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智慧水利数字孪生解决方案-数字孪生水利建设方案

发布时间:2023-09-12

编辑人:灵图互动

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智慧水利数字孪生解决方案整合水利各部门现有的多源异构数据,深度融合5G、大数据、云计算、AI、融合通信等前沿技术应用,将信息、技术、设备与水利管理需求有机结合,通过三维建模,可在计算机中复现水利建设真实场景,可实现覆盖水利综合态势监测、水资源监测、流域气象水文监测、水库调度监测、梯级电站运行监测、防汛安全监测等多个业务领域应用功能,进而达到 “智能感知、智能处置、智能考评、智能改进”的目标,有效提升跨部门决策和资源协调效率。

1. 水利综合态势监测

智慧水利数字孪生系统的水利综合态势监测模块通过三维建模,多种角度直观展示大坝主体、船闸、电站机组、闸门泄水建筑物等重点管理对象的运行态势,实现水利管理综合运营态势一屏掌握。同时基于地理信息系统,可对江河湖泊流域、水库、电站、重要设备等管理要素的分布、范围、类型、状态等信息进行综合监测;并可融合水利管理各部门现有数据资源,对水文气象信息监测、调度业务管理、节水发电、防洪等各业务领域的关键指标进行多维可视分析。

智慧水利数字孪生系统的水利综合态势监测模块

2. 流域气象水文监测

智慧水利数字孪生系统的流域气象水文监测模块主要涵盖流域气象监测、水文信息监测、流域水情监测等三大板块。

2.1 流域气象监测

智慧水利数字孪生系统的流域气象监测模块融合气象管理部门业务系统、气象观测站、天气雷达等系统数据资源,对坝区、站点、流域的天气、降水、蒸发、渗流、径流、蒸腾等参数指标进行综合监测分析,同时可对灾害气象预警告警,辅助管理者全面掌控水文气象态势,实现气象准确预测、及时响应。

2.2 水文信息监测

智慧水利数字孪生系统的水文信息监测模块基于地理信息系统,通过丰富的三维可视化手段,对各流域、河流、湖泊、水库、地下水等要素的位置、范围、状态、径流组成等要素信息进行直观展示,对河道水位、河道流量、流速、水库水位、出入库流量等数据指标变化态势进行实时监测分析,对异常态势进行实时预警告警,为防汛抗旱减灾、水资源管理、水生态保护、突发水事件应急处置、水工程建设运行等业务决策提供有力支撑。

2.3 流域水情监测

智慧水利数字孪生系统的流域水情监测模块基于地理信息系统,直观展示各监测点的分布、覆盖面积、类型和监测信息,并可结合专业分析预测模型,对流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等水情参数进行多维度分析,对异常水情进行可视化预警告警,辅助用户及时掌握水情动态,提升对水害事故应急相应效率。

3. 防洪防汛安全监测

智慧水利数字孪生系统的防洪防汛安全监测模块基于地理信息系统,可直观监测各流域、水库、超警站点等要素的分布、状态等信息;同时集成防汛抗旱、水利工程、城市内涝监测、水位监测等各系统数据,对天气、降水量以及江河湖泊、水库的水位、水库蓄水量、总库容、入库流量、出库流量等要素进行实时监测和可视化分析,并可对各异常情况进行可视化预警告警,为防汛抗旱、洪灾风险评估等工作提供有力的数据支持。

4. 梯级电站运营监测

智慧水利数字孪生系统的梯级电站运营监测模块主要涵盖梯级电站拓扑监测、电站运行监测两大板块。

4.1 梯级电站拓扑监测

智慧水利数字孪生系统的梯级电站拓扑监测模块从地理空间分布维度和逻辑层级结构维度,对大范围梯级电站送电线路的分布、节点位置、送电方向、拓扑关系等信息进行综合展示;并可集成电网自动化管理、运行监测、信息采集等调度数据,结合专业模型算法,对电力外送线路、主变及发电机等要素的容量、电压、负载、线路约束、装机能力以及电力配送情况等指标进行多维度可视化分析,辅助管理者综合掌握梯级电站外送与运行态势,提高电能调配的能力和效率。

