博能新聞
發(fā)布時(shí)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(shí)施路徑和顯著的標(biāo)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(wù),，數(shù)字孿生水網(wǎng)是建設(shè)國(guó)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(guó)水利企業(yè)協(xié)會(huì)智慧水利分會(huì),、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(huì)展國(guó)際酒店盛大開(kāi)幕,。此次大會(huì)旨在推進(jìn) 3S、BIM,、數(shù)字孿生,、云計(jì)算、大數(shù)據(jù),、人工智能等新技術(shù)在水利中的應(yīng)用,，按照“需求牽引、應(yīng)用至上,、數(shù)字賦能,、提升能力”的要求，全面推進(jìn)算據(jù),、算法、算力建設(shè),，加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào),、預(yù)警、預(yù)演,、預(yù)案功能的智慧水利體系,。進(jìn)一步提升智慧水利建設(shè)、管理和服務(wù)水平,，加強(qiáng)同行間經(jīng)驗(yàn)技術(shù)交流,，推廣新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用。
此次會(huì)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(huì)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(guó)家水網(wǎng)專題,、水利網(wǎng)絡(luò)安全專題等；深入探討智慧水利信息化規(guī)劃,、設(shè)計(jì),、建設(shè)、管理,、服務(wù)等創(chuàng)新發(fā)展及新一代信息技術(shù)在水利應(yīng)用與發(fā)展等內(nèi)容,；會(huì)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(huì)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(bào)告會(huì)上發(fā)表《數(shù)字孿生水利建設(shè)的應(yīng)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(yàn)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(jì)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(biāo),，推動(dòng)物理實(shí)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(jì)算,、數(shù)字孿生,、GIS等技術(shù)，通過(guò)三維可視化手段實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃,、建設(shè),、管理、維護(hù)及應(yīng)急等全流程實(shí)現(xiàn)綜合管理,。全場(chǎng)景,、全時(shí)空,、全天候進(jìn)行流域防洪、水資源管理與調(diào)配,，對(duì)現(xiàn)役水利設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),、安全分析和完整性評(píng)估，實(shí)現(xiàn)流量,、壓力及泵,、閥、閘等設(shè)備的自動(dòng)控制,，自動(dòng)完成設(shè)備檢測(cè),、定位、優(yōu)化配置,、運(yùn)行模擬,、培訓(xùn)模擬及應(yīng)急模擬等功能，具備預(yù)報(bào),、預(yù)警,、預(yù)演、預(yù)案的特點(diǎn),。
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(yīng)用+水利工程數(shù)字孿生應(yīng)用+N個(gè)具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用,，即：2+N。通過(guò)對(duì)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(yīng)用場(chǎng)景，在數(shù)字孿生場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示洪水預(yù)報(bào),、山洪預(yù)警,、水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度等不同場(chǎng)景下的演變過(guò)程，以及針對(duì)水利工程實(shí)現(xiàn)防洪興利,、工程安全,、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、庫(kù)區(qū)監(jiān)管,、綜合決策等業(yè)務(wù)應(yīng)用,。通過(guò)模型平臺(tái)的構(gòu)建、知識(shí)平臺(tái)的預(yù)案制定,、分析、對(duì)比,、迭代,、優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”水利工程運(yùn)行管理目標(biāo) ,，為水利事件的精準(zhǔn)決策提供知識(shí)化依據(jù),，實(shí)現(xiàn)流域防洪,、水資源管理與調(diào)配。
實(shí)現(xiàn)路徑
知識(shí)平臺(tái)：知識(shí)平臺(tái)是智慧水利的“算法”,，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)感知水利對(duì)象和認(rèn)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(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)感知——智能識(shí)別——知識(shí)圖譜構(gòu)建——深度學(xué)習(xí)——智能決策”的循環(huán),，推動(dòng)數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程自我優(yōu)化運(yùn)行，為即時(shí)和精準(zhǔn)決策提供支撐,。
