国家“十四五”规划纲要明确提出“构建智慧水利体系,以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”。为统一要求、明确标准,避免重复建设、信息孤岛,2022年3月,水利部组织编制了《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》。
根据上述文件,可以更好地理解数字孪生流域作用与组成。数字孪生流域是智慧水利建设的核心与关键,包括数字孪生平台和信息化基础设施;流域防洪、水资源管理与调配以及N项业务应用调用数字孪生流域提供的算据、算法、算力等资源。
智慧水利总体框架
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一 智慧水利发展现状及瓶颈
- 透彻感知能力存在不足:在新型监测站网方面,高清视频、无人机等新型监控手段虽得到一定应用,但整体智能化程度低,自动化程度不高。应急监测装备能力低、应急监测手段缺乏,应急通信装备和应急抢险通信保障能力严重不足。
- 信息资源整合利用有待提升:分散建设信息基础设施条块分割、相互封闭,内部整合不够,形成多个数据孤岛,制约了整体效益发挥,存在“重采重存、利用率不高”的现象。
- 业务应用智能化水平不高:信息技术和水利业务融合不深入,流域水文、水动力、水资源等水利专业模型未系统构建,不能全流程支撑业务工作,综合分析和决策支持能力不强,距离实现“四预”功能的差距较大。
**二 **基于Mapmost的数字孪生水利解决方案
针对当前的业务痛点需求,Mapmost发挥其在多源数据融合、时空地理分析、三维场景交互、实时模拟仿真等方面的优势,为数字孪生水利建设提供三维地图引擎支撑,为水利业务综合指挥决策赋能。
0****1 建设数据底板
通过多元化采集、主体化汇集构建全域化原始数据,基于“一数一源、一源多用”原则,汇集全域数据,开展存量和增量数据资源汇集和治理,建成水利数据资源平台。通过“治理融合”、“分析挖掘”,充分发挥数据价值,让数据支撑业务决策,支撑领导决策。
0****2 建立可视化模型
基于L2和L3数据,通过用三维建模工具,建设自然背景、流场动态、水利工程、水利机电设备等4类可视化模型,为在业务应用中真实展现物理流域中各种水利业务场景提供支撑。
0****3 建设数字孪生流域平台
①全要素融合可视化呈现
集成地形、水文、生态植被、基础设施(水利工程、防洪工程等)等多维数据,利用先进的三维地图引擎和图形渲染技术,实现了流域环境的动态可视化。基于仿真场景可实现天气变化模拟、空间信息查询、空间漫游等。
②水利工程模拟仿真
利用高精度的地理信息系统(GIS)数据,结合先进的流体动力学模型和天气预报信息,能够在虚拟环境中精确模拟流域内水库、大坝等水利工程在不同气象和水文条件下的运行状态。通过泄洪模拟,平台能够预测和展现洪水发生、流向和可能的影响区域,为防洪减灾提供了科学的决策支持。
③洪水风险预警
实时监视水位、流量实时信息,预警超标信息;根据预报洪水值,结合工程设计指标,进行基于预报值的工程险情预报预警,根据洪水预警预报结果及不同的防洪标准,进行对应预案的启动,模拟预案实施效果。
④灌区管理
基于智能终端和光纤、5G网络技术,建设取水、供水、灌溉、排水等自动控制体系,实现骨干渠道灌排闸门现场及远程自动控制和远程监测,构建符合灌区的水资源调配、水旱灾害防御等多项数字化应用场景模型,对灌区各项工作进行数字映射、综合预测和辅助决策,达到计划配水、精准灌溉,高效利用水资源目标。
⑤自动巡检
运用先进的无人机设备、实时监控设备,结合视频智能识别技术,对大坝、溢洪道、输(泄)水洞(管)、管理设施等水利对象进行实时监测,检查建筑物裂缝、滑坡、塌岸、水位、大坝渗流等异常情况,将管理方式从“传统人工、被动盲目”转变为“智能识别、全程监管”的高效模式。
0代码在线构建地图应用
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