【#智慧水务#】智慧水利综合解决方案202303

场景一平台建设-数据底板-模型平台-知识平台场景二业务系统建设-智慧水库-智慧灌区-水工程管理系统-智慧工地-气象短临小尺度降雨预报-水文信息综合服务平台-水资源管理系统-防汛防涝系统-河湖长制管理系统-水土保持管理系统场景三系统集成及服务平台建设平台建设场景场景一实现“全局一盘棋”的智慧水利综合管理，通过“一图、一库、一平台”结合水利大数据、数字孪生与人工智能，为水利工作提供有力的管理抓手，对水利行业各项业务均衡发展进行科学、先发、智能的管控与决策。l数字李生平台网络地理空据据理数据跨行业多间数据基础数监测数业务管共享数据网络地理空据据理数据跨行业多间数据基础数监测数业务管共享数据水利工程BIM数据高分卫星遥感影像、水利一张图型度多数据底板为智慧水利提供“算据”，包括基础数据、监测数据、业务管理数据、跨行业共享数据、地理空间数据以及多维多时空尺度数据模型。主要是在全国水利一张图的基础上扩展升级，为各级水利部门提供统一的时空数据底板多维多时空尺度数据模型基础数据监测数据业务管理数据跨模型智能模型水利云治理管理活动对象|数字李生平台-数据底板•优选：具备时效性的GIS数据•备选：开源GIS数据+部分实拍调优•优选：具备时效性的GIS数据+建筑模型(BIM、3Dmax等)•备选：开源GIS数据+街景图+实拍调优+库内模型替换•优选：设备三维模型+建筑三维模型(BIM、3Dmax等)•备选：外景实拍+室内扫描建模全域水系分布总览全域水系分布总览特定水系沿岸近景俯瞰特定水系沿岸近景俯瞰重点建筑/水利设备细节展示重点建筑/水利设备细节展示 展数据治理STEPSTEP2:资源目录建设 资源建设◆整数据：对数据汇聚、清洗整合，解决数据质量、融合问◆通服务：数据治理的目的是共享和应用，通过建设共享服STEPSTEP3：多维分级适配现主河道及影响区域、水文水环境、生产建设活动的仿真 空间底板建设◆数字高程模型◆卫星遥感影像◆无人机倾斜摄影测量控的水文模型、水力学模型、泥沙动力学模型、水资源模型、水环境控的水文模型、水力学模型、泥沙动力学模型、水资源模型、水环境构建仿真可视化模型，实现自然背景、流场动态、水利工程、水利机电设备等水利要素和超前预报、警戒预警、实时预演、全息预案等场模型平台为智慧水利提供"算法"，包括水利专业模型、可视化模型、智能模型和数字模拟仿真引擎。对水利治理管理活动进行智能化模拟，提供模拟仿真功能，支撑精准化决策，主要构建水利专业模型、智能模型、可视化模型和数字模拟仿真引擎，实现数字孪生与物理实体实时同步仿真运行。数数流流水利可视化模型水利知历史场业务识图谱景模式水利可视化模型水利知历史场业务识图谱景模式规则智能模型知识基础数据监测数据业务管理数据跨行业共享数据地理空间数据水利工程影响区域水利工程影响区域水库安全预警及模拟洪水、溃坝及城区淹没分析城区洪涝(结合排水)分析水生态调度管理|模型原理和依托软件(武汉、无锡、扬州)、TUFLOW(长沙)、SWMM(各地的海绵城市设计)，欧洲◆北京城市洪涝模型采用了中国水科院-在的过度概化导致的与实际排水运动过程不符、局部计算结果失真的问题。System)填补了国内洪水分析软件的市场空白，总体上处|相关模型-精细化多维耦合洪涝计算模型自主研发模型：精细化多维耦合洪涝计算模型地表、管网、河道耦合■相关模型-城市洪涝数值模型.程及淹没水深。三维可视化水动力计算软件FHMS二维水动力学耦合城市洪涝数值模型基于流域洪涝模拟模型，构建污染负荷计算以及管网、箱涵、河流、湖库等水质模型，实现流域。