智慧水库数字孪生系统解决方案

一、政策

为加快推进水利治理体系和治理能力现代化，水利部于2024年4月印发《关于推进水利工程建设数字孪生的指导意见》的通知，充分发挥数字孪生技术对水利工程建设高质量发展的驱动作用，提升水利工程建设全要素、全过程的数字化、网络化、智能化管理能力，建立透彻感知、智能先进、互联协同、科学高效的水利工程建设管理新模式，保障水利工程建设质量、安全和长效运行。

二、系统介绍

智慧水库数字孪生系统基于信息化基础设施，利用云计算、物联网、大数据、人工智能、遥感、数字仿真等技术，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程进行数字映射、智能模拟和前瞻预演，支撑水利业务“四预”功能实现。实现水库公共数据的全面整合与共享，预留与上级主管部门、大数据等信息化系统之间的数据和业务接口，为实现水库工程管理、水库政务管理、应急指挥等核心的统一管理提供强有力的信息化支撑手段，为水库安全运行与科学调度提供智慧化的管理手段。

三、系统亮点

智慧水库数字孪生系统采用AI动态监管，打造“数字水库”。

1、AI智能信息采集

AI智能信息采集用于大坝安全、水雨情、实时视频、GIS地图、流速流量、洪水预报、水质监测等。

2、数据集成化管控

数据集成化管控具有数据汇集、数据分析、溯源推导、预报预警等功能。

3、水库动态监管平台

4、构建水库洪水演进分析数字化场景，直观化展示洪水时空演进过程，并实现山洪灾害风险落区的动态更新。

5、构建统一、高效、科学、规范的山洪灾害防御体系，全面提升山洪灾害监测预警的信息化管理水平，有效预防、及时控制和最大限度的消除山洪灾害危害。

6、以动态化数据为依据一键生成灾情报告，并通过智能化预案，选择最优的调度方案，有效提高决策的科学性。

四、系统平台

水库管理平台

数字孪生平台

大坝安全监测平台

水库管理平台

水利一张图

单点数据分析

水位数据分析

流速流量数据分析

监测成果表自动生成

重点区域警戒看护

报警模块

巡检上报模块

大数据看板—定制化

移动监控端

五、系统功能内容

（1）、智慧水库数字孪生系统建立以水雨情监测、大坝安全监测、防洪调度、兴利调度、应急响应以及综合管理等核心业务为一体的综合业务系统，为水库工程安全管理提供业务支撑。

（2）、系统建立基于ESB、微服务、SOA、ETL的信息系统架构体系，为业务应用系统协同业务、系统与数据之间、数据与数据之间提供高效的数据中台和业务中台，为信息系统业务功能扩展提供有效的保障。

（3）、结合信息化系统建设情况，对多源异构数据资源进行汇聚、清洗、共享，通过数据算法，实现数据最大限度的应用，建立“一数、一源、一责”的制度体系，确保数据动态更新，为应用系统提供规范的、可用的数据资源。

（4）、通过建立二三维一体化的GIS 平台，借助无人机航拍技术、实景地图技术等新型展示方式，将数据监测、分析模型与GIS 进行关联，形成地理信息数据库，发布具备工程管理价值的业务系统。

（5）、借助于BIM 技术对重要的水工建筑物进行三维建模，将大坝安全监测与三维模型结合，分析评估建筑物安全状态，预测建筑物变化趋势，指导工程管理和运行维护。

（6）、数字化监护采用数字孪生技术，基于实测的遥感影像和勘察的水库数据，构建的一、二维水动力模型，预测分析洪水演进与淹没过程，并在三维场景中展示防御对象的详细信息。

（7）、通过无人机、无人船采集数字高程模型（DEM）、正射影像图（DOM）、倾斜摄影模型及水下地形等地理空间数据，构建数字孪生可视化模型，并结合水利专业预测预报模型，实现“预报、预警、预演、预案”能力。

（8）、多部门联动汇集水利、气象等部门的数据，整合共享数据资源，打通多个数据源系统，实现跨部门数据共享，并开启多级预警模式，实时开展动态研判。

（9）、智能预案通过移动端事件处置APP和跨部门联动机制，实时动态掌控水库情况和应急处置情况，一键生成水库监测报告。

六、应用案例

马湖水库数字孪生平台