智慧水利数字孪生系统的梯级电站运营监测模块

4.2 电站运行监测

智慧水利数字孪生系统的电站运行监测模块通过三维建模,对坝体、电站、闸门等要素的外观、复杂机械结构等信息进行三维仿真显示;并可集成视频监控、设备运行监测、环境监测以及其他传感器实时上传的监测数据,动态展示闸门状态启闭开度状态、下泄流量、闸门开启次数、闸门排序等枢纽信息,对机组运行时间、出力特征值、水位、负荷等数据进行可视化分析,支持设备运行异常实时告警、设备详细信息查询,辅助管理者直观掌握电站运行状态。

5.水库调度监测

智慧水利数字孪生系的水库调度监测模块主要涵盖生态调度监测、水量调度监测、泥沙调度监测、航运调度监测等4大板块。

5.1 生态调度监测

智慧水利数字孪生系统的生态调度监测模块基于地理信息系统,对采样点、产卵场、保护区、实验区、缓冲区等管理要素的位置、分布、范围、类型等信息进行实时监测;同时结合专业模型算法,对产卵量、水文调度流量、水温、水位、分层取水数据等指标进行可视化分析,为水生态保护与修复、河湖生态流量水量管理以及河湖水系连通工作等提供有力支持。

5.2 水量调度监测

智慧水利数字孪生系统的水量调度监测模块集成各水库监测管理系统数据,基于地理信息系统,对水库的位置、范围、状态等信息进行直观展示,对入库径流量、水库蓄水量、防洪库容、可用水量等数据指标进行多维度分析研判,对水库调蓄能力不足、水位超限等异常情况进行可视化预警告警,进而提升水库运行监管力度,为防洪、兴利等工作提供决策支持。

5.3 泥沙调度监测

智慧水利数字孪生系统的泥沙调度监测模块集成前端监测系统数据,对流域泥沙量进行可视化监测,通过可视化手段动态展示泥沙淤积情况,并可设立泥沙量超标预警机制,对泥沙沉积过量进行告警,辅助用户高效感知泥沙沉积状况,提升泄洪抗洪效能。

5.4 航运调度监测

智慧水利数字孪生系统的航运调度监测模块基于地理信息系统,对河道、锚地、船只电站等要素的位置、分布、状态等信息进行可视化监测,并可通过丰富的可视化手段,对年/日通航船次、过闸船次等航运数据进行多维度分析研判,辅助用户进行汛期防洪对航运影响分析,提高航运调度的能力。

智慧水利数字孪生系的水库调度监测模块

6.系统信息安全态势监测

智慧水利数字孪生系统的系统信息安全态势监测模块主要涵盖水情遥测系统监测、自动化系统监测、通信态势监测3大板块。

6.1 水情遥测系统监测

智慧水利数字孪生系统的水情遥测系统监测模块基于地理信息系统,可对水文站、水库站、雨量站等各站点以及维修中心等要素的位置分布、类型、状态等信息进行直观展示,通过点选可查看具体站点详细信息(如建设时间、面积、站点数量、设备详情等);同时提供丰富的可视化手段,对卫星、移动基站、电台、网络等各类测站的组网态势、通信传输方向、传输速率等指标进行可视化分析,辅助用户全面直观掌握水情遥测系统运行态势。

6.2 自动化系统监测

智慧水利数字孪生系统的自动化系统监测模块从地理空间分布维度和逻辑层级结构维度,对自动化系统及设备的构成、区域分布、应用功能等信息进行直观展示;并可集成自动化系统及设备运行数据,动态展示系统数据流、数据量和系统运行工况、相关单位间数据调取情况等,并可对数据实时流转情况、畅通率及可用度、数据存储余量等数据进行可视化分析,辅助用户全面直观掌握梯调中心调度自动化运行态势。

6.3 通信态势监测

智慧水利数字孪生系统的通信态势监测模块通过拓扑图、链路图等方式展示通信光传输网络拓扑,对通信数据传输的设备、节点、态势进行动态复现,支持结合专业行业模型分析算法,提供丰富的可视化手段,对通信电源容量、通道/业务可用率、通道容量、光纤长度、业务数量等数据指标进行可视化分析,对通信安全设立预警机制,对影响通信安全事件进行可视化告警,辅助管理者提高通信安全监管力度。

智慧水利数字孪生解决方案融合异构数据,通过水利综合态势监测、水资源监测、流域气象水文监测、水库调度监测、梯级电站运行监测、防汛安全监测等多业务应用,实现水利治理管理活动全面实现数字化、网络化、智能化。

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