地表、管网、箱涵、河道耦合I相关模型-SWMM模型算法SWMM模型是美国环境保护署为解决日益严重的城市排水问题所推出的暴雨径流管理模型，此模型可以对城市排水管网系统进行长期或者短期的模拟分析，目前在世界各国被广泛用于城市排水管网系统的模拟分析。◆水文模型特征◆水力模型特征◆水质模型特征、降雨径流模块(RR),水质模块WQ洪水预报模块(FF)G、降雨径流模块(RR),水质模块WQ洪水预报模块(FF)GIS模块水工结构分析模块(SO)水资源水量水质管理、水利工程规划设计论证均可得到广泛应用。、水动力学模块(、水动力学模块(HD)溃坝分析模块(DB)对流扩散模块(AD)重金属分析模块(WQHM)泥沙输运模块(ST波浪模型富营养模型波浪模型富营养模型MIKE21是专业的二维自由水面流动模拟系统工程软件包，适用于湖泊、河口、海湾和海岸地区的水力及其相关现象的平面二维仿真模拟。MIKE21采用标准的二维模拟技术为设计者提供独特灵活的仿真模拟环境。主要用于河口、河流、海洋、水库等地表波浪、等二维水利专业工程软件。二维水动力模型泥沙运移模型水质运移模型URBAN是模拟城市排水，污水系统的水文水力学和水质等集成工程软件,它集成了城市下水系统中的表面流,明渠流,管流,水质,和泥沙传输等模型。现有雨水和生活污水管系统问题。⚫是否需要替换有问题的下水道,安装⚫运行规则的改变对环境将产生怎样的⚫沉淀物会滞留在下水道中的什么位置,⚫暴雨之后,在溢流堰和污水处理厂的|相关模型-管道胶囊监测管道检测胶囊随管道内水(流)体的流动在管道内运动，利用高清摄像技术实现管道顶部和两壁图像采集，同时通过影像序列辅助惯导定位技术实现管道内精确定位，利用图像分析技术实现管道破损和病害分析。采用低成本视觉摄像头与低成本MEMS惯导(ARHS航姿参考仪)进行模范围为流域范围;|数字李生平台-模型平台模范围为流域范围; 通过调用基础数据库和监测数据 ◆体模型的建模范围按实际需求进行划分◆防洪重点保护对象STEPSTEP3：模型内容 模型内容◆洪水风险图模型◆洪水预报模型◆洪水演进模型◆洪水淹没分析模型◆面向流域管理的时空态势模型构建◆基于多源信息融合的动态土壤含水量场构建◆洪水预报网格化管理构建STEPSTEP4：模型率定保障参数调整、模计算;模型率定模型率定◆历史实测资料并进行质量控制◆选择合理的模型算法◆可控的边界条件◆合理的初始条件STEPSTEP5:模型调用耦合 模型调用◆实现将水利专业模型计算和◆模型系统采用模块化设计◆实现水利专业模型的整合计API、SDK等方式实现与业网络水资源管理与调配系统网络水资源管理与调配系统智能引擎水利知识➢知识图谱：法律法规、技术标准、专业术语等水量调度方案等专家经验等包括知识表示、机器推理和机器学习等。知识平台包括水利知识和水利智能引擎。水利知识包括知识图谱、历史场景模式、业务规则、专家模型模型专业模型平台数字模拟仿真引擎知识模型模型专业模型平台数字模拟仿真引擎知识平台水利知历史场业务识图谱景模式规则水利知识引擎多维多时空尺度数据模型基础数据监测数据业务管理数据跨行业共享数据数据底板I数字孪生平台-知识平台专家经验、实施/操作经验、领域知识、标准/规范、经典案例、灵光一闪的文字或问题、图片/文本/音频/视频…【显性知识、隐性知识】【集体智慧、个人智慧】4业务提效创新知识映射公共目标分析、核心因素分析…已经解决的问题、典型案例、先鉴经验能被其他人快速搜到、借鉴。新来的人能迅速获得必备信息、先鉴资料、专业知识和业务难题能相互交流、探讨【跨时间、跨地域、跨项目/部门】知识覆盖知识追加知识消歧|数字李生平台知识平台知识覆盖知识追加知识消歧.