,。
決策調(diào)度
在實現(xiàn)水利場景數(shù)字化的基礎(chǔ)上,，通過預演分析洪水模擬預報、山洪災害預警,、水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度不同場景下的演變過程等,，實現(xiàn)災害事件及水利工程調(diào)度的精準決策預案。針對重點斷面水位,、流量、流向,、項目流域水位,、流向、重點樞紐工情信息等實時三維可視化顯示及重點斷面水量,、水質(zhì)現(xiàn)狀,，三維動態(tài)展示洪水預報及預警，實現(xiàn)引水期間,，流域水面線,、槽蓄量、引水流向和水量分配信息的三維動態(tài)實時呈現(xiàn),。根據(jù)所形成的預演,、預案及調(diào)度方案，輔助現(xiàn)實世界的水利預報,、預警及工程調(diào)度指揮決策,。
水利工程
數(shù)字孿生水利工程包括對工程庫區(qū)、工程壩區(qū),、工程下游影響區(qū)的三維可視化數(shù)字孿生體構(gòu)建,，搭建數(shù)字孿生應用場景。其中,，工程壩區(qū)包括水工建筑物和附屬機電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)等,。
通過水利部本級及流域管理機構(gòu)L1級和L2級數(shù)據(jù)底板基礎(chǔ)上，基于BIM+GIS技術(shù)建設(shè)水利工程L3級數(shù)據(jù)底板,，匯聚工程全要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù),、檢測數(shù)據(jù),、業(yè)務管理數(shù)據(jù)以及外部共享數(shù)據(jù)實現(xiàn)防洪興利智能預報調(diào)度、工程安全智能分析預警,、生產(chǎn)運營智慧綜合管理,、庫區(qū)智慧巡查監(jiān)管、綜合決策支持等業(yè)務應用,。最終實現(xiàn)“四預”水利工程運行管理體系,。
具體功能包括：水文監(jiān)測(雨量監(jiān)測、水位監(jiān)測,、流量監(jiān)測,、泥沙監(jiān)測、土壤墑情監(jiān)測),；工程安全監(jiān)測(變形監(jiān)測,、滲流監(jiān)測、應力應變及溫度監(jiān)測,、環(huán)境量監(jiān)測,、專項監(jiān)測)；水質(zhì)監(jiān)測,；水土保持監(jiān)測,；安防監(jiān)控等。
預警預案
數(shù)字孿生水利解決方案可以實現(xiàn)預演,、預案功能,。預演及預案通過數(shù)據(jù)底板、模型平臺,、知識平臺共同建立和實現(xiàn),。
流域及水利工程預案包括：洪水預報方案、山洪災害預警方案,、災害應急處置預案,、工程防汛預案、入庫預報方案,、工程調(diào)度預案,、安全生產(chǎn)事故綜合應急預案、突發(fā)環(huán)境事件應急預案,、船閘應急預案及現(xiàn)場處置方案等,。
知識平臺集成歷史場景、預演方案和其他樣本庫,。歷史場景記錄歷史上真實發(fā)生的預報預警,、調(diào)度指令和演變場景；預演方案存儲并復演,、仿真模擬不同階段輸入條件下的流域及工程變化成果,，系統(tǒng)智能匹配預報預警方案和歷史類似調(diào)度場景,，使用機器學習技術(shù)，不斷分析,、迭代,、優(yōu)化模型算法，優(yōu)化預案,，實現(xiàn)對水利事件的精準決策依據(jù),。
水庫大壩安全監(jiān)測
水庫大壩安全監(jiān)測依托5G、云計算,、大數(shù)據(jù),、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等技術(shù)實現(xiàn)全天候,、全場景無人值守自動監(jiān)測及時掌握運營狀況,，有效解決水庫管理人員不足、管理不規(guī)范等問題,，包括大壩安全監(jiān)測,、水雨情自動測報、閘門遠程控制,、泄洪預警廣播,、實時視頻監(jiān)控、出入庫流量監(jiān)測,、水質(zhì)在線監(jiān)測等幾個部分，能夠及時準確將前端監(jiān)測站點數(shù)據(jù)采集入庫并自動分析預警,，可通過平臺及APP及時掌握水庫大壩運營情況從而及時做出管理決策,。
水庫水雨情監(jiān)測：通過數(shù)字孿生全息三維可視化場景實時掌握水庫的水位、流量,、雨量等信息,，當水庫水位超過汛限水位或低于死水位時系統(tǒng)自動報警，對防洪防汛抗旱的決策管理起到技術(shù)支撐作用,。
出入庫流量監(jiān)測：通過數(shù)字孿生平臺集成一體化流量監(jiān)測站數(shù)據(jù),，通過雷達流量計監(jiān)測庫區(qū)上游河道和出入庫渠道的水位、流速并在三維可視化場景下實現(xiàn)一張圖監(jiān)控,。
閘門控制：通過構(gòu)建閘門數(shù)字孿生體,，實現(xiàn)對閘門進行遠程開閘、關(guān)閘,、停閘,、閘門開度、PLC送電等操作,，結(jié)合視頻,、閘上水位流量監(jiān)測等功能實現(xiàn)對閘門現(xiàn)場監(jiān)視和遠程控制,。
水質(zhì)監(jiān)測：通過數(shù)字孿生物聯(lián)融合平臺集成PH、水溫,、濁度,、溶解氧、電導率等傳感器,，獲取相關(guān)數(shù)據(jù),，實時監(jiān)測及時掌控水庫水質(zhì)變化情況保障供水安全。
在活動現(xiàn)場,，博能股份展示了自主研發(fā)的數(shù)字孿生操作系統(tǒng)BLinkOS,、數(shù)字孿生水利解決方案和落地應用案例，吸引了眾多嘉賓駐足,、交流和參觀,。
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