项目概况及预算情况

项目概况及预算情况1、项目背景主要建设内容为基于“水轴”沿线重点水利设施安装流量监测、水位监测等前端感知层设施和搭建具有水资源管理调配、水利工程安全监测、仿真教学等方面的业务的山东水利职业学院智慧水利综合管理平台。2、基本情况基于智慧水利顶层设计总体框架，结合日照水利职业学院“水轴”水利工程的实际，面向领导、老师和学生在教学中出现的重点水利工程；通过三维模拟现实的技术建设仿真教学模块，让学生更加直观地了解；物联网技术和水利模型算法相结合，通过远程控制各个点位的流量控制一体阀实现水资源管理调配和管理；整合现有各个分散的系统，通过“水轴一张图”整合在一起实现数据的综合展示；结合工程安全监测、水量工程测量等方面的业务，搭建山东水利职业学院智慧水利综合管理平台；在都江堰南侧安装雨量监测站一处；在太公湖、水经苑、挡水堰书、龙潭和水库安装各一次水位计；在都江堰北侧安装流量监测站同时配置LED显示器；在双拱坝泄洪口安装巴歇尔槽明渠流量计；在三个调水管道上安装DN100阀控水表；在都江堰南侧新建PLC控制柜，实现远程和现地控制闸机启闭；在三峡船闸附近新安装PLC控制柜，实现远程和现地控制闸机启闭；3、需实现的功能和目标基于智慧水利顶层设计总体框架，结合日照水利职业学院“水轴”水利工程的实际，面向领导、老师和学生在教学中出现的重点水利工程，通过三维模拟现实的技术呈现，让学生更加直观地了解，重点刻画水资源管理调配，结合工程安全监测、水量工程测量等方面的业务，提出了如下图所示，由实体工程、数字孪生“水轴”、孪生应用、网络安全防护体系、制度标准管控体系等组成总体框架。系统架构图3.1、信息化基础设施建设“水轴”提升工程属于基于现有工程，进行改造提升项目，需要完成监测感知设施、通讯网络设施、信息基础环境等内容建设。在水利信息基础设施层，一是完善水利感知网，对“水轴”流域的监测范围，完善监测要素类型和数据内容，为数字孪生流域提供基础算据，主要包括合理新建雨水工情、水位监测站、流量监测站、远程闸门控制、远程水阀控制等，完善传统水监测站网，为工程安全运行、教学仿真模拟提供数据支撑。二是完善水利信息网，扩大网络覆盖范围，提高网络带宽，实现各设施之间的全面互联，支持日常通信传输和应急通信服务保障，将数据传输至数字孪生平台数据底板；主要包括水利业务网和水利工控网。三是搭建水利云，利用学校现有机房设施提供的计算资源与存储资源搭建云平台，布设“水轴”河道数字孪生平台。监测站点位图3.2、数据底板建设整合水利基础数据、水利监测数据、水利业务管理数据，完成“水轴”提升工程L1、L2、L3级数据底板建设，形成“水轴”流域源数据资源池。按照统一的数据标准规范，基于科学的数据模型，以分层分类分级的方式，对多源数据进行汇集处理，提升数据的规范性、可用性，保证数据质量，实现数据的数字化和可视化，为模型平台和知识平台提供数据支撑。3.3、支撑平台支撑平台主要包括基础支撑组件、模型平台、数据引擎和仿真引擎，各类支撑组件分别如下。（1）基础支撑组件提供整个系统的安全运转的基础支撑组件，主要包括操作系统、开发中间件、数据库等。（2）模型平台模型平台由水利专业模型、智能识别模型和可视化模型组成，在数字空间对流域物理过程与水利工程管理活动进行智慧化模拟，为水利工程管理提供决策支撑。（3）数据引擎数据引擎通过兼容结构化、半结构化、非结构化多源异构数据源，接入本工程内外水利专题数据，构建一个统一大数据计算管理平台。（4）仿真引擎仿真引擎将数据底板数据、水利专业模型、智能识别模型与可视化模型进行有机耦合，把各种数据底板数据、水利专业模型的演算结果数据、智能识别数据等进行处理后转变成仿真引擎所需的数据流后，利用仿真引擎渲染技术，在场景中动态高逼真的可视化呈现各类模块数据，实现平台与物理现实同步仿真，并支撑历史场景呈现、水资源管理调配等场景还原。3.4、建设教学应用系统以教学为主要目标，完成“水轴”一张图、水利工程测量、工程安全监测、水资源管理调配、设备运维管理、仿真教学等功能建设，提升数字化教学能力，实现全要素数字信息场景动态化、调度可视化、运维智能化、教学先进化的扩展。“水轴”一张图以”水轴”一张图的形式进行全局教学功能信息展示，具体内容包括当前水位（双拱坝、龙潭、太湖、水经苑、小三峡）、当前库容（双拱坝、龙潭、太湖、水经苑、小三峡）、工情数据（大坝渗压、大坝位移等数据）、流量数据（各个流量监测站的实时数据）、实时雨情、调度预案、水轴三维模型等。水利工程测量对水利工程测量进行全方位和多维度的覆盖，包括总站测量、GPS测量、现场测量等方法，更加全面地获得测量数据。对于测量数据和信息，数字孪生平台可以进行多维度的处理和分析，实现各类数据的精细化管理，可视化的汇总管理方式，提供了更优质、更高效的数据处理。