实景三维典型案例丨数字孪生引洮供水工程

学术 2024-11-01 16:20 北京

实景三维典型案例丨数字孪生引洮供水工程

编者按

为培育实景三维中国多类型应用场景，加快构建实景三维中国应用生态，切实发挥空间地理数据要素保障效能，服务经济社会高质量发展，自然资源部、国家数据局联合组织开展了2024年实景三维数据赋能高质量发展创新应用典型案例征集。

2024年8月29日，自然资源部、国家数据局联合发布了60个实景三维数据赋能高质量发展创新应用典型案例名单，涵盖支撑自然资源管理、赋能政府决策、助力数字经济发展、服务百姓美好生活、服务数字文化建设及支撑数字生态文明六个方面。即日起，将刊发这些案例，供广大读者研阅。本期刊发《数字孪生引洮供水工程》。

数字孪生引洮供水工程视频

依托数字孪生引洮供水工程，针对大型跨流域引水流域管理治理存在的痛点与难点，以实景三维数据为基础，结合数字孪生底座产品，有效支撑了工程调度管理“四预”系统、综合决策系统、数据共享系统、预警指标系统、智能知识服务系统的设计开发工作。

技术创新

数字孪生引洮供水工程项目基于实景三维时空数据底座，整合供水工程领域知识实体，发挥了实景三维数据维赋能水利应用的巨大价值，本项目具有多项创新技术：

水利时空数据语义服务能力。有效实现引洮供水工程既有知识重新解构，完成引洮供水工程调度管理、应急管理、专家经验等知识。完成778万个知识实体、53万个知识实体关系、104个数据共享服务、767个工程点位、215个预警指标等的梳理工作。系统数据服务累计共享调用273次，服务注册数量为87次。

全域数据无缝融合，搭建数据底板。打通引洮供水工程一、二期感知数据、工程特性基础数据、跨业务平台数据，结合实景三维时空数据，实现全域L1~L3级多尺度空间数据无缝融合，完成了引洮供水工程全域范围内的数据底板建设工作。

水资源管理全面升级。融合多行业、多技术、多学科的跨界融合及传统业务流程的升级再造，实现既有工程的水资源管理与调度、工程安全运行、知识智能化应用、全量数据共享分发等维度的全面升级。在提升工程业务运行管理效能，运行管理人员执行效率，资源优化集约管理效益等层面发挥了巨大作用。有效保障了每一滴水都得到合理应用。

水位识别及提取创新。利用摄像头AI识别水尺的技术，可以实现对水尺的自动识别和测量，大大提高了测量的准确性和效率，有助于提升生产效率和产品质量。其次，通过该技术的应用，实时监测渠道水位，一旦识别到水位异常，系统会立即报警，及时采取措施避免安全事故的发生，提高了安全监控的效果，也有效减少人力测量和记录的时间，降低人力和物力成本。

长距离重力流水力控制创新。引洮全线均为重力流供水、地形复杂、供水距离长、输水工况的转换、管线阀门的启闭等都会导致输水系统产生水力瞬变现象，轻则导致管路出现非正常供水，重则导致爆管，破坏整个输水系统的运行。该技术针对项目区《长距离重力流水力控制技术研究与应用项目》成果，通过不同工况下各阀门最优启闭程序的调度方案的实际应用，为工程科学供水、优化配水和合理用水提供基础保障。同时，通过信息调度的方式实现工程的现代化管理，改善了运行人员的工作环境、降低人员劳动强度，实现现场的少人值守（无人值班），为输水系统结构布置和各类阀门的运行调节提供安全保证与科学依据，保证整个输水系统的安全稳定运行。

助力引洮工程精准调度。“人工地下长河”模型集，针对引洮供水工程总干渠全线95%以上均为隧洞，且分水口众多，距离长、无调蓄、控制时滞性长等特点，为解决人工调度难以掌控全局，调度缺乏科学性等难点，构建了全线建筑物、设备等的可视化模型，设计并研发了需水预测模型、水资源优化调度模型、调度流达分析模型、退水分析模型、建筑物健康辅助决策模型等专业模型，通过模型平台根据不同阶段组合应用，在确保工程安全的前提下，实现全线可视化监视、供水精准调度和渠系集群控制，减少弃水、降低供水损耗，保障工程和供水安全，为“人工地下长河”实现科学调度提供技术支撑。

应用成效

基于上述创新性技术，面向水利治理领域应用发挥了积极的推动作用，并取得显著成效：

供水调度业务应用。结合需水预测、水资源优化调度、调度流达分析、退水分析、建筑物健康辅助决策等水利专业模型，通过基于实景三维场景下的调度模拟分析预演，自动生成最优调度方案，提高了调度的水平。

运维管理业务应用。数字孪生引洮供水工程在运维和巡检方面发挥着越来越重要的作用，在提高工程的运行效率和安全性，减少人力和物力的浪费，保障水利工程的安全运行具有重要意义。

综合决策支持业务应用。数字孪生引洮供水工程综合决策支持业务旨在通过数字化模拟和仿真技术，为水利工程的调度、安全、运行、巡检、养护、建设和管理提供多场景、多层级、多业态下的综合决策分析能力。

经营管理业务应用。为了确保供水收工作的有效开展，经营管理工作利用数字孪生技术，结合各用水单位的实际用水情况，严格按照农业用水、非农业用水等用水性质，开展月度水量及用水性质的确认、水费的核算、水资源费的核算、缴费通知书的下达、水费及水资源费到账的计收核定等工作，进一步提升了生产与经营管理的效率与水平。

新媒体编辑：陈平

↓↓ 了解更多产业要闻 ↓↓

请将我设为星标★

来源：自然资源部公众号（点击文末“阅读原文”）

编辑：李娟

审核：余青

2024中国地理信息产业大会专栏

高端论坛报告分享

李德仁院士：地理信息拥抱新质生产力

周成虎院士：智能时代的地理信息产业发展思考

陈军院士：打造实景三维经济的新赛道

李维森：中国地理信息产业发展报告（2024）