模型平臺(tái)：模型平臺(tái)是智慧水利的“算法”,，通過(guò)建成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口規(guī)范,、快速組裝的水利模型平臺(tái),，在數(shù)字空間對(duì)水利治理管理活動(dòng)進(jìn)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(guò)完善時(shí)空多尺度數(shù)據(jù)映射，擴(kuò)展三維展示,、數(shù)據(jù)融合,、分析計(jì)算、動(dòng)態(tài)場(chǎng)景等功能,，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一,、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集、二三維一體化,、跨層級(jí),、跨業(yè)務(wù)的智慧水利數(shù)據(jù)底板，實(shí)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(bǔ)充采集實(shí)際地形和業(yè)務(wù)專題地理信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,，以實(shí)際地形三維可視化場(chǎng)景為基礎(chǔ),，嵌入重點(diǎn)工程對(duì)象三維模型，疊加水雨工情及視頻基礎(chǔ)和實(shí)時(shí)感知信息,，利用水利專業(yè)模型+可視化模型智慧化模擬,、預(yù)演實(shí)際流域防洪及水資源管理調(diào)配過(guò)程，實(shí)現(xiàn)時(shí)空信息超前仿真推演,，通過(guò)數(shù)字孿生和真實(shí)世界的同步仿真運(yùn)行,、迭代優(yōu)化模型算法，賦能水利業(yè)務(wù)工作。
使用場(chǎng)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(shí)現(xiàn)在沿線流域、重點(diǎn)水利樞紐工程場(chǎng)景數(shù)字化的基礎(chǔ)上,，進(jìn)行水利治理管理活動(dòng)全過(guò)程精準(zhǔn)化模擬和跟蹤,，以預(yù)演為手段，指導(dǎo)預(yù)案生成,，達(dá)到智慧化決策的目標(biāo),。
基于信息基礎(chǔ)設(shè)施，利用三維仿真技術(shù),，對(duì)江河湖泊,、水利工程、水利治理管理對(duì)象,、影響區(qū)域等進(jìn)行數(shù)字孿生體構(gòu)建,、渲染、映射,，實(shí)現(xiàn)三維可視化呈現(xiàn),。
解決方案具備對(duì)流域、河道,、節(jié)點(diǎn),、水庫(kù)、水源,、分水,、洼地等海量水文數(shù)據(jù)整編處理，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和智能算法,，實(shí)現(xiàn)降雨,、蒸發(fā)、產(chǎn)流,、匯流,、演進(jìn)和水庫(kù)調(diào)蓄等各類水文過(guò)程動(dòng)態(tài)集成，提高洪水模擬預(yù)報(bào)和山洪預(yù)警等能力,。
決策調(diào)度
在實(shí)現(xiàn)水利場(chǎng)景數(shù)字化的基礎(chǔ)上,，通過(guò)預(yù)演分析洪水模擬預(yù)報(bào)、山洪災(zāi)害預(yù)警,、水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度不同場(chǎng)景下的演變過(guò)程等,，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害事件及水利工程調(diào)度的精準(zhǔn)決策預(yù)案。針對(duì)重點(diǎn)斷面水位,、流量,、流向,、項(xiàng)目流域水位、流向,、重點(diǎn)樞紐工情信息等實(shí)時(shí)三維可視化顯示及重點(diǎn)斷面水量、水質(zhì)現(xiàn)狀,，三維動(dòng)態(tài)展示洪水預(yù)報(bào)及預(yù)警,，實(shí)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(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。根據(jù)所形成的預(yù)演,、預(yù)案及調(diào)度方案,，輔助現(xiàn)實(shí)世界的水利預(yù)報(bào)、預(yù)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(duì)工程庫(kù)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(yīng)用場(chǎng)景,。其中，工程壩區(qū)包括水工建筑物和附屬機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)等,。
通過(guò)水利部本級(jí)及流域管理機(jī)構(gòu)L1級(jí)和L2級(jí)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(jí)數(shù)據(jù)底板，匯聚工程全要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù),、檢測(cè)數(shù)據(jù),、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)以及外部共享數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)防洪興利智能預(yù)報(bào)調(diào)度、工程安全智能分析預(yù)警,、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)智慧綜合管理,、庫(kù)區(qū)智慧巡查監(jiān)管、綜合決策支持等業(yè)務(wù)應(yīng)用,。最終實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”水利工程運(yùn)行管理體系,。