外圈：业务专家的知识构建流程.内部：支撑业务专家的知识构建工具•增删改查本体构建•增删改查本体构建实体构建关系构建•••非结构化知识采集/导入•••数据标注/抽取••自动打标签•经验/规则等录入••••搜索/推荐/问答•知识审核••知识审核•知识监测与分析•统计分析/预测分析…|数字李生平台知识平台STEP2:水利知识引擎STEP2:水利知识引擎建设具有水利知识表示、水利知识抽取、水利知识融合、水利知识推理、水利知识存储功能的水利知识引擎。⚫构建水利领域基础本体和业务本体建设具有水利知识表示、水利知识抽取、水利知识融合、水利知识推理、水利知识存储功能的水利知识引擎。⚫构建水利领域基础本体和业务本体，实现陈述性和过程性知⚫构建实体—关系—属性三元组知识，完成水利⚫构建实体连接、属性映射、关系映射等融合能力，实现不同知识的融合⚫构建水利推理性知识以及知识存储等建设。等建设。洪水特征挖掘等。挖掘、过程再现、经验验证、经验修正等。水利智能化核心能力全新人机交互模式视觉赋能提升可视化效果物理建模创新应用数据赋能算法/人工智能、时间多维数据融合融合赋能1跨系统、跨专业、跨部门数字孪生核心业务能力智慧水利管理智慧水利管理引数字孪生业务赋能-防洪"四预"搭建防洪"四预"业务平台•终端数据采集•趋势变化分析•结果直观可视•四预循环管理•模型算法训练|数字孪生业务赋能-水资源调度•水资源分布一览•水资源调度模式•上下游设备管理•水质源头管理•水系流向交叉|数字孪生业务赋能-其它应用数字孪生平台GIS应用开发开发管理数字孪生平台GIS应用开发开发管理平台面数据采集、存储、处理及展示应用基于SaaS的快速无安装应用，并与大数据及数字孪生技术进行深度融合，提供开放式的基础GIS开发及GIS应用开发能力。基础GIS开发大数据平台撑平台支无缝集成现有的电子地图数据等撑平台支无缝集成现有的电子地图数据等，并可对矢量CAD文件进行GIS转换，提供丰富的GIS工具组件，实现基于地理空间信息的矢量化图形图像配置及要素展示，提供空间地理数据分析、精准定位及路线规划、位置位移计算、三维时空信息渲染等功能。源用户管理角色管理权限管理界面管理日志管理安全管理图层管理网点管理区域管理管网管理设备设施管理建筑物管理……GPS数据RS数据CAD文件…… 场景场景二基于真实地形地理环境生成的地形和静态环境数据，依据真实的河床高度、地形高差以及枢纽设施、水位高低、天气等定义环境参数，在静态场景中注入水位、水流参数等实时真实数据。实现雨水工情信息接入与动态展示，即主要断面信息集成，实现在水系拓扑基础上断面信息、河道基础信息、水位特征信息、监测站点的孪生场景的标绘展示。|水利工程-智慧水库水库信息化平台建设，实现包含业务应用功能组成的水库管■水利工程-智慧灌区智慧灌区监控管理系统实现了灌区水量计量自动采集、气象监测、闸门监控、土壤墒情监测、水质监测、视频实时监控和泵站远程监控等多种监控数据实时采集监测功能，使灌区管理人员实时了解灌区整体状况，给灌区用水调度提供数据支撑，达到科学、高效灌区管理和节约灌溉用水的目的。I水利工程-水工程管理系统围绕项目建设管理、建设市场监管、工程运行管理、工程运维等重点工作，强化工程建设综合管理，强化运行全过程监管、推进建设全流程管理、加强建设市场监管，构建水工程智能应用，支撑水利工程建设与安全运行。『水利工程-智慧工地水利工程建设具有地理位置偏僻、自然环境复杂、施工工序繁琐、风险隐蔽性强、人员流动频繁等特点。