政策背景
数(shu)字孪生灌(guan)区建设是智慧水(shui)(shui)利建设的(de)重(zhong)要内容,是提升灌(guan)区建设管理水(shui)(shui)平的(de)有效手段。《“十四五”重(zhong)大农业(ye)节(jie)水(shui)(shui)供水(shui)(shui)工(gong)程实施方案(an)》明确指出,要实现(xian)灌(guan)区管理和(he)用水(shui)(shui)调度数(shu)字化、网络化和(he)智能化。2022年全国水(shui)(shui)利工(gong)作会议明确要求,打造一批现(xian)代化数(shu)字灌(guan)区。
方案概(gai)述(shu)
数(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孪生(sheng)灌区(qu)(qu)是以物理(li)(li)灌区(qu)(qu)为(wei)单元(yuan)、时空数(shu)(shu)(shu)据为(wei)底座(zuo)、数(shu)(shu)(shu)学模型为(wei)核心、水(shui)利(li)知识为(wei)驱动(dong),对物理(li)(li)灌区(qu)(qu)全(quan)要素和建设运行全(quan)过程进行数(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)映射、智(zhi)能模拟(ni)、前瞻(zhan)预演(yan),与物理(li)(li)灌区(qu)(qu)同步仿真运行、虚实(shi)交互、迭代(dai)优化(hua),实(shi)现对物理(li)(li)灌区(qu)(qu)实(shi)时监控、发(fa)现问(wen)题、优化(hua)调度的新型基础设施。
建设原则
需求牵引
应用至上
分析灌区业务(wu)管理需(xu)求,因地制(zhi)宜开展(zhan)基础设施和平(ping)台体系(xi)建设
统筹谋划
分步实施
谋划顶层设计明确建(jian)设目(mu)标和(he)建(jian)设内容,急用先(xian)建(jian)、分步实施
整合共享
集约建设
整合已建、统筹在建、规范新(xin)建避免(mian)重复(fu)建设(she)
融合创新
先进实用
强化云计算、大数据、数字孪生、物联网、
人工智能、5G、区块链等信息技术应用
整体防护
安全可靠
构建安全可靠的网络安全体系优先采用自(zi)主可控软硬件
根据水利(li)部和河南省水利(li)厅智慧水利(li)建(jian)(jian)(jian)设(she)和数(shu)字孪(luan)(luan)生水利(li)建(jian)(jian)(jian)设(she)的(de)(de)总体部署(shu),灌(guan)(guan)(guan)区(qu)(qu)数(shu)字化(hua)(hua)建(jian)(jian)(jian)设(she)按照“需求牵引、应用至上(shang)、数(shu)字赋能(neng)、提升能(neng)力(li)”要求,以灌(guan)(guan)(guan)区(qu)(qu)业(ye)务(wu)应用为导(dao)向,以数(shu)字化(hua)(hua)、网络(luo)化(hua)(hua)、智能(neng)化(hua)(hua)为主线(xian),在灌(guan)(guan)(guan)区(qu)(qu)已建(jian)(jian)(jian)信(xin)息化(hua)(hua)平台的(de)(de)基础上(shang)重(zhong)点开展灌(guan)(guan)(guan)区(qu)(qu)业(ye)务(wu)管(guan)理(li)软件系统的(de)(de)扩展,补(bu)充立体感(gan)知和自动(dong)控制站点建(jian)(jian)(jian)设(she),完善通(tong)信(xin)网络(luo),提升灌(guan)(guan)(guan)区(qu)(qu)支撑保障能(neng)力(li),构建(jian)(jian)(jian)孪(luan)(luan)生平台,强化(hua)(hua)配水调(diao)度管(guan)理(li),建(jian)(jian)(jian)设(she)具有预(yu)报(bao)、预(yu)警、预(yu)演(yan)、预(yu)案功能(neng)的(de)(de)数(shu)字化(hua)(hua)灌(guan)(guan)(guan)区(qu)(qu)。
业务场景
> 数字孪生(sheng)灌区一(yi)张图
基于数据(ju)底(di)板和可视化模型(xing),为灌区(qu)信息(xi)综(zong)合(he)(he)服务(wu)、供水管理(li)和工程管理(li)等业务(wu),提(ti)供信息(xi)查询、分(fen)析和智能推荐等功能,提(ti)升灌区(qu)的(de)综(zong)合(he)(he)管理(li)和服务(wu)能力(li)。
> 供需(xu)水预报与(yu)决(jue)策
根(gen)据气候、土(tu)壤、水资源状况(kuang)(kuang)等(deng)信(xin)息,利(li)用供需水预测模型对(dui)需水情况(kuang)(kuang)进行(xing)预测,支撑灌溉用水的科学(xue)决(jue)策(ce),提(ti)高灌溉效率和水资源利(li)用率。
> 水(shui)资(zi)源配(pei)置与供用(yong)水(shui)调度
基于水(shui)资源配置模型的水(shui)资源优(you)化配置、产汇(hui)流模拟、再(zai)生(sheng)水(shui)模拟、水(shui)质拟等核心模块,实现灌区的多水(shui)联用、单元(yuan)划(hua)分、空(kong)间分配及时间分配。
> 水旱灾害防御