具體功能包括：水文監(jiān)測(cè)(雨量監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè),、流量監(jiān)測(cè),、泥沙監(jiān)測(cè)、土壤墑情監(jiān)測(cè)),；工程安全監(jiān)測(cè)(變形監(jiān)測(cè),、滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè),、環(huán)境量監(jiān)測(cè),、專項(xiàng)監(jiān)測(cè)),；水質(zhì)監(jiān)測(cè)；水土保持監(jiān)測(cè),；安防監(jiān)控等,。
預(yù)警預(yù)案
數(shù)字孿生水利解決方案可以實(shí)現(xiàn)預(yù)演、預(yù)案功能,。預(yù)演及預(yù)案通過(guò)數(shù)據(jù)底板,、模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái)共同建立和實(shí)現(xiàn),。
流域及水利工程預(yù)案包括：洪水預(yù)報(bào)方案,、山洪災(zāi)害預(yù)警方案、災(zāi)害應(yīng)急處置預(yù)案,、工程防汛預(yù)案,、入庫(kù)預(yù)報(bào)方案、工程調(diào)度預(yù)案,、安全生產(chǎn)事故綜合應(yīng)急預(yù)案,、突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案、船閘應(yīng)急預(yù)案及現(xiàn)場(chǎng)處置方案等,。
知識(shí)平臺(tái)集成歷史場(chǎng)景,、預(yù)演方案和其他樣本庫(kù)。歷史場(chǎng)景記錄歷史上真實(shí)發(fā)生的預(yù)報(bào)預(yù)警,、調(diào)度指令和演變場(chǎng)景,；預(yù)演方案存儲(chǔ)并復(fù)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(yù)報(bào)預(yù)警方案和歷史類似調(diào)度場(chǎng)景,，使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，不斷分析,、迭代,、優(yōu)化模型算法，優(yōu)化預(yù)案,，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利事件的精準(zhǔn)決策依據(jù),。
水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)
水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)依托5G、云計(jì)算,、大數(shù)據(jù),、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全天候,、全場(chǎng)景無(wú)人值守自動(dòng)監(jiān)測(cè)及時(shí)掌握運(yùn)營(yíng)狀況,，有效解決水庫(kù)管理人員不足、管理不規(guī)范等問(wèn)題,，包括大壩安全監(jiān)測(cè),、水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào),、閘門遠(yuǎn)程控制、泄洪預(yù)警廣播,、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控,、出入庫(kù)流量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)等幾個(gè)部分,，能夠及時(shí)準(zhǔn)確將前端監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集入庫(kù)并自動(dòng)分析預(yù)警,，可通過(guò)平臺(tái)及APP及時(shí)掌握水庫(kù)大壩運(yùn)營(yíng)情況從而及時(shí)做出管理決策。
水庫(kù)水雨情監(jiān)測(cè)：通過(guò)數(shù)字孿生全息三維可視化場(chǎng)景實(shí)時(shí)掌握水庫(kù)的水位,、流量、雨量等信息,，當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)汛限水位或低于死水位時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警,，對(duì)防洪防汛抗旱的決策管理起到技術(shù)支撐作用。
出入庫(kù)流量監(jiān)測(cè)：通過(guò)數(shù)字孿生平臺(tái)集成一體化流量監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù),，通過(guò)雷達(dá)流量計(jì)監(jiān)測(cè)庫(kù)區(qū)上游河道和出入庫(kù)渠道的水位,、流速并在三維可視化場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)一張圖監(jiān)控。
閘門控制：通過(guò)構(gòu)建閘門數(shù)字孿生體,，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)閘,、關(guān)閘、停閘,、閘門開(kāi)度,、PLC送電等操作，結(jié)合視頻,、閘上水位流量監(jiān)測(cè)等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制,。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)：通過(guò)數(shù)字孿生物聯(lián)融合平臺(tái)集成PH、水溫,、濁度,、溶解氧、電導(dǎo)率等傳感器,，獲取相關(guān)數(shù)據(jù),，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及時(shí)掌控水庫(kù)水質(zhì)變化情況保障供水安全。
在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng),，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(yīng)用案例，吸引了眾多嘉賓駐足,、交流和參觀,。
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