加强各水利工程的智慧化建设水平，以全过程、全方位、立体化的数字化管理手段，在节约成本的前提下真正实现"科技引领、智慧建造"的目的，为项目建设战略决策、科学管理、创新发展提供强有力支撑。主要功熊口项目基本情况口劳务管理□视频监控□数字工地口危大工程监测□人员定位口扬尘噪音监控□车辆冲洗监测......I水文管理与防汛防涝-气象短临小尺度降雨预报以天气雷达探测为基础，集合实时风场反演等先进技术手段，提等强天气新型临近预警指数等产品。I水文管理与防汛防涝-水文信息综合服务平台水文信息综合服务平台建设，充分应用物联网、移动互联、大数据、云计算等新兴信息技术，加强信息资源的整合与共享。构建水文信息化新格局，打造智慧水文新模式，全面提升了水文信息化水平，服务“智慧水文”应用。□综合业务口水情会商口水文监测预警平台□站网管理口在线资料整编□墒情旱情口地下水情口综合值班口蒸发气象口水情信息应用系统的建设是在深入进行水资源管理业务需求分析的基础上，基于水资源专业模型技术，综合运用联机事务处理技术、组件技术、地理信息系统(GIS)、决策支持系统(DSS)等技术，与水资源专项业务相结合，构建先进、科学、高效、实用的河流点线面洪水预报预报影响区域预报调度仿真模拟水工程联合防灾调度方案优选1)降雨预报统计分析2)短期水情预报3)中长期水情预报4)预报精度评估河流点线面洪水预报预报影响区域预报调度仿真模拟水工程联合防灾调度方案优选1)降雨预报统计分析2)短期水情预报3)中长期水情预报4)预报精度评估5)预报成果管理6)预报方案管理7)模型率定8)模型接口1)调度目标配置2)调度规则配置3)调度方案生成4)调度仿真模拟5)方案对比评估1)应急响应2)调令下达3)物资调配4)人员疏散5)执行监控实现气象水文耦合，及时准确预报、基于规则和风险的全面精准预警、人机互动的同步仿真预演、动态优化的精细数字预案，提高调度的自动化程度和管理水平，为安全度汛、供水、发电与水生态等综合效益充分发挥提供技术支持。影响区域洪水影响区域洪水预警发布I水文管理与防讯防游-城市防洪应用充分利用物联网技术及专业模型、大数据建模分析建立全新的基于人工智能技术的城市防洪体系，以可视化的技术手·精准气象预报·洪水预报·洪水演进过程直观模拟·洪水淹没分析|水生态水环境管理系统-河湖长制参照水利部河湖长制管理信息系查、督察督办、涉河建设项目管理、河湖岸线"四乱"监管、河湖监管APP等■河湖档案■河湖巡查提供基本信息、河长名录、巡河员、监测信息、在PC和移动端同步支持“一张图”，提供任问题台账、多媒体信息的编辑、导入、导出、查涉河建设项目管理以“一项目一档”的方式对已取得审批的涉河建设项目进行管理，对项目的方案信息、建设状态、监管单位、监管记录、违规、执法记录、信用记录等进行管理。河湖岸线"四乱"监管结合每季度一期影像、河湖水域岸线划界和涉河建设项目等基础数据，作为河湖岸线监管的工作基础，通过人工解译，发现乱堆、乱占、乱采、乱建等四乱行为，对现场进行核查、整改，恢复河湖水域岸线生态功能，对督查稽查、舆情监控和群众举报的问题进■河湖监管APP在现有遥感解译的基础上，开展定位督查、对遥感督查违法信息进行现场核查，确定其合规性，并及时发现遥感漏判、误判地块，提升“四乱”督查的技术性与全面性；同时将移动巡查系统作为现场核查的辅助工具，|水生态水环境管理系统-水土保持水监督管理平台强化监督考核功能，建立覆盖全业务、实时监察职责履行的效能监察管理体系，促进工作规范性、提前发现管理缺陷，保证各项水利业务实施的质量，促进业务流程完善，提高公众满意度，确保各项任务落实到位，实现监管产品功能业