建立一套以(yi)旱情(qing)检测、旱灾预(yu)(yu)警、来洪(hong)预(yu)(yu)报、泄洪(hong)预(yu)(yu)案为核心的(de)水旱灾害防(fang)御系(xi)统(tong),以(yi)保障灌区的(de)水资源供(gong)应和农业生产的(de)稳定进行(xing)。
> 量水(shui)与(yu)水(shui)费计收
通过对渠(qu)系、灌区(qu)、泵(beng)站用(yong)(yong)水(shui)的精准(zhun)计量,根据不(bu)同的用(yong)(yong)水(shui)类型设定(ding)不(bu)同的水(shui)价模(mo)板,支持(chi)阶梯水(shui)价和非阶梯水(shui)价的收费(fei)方式(shi),实现线上(shang)费(fei)用(yong)(yong)管(guan)理(li)功(gong)能。
> 工程管(guan)理
基于数字地球底(di)座,对灌区的各类工(gong)程信息(xi)进行监管,实现(xian)流域(yu)、河流、湖泊(bo)、水库、泵站、沟渠道(dao)、取(qu)水井、水闸、农田等(deng)工(gong)程的可视(shi)化(hua)空间展示(shi)。
> 水公共服(fu)务
支持远(yuan)程应用对灌区(qu)GIS地(di)图、监测数据、视频(pin)监控、预警广播、闸(zha)门(men)控制及巡查巡检监测预警等(deng)信息(xi)的查看。
水公共服务
配套终(zhong)端产品
产品特(te)点
全面性
涵盖信息(xi)采集种(zhong)类全(quan),数据全(quan)面(mian),可(ke)较好的指导灌区(qu)(qu)管理(li)和实现(xian)灌区(qu)(qu)管理(li)的信息(xi)化
实用性
功能以实用性(xing)为基本出发(fa)点(dian),满足日(ri)常灌(guan)区(qu)管理(li)的(de)需要,并(bing)在此基础上进行新功能开发(fa)。基本实现灌(guan)区(qu)的(de)各种(zhong)站点(dian)设备无人值守
方便性
系(xi)统的(de)功能为用(yong)户(hu)的(de)日常工作提供(gong)了方便(bian),可(ke)以足不出户(hu)实(shi)现供(gong)配水(shui)(shui)的(de)调(diao)度(du)操作,可(ke)以实(shi)时监测调(diao)水(shui)(shui)量,可(ke)以实(shi)时查看灌(guan)区的(de)水(shui)(shui)情信息等
集成性(xing)
该系统(tong)集成了灌区内(nei)各种生产设(she)备、水利(li)建筑(zhu)设(she)施(shi)的状态控(kong)制(zhi)和信息采(cai)集,实现了水利(li)一(yi)张图、监(jian)控(kong)一(yi)张网、一(yi)键控(kong)制(zhi)等(deng)管理(li)目(mu)标
可靠性
系(xi)统经过多(duo)个(ge)案例的实践证明,系(xi)统运(yun)行可靠(kao),可长时间无故障运(yun)行,是灌区运(yun)行管理的可靠(kao)保障
典型案例
河南某水(shui)库灌区(qu)智慧(hui)平台(tai)
该灌区全方位提升灌区输水能力,高标准建设输水设施,构建了全天候可监测、可控制的数字化灌区远程控制系统和智能化用户灌溉操控体系。通过该灌区智慧平台,实时查看灌区管网的运行情况,实现远程操作,对灌区用水进行调度,同时还能向用水户发布墒情信息预报、预警,实现及时有效灌溉。
目前,该灌区的灌溉面积达到了11.78万亩,同时供应4个乡(镇)10万人的饮水。灌区已基本实现高效节水全覆盖,灌溉用水计量率100%。
某大(da)型灌区
该灌(guan)区(qu)(qu)工程是国务(wu)(wu)院确定的(de)150项(xiang)重大水(shui)(shui)(shui)利工程之一,设(she)计(ji)水(shui)(shui)(shui)平(ping)年平(ping)均(jun)供水(shui)(shui)(shui)量12507万(wan)立方米。主要建(jian)(jian)设(she)内(nei)容包括某大型水(shui)(shui)(shui)库、总(zong)长(zhang)64.17公里的(de)4条干渠、总(zong)长(zhang)96.62公里的(de)19条支渠,以(yi)及各类渠系建(jian)(jian)筑物934座(zuo)。项(xiang)目建(jian)(jian)成后,可解决30.71万(wan)亩灌(guan)溉(gai)用(yong)水(shui)(shui)(shui)和(he)16.39万(wan)居民的(de)生活用(yong)水(shui)(shui)(shui)问题。通过融合灌(guan)区(qu)(qu)现有(you)业务(wu)(wu)应用(yong)系统(tong),结合灌(guan)区(qu)(qu)各级用(yong)户业务(wu)(wu)职责,设(she)计(ji)主要包括灌(guan)区(qu)(qu)一张图、需(xu)水(shui)(shui)(shui)感知与(yu)(yu)预报决策、水(shui)(shui)(shui)资源配置与(yu)(yu)供用(yong)水(shui)(shui)(shui)调度、水(shui)(shui)(shui)旱灾害防御(yu)、工程管(guan)理、量水(shui)(shui)(shui)与(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)费(fei)管(guan)理等功能模块,构建(jian)(jian)特(te)色数字化灌(guan)区(qu)(qu)平(ping)台。