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报了河长制河湖管)理地理信息平台业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报了河长制河湖管)理地理信息平台业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报防汛抗旱指挥系统水利应用门户协同办公平台山洪灾害防治监测预警信息综合服务平台硬件设备获取堤防注册系统农村水电站生态泄流省级在线监测平台用户采集填报硬件设备获取小水电清理整改管理平台用户采集填报硬件设备获取水资源管理系统水资源管理系统小水电年报系统小水电年报系统中小河流治理中小河流治理管理信息系统用水统计系统业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报水闸堤防管水闸堤防管理系统取水许可证系统报系统报系统综合办公平综合办公平台水土保持信水土保持信息管理系统业务数据域共享业务数据域共享基础数据域共享用户采集填报水土保持综水土保持综合管理平台孤岛的情况。行差异结构存储，后再次进行共享，实时场景场景三实现水雨情、大坝安全监测等信息汇集应用|水电站生态流量监测-图像&水平声学多普勒流速剖面仪测流适用场景:.下泄流量实时监测.泄水口定时智能抓拍.支持一站四发，可同时向四个平台上报数据.支持《水资源监测数据传输规(SZY206-2016)》.指挥中心平台、移动APP实时分析数据.视频远程无线传输，太阳能取电AI识别AI识别可视化遥感分析服务，频次为：每月1次主要功能口水域岸线变化管理口"四乱"问题治理□视频智能分析口河湖划界管理口旱情监测分析□其它应用>〓>|水下地形测量技术>〓>技术内容及应用价值:基于卫星遥感和无人探测平台，对湖泊与水库水面分布、水下地形进行监测与形成对传统基于有人船只测量和固定水文观测站的技术替代和能力补充。针对传统基于有人船只的水下地形测量方法无法获取浅水区域水下地形以及无1.基于水上水下地形相似特性湖泊、水库水下三维地形模拟技术2.水下地形无人船智能探测技术基于水上地形的水下三维地形推演水下三维地形模拟结果示-5-口1.DEM数据预处理口2.提取地形相似性特征口3.湖库水下地形模拟模型口4.湖泊水储量估算河流洪水水位监测水库水位监测偏远山区洪水水位监测河流洪水水位监测水库水位监测水土保持监测河湖水生态监测水库库容量计算水土保持监测河湖水生态监测湖库水下模拟流程图-56案例展示案例展示案例案例序号项目名称建设单位总包单位1江西省水文缆道自动化控制江西省水文局赣禹科技2江西省泥沙在线测验江西省水文局南昌大学自动化研究所3江西省山洪灾害非工程措施试点江西省水利厅中兴软件4江西省山洪灾害调查评价江西省水利厅中兴软件5江西省国控水资源监控江西省水资源项目部中兴长天6江西省山洪办中兴长天7广西山洪省级平台广西水利厅中兴长天8四川省山洪平台四川水利厅中兴长天9甘肃水资源省级平台甘肃水利厅中兴长天全国多地区河长制平台各地区河长办中兴长天、联通、华东院全国多地区山洪县级平台各地区水利局中兴长天、华东院洪水三维预警平台宜春水文局中兴长天、南方测绘山东东营智慧水务东营水务局华东院多地区灌区平台灌区管理局、水利局设计院、工程局等多地区水库平台水利局物联网平台电建集团监测、自动控制、计量等硬件集成项目水利水文部门萍乡水库大坝安全监测萍乡市水利局云峰水电站生态流量监测平台国网黑龙江综合能源服务有限公司全南县水库雨情测报和大坝安全监测系统全南县水利局南昌县取水监测计量体系南昌县水利局萍乡市河湖四