学生可以进行河流、堤岸和各种水利设施的建树与水文观测、进行河流地形测量和图件制作、基于单点精测进行控制点测量，更加深入地认识水利工程的各种测量应用，同时也能更好地运用现代技术手段对水利工程进行全面管理。通过多种智能化工具，如卫星图片、地形图等，扩大学生的测量覆盖面、提升测量信息的质量，以及自动化处理测量数据、记录图片、视频、测量数据等内容，任何时间都可以调取所需的资料或者记录。水资源管理调配水资源管理调配是指在一个水系中合理分配水源资源和调配用水，目的是使水资源得到充分利用，同时达到保护水资源和生态环境的目标。水资源管理调配的优化设计可以维持水溪流平衡，同时保证水资源管理调配的公平和稳定性，减少水资源浪费。水资源管理调配的系统应用提供了一种数字化的方案，它可以在短时间内用模拟技术进行计算，不断地修改和改进方案，使得整个系统能够更加有效、稳定、公平的进行调配和分配。在这个数字孪生平台上，水资源管理调配的系统应用可以把实际的河流、水库到达水文的数据进行处理和模拟，将不同的参数进行优化计算，以求调配更加合理，同时能够更加及时有效地进行预警，避免因为天气或其他原因导致大水、低水的情况。该系统应用可以融合各种新技术，例如人工智能、互联网、大数据分析等等，能够更加快速地进行数值模拟和数据处理。水资源管理调配的系统应用基于“水轴”重要水利设施之间调配水场景提供在线实验课程、模拟仿真功能、数据可视化和分析等服务。该应用可以帮助教师教学，提高学生学术水平，在学生中落实水资源管理调配的理论知识，使得学习更加有趣和高效。1.为教学提供现场环境：水资源管理调配的系统应用可以模拟出一个现实的水系环境，可以提供给学生一个实际的学习场景。学生们可以观察和分析水文数据，掌握调配方案，模拟调配实验等等。2.提供模拟仿真功能：水资源管理调配的系统应用可以对学生所学的理论知识进行模拟和应用，快速进行实验，提高实验效率。教师们也可以通过模拟仿真，更好地解释和演示教学内容，观察结果数据，进行数据分析和优化。3.提供在线实验课程：系统应用可以将水资源管理调配课程在线化，学生可以通过网络进行实验和学习。在线化可将实验课程导入虚拟环境，具有灵活性和方便性。同时，如此一来，学生可以以自己的时间安排和节奏为基础，获取有关水资源管理调配的知识，从而提高学生学术水平。4.提供数据可视化和分析：水资源管理调配的系统应用可提供数据可视化，将对于数据呈现更生动、清晰，学生和教师可以针对实验数据进行更加深入的分析，将数据可视化能够帮助学生更加直观地了解汇水面积、降雨、流量峰和汇流系数等参数，学生也可以通过系统应用进行评估和优化。工程安全监测工程安全监测可以将监测点设置不同的管理策略。通过对接现有系统平台或新建各种传感器采集工程环境相关的信息，例如建筑结构、温度、湿度、气象和水文数据等，用智能计算分析的手段，进行实时监测和预警。同时，通过学生实际参与数据的监测和维护，便于加深学生对于工程安全监测的理解和应用。数字孪生平台可以提供人工智能、大数据分析、互联网等现代科技手段，对工程监测数据进行深入分析，引导监测计划，提出优化方案，促进教学实践。平台可以帮助学员、教师拟定的监测计划，整合并处理监测数据，形成详尽的记录，并对数据进行高效的管理。帮着学生分析、优化和改进检测计划，根据预定的监测计划，及时对检测数据进行采集、分析和汇总，帮助学生加深对于数据的理解，同时，让学生能够具备理论和实践应用的能力，能够独立制定检测计划，进行有效数据管理和分析。为教师提供多维数据分析支持，提供详细的数据分析方法支持，便于分析数据，更好地了解监测结果和工程状态，从而针对不同的工程特征提出更加优化的监测方案，及时做出决策。设施运维管理可以监测校区所有的水利设备和管件设施，及时提醒使用者。将设备信息、日志和运行记录，用现代智能化的技术手段进行采集、处理和分析，获得更加精准准确的设备信息。基于这些信息，设计出高设备维护方案，进一步提高设备稳定性和安全性。平台通过学生的实际参与，增加设备维护知识，提高实践技能，使他们具备分析和管理设备的能力。仿真教学基于三维技术对“水轴”中水利枢纽坝体、地形地貌、水情态势、闸门、设备（三峡拦蓄坝/拦河坝/水文站等）等要素进行精确建模，搭建虚拟仿真课堂，把“水轴”重点水利工程设施“搬进”虚拟课堂，搭建虚拟仿真课堂。虚拟仿真课堂提供建筑剖分、设备剖分等多种交互查看功能，可高效洞悉水利建筑设施内部结构、空间状态、设备运转情况等；同时提供设备反控功能，结合设备调度预案，一键下达设备控制指令，如通过开启或关闭闸门和泄洪孔，水利枢纽可以调节水流的流量和水位，有效提高设备管控效能。学生通过电脑端访问虚拟仿真课堂，滚动鼠标实现场景漫游，各个设施三维模型细节随着展现。通过点击设备控制按钮可以实现仿真操作。同时功能也可以实现在线实操考试，检测学生实操能力。通过三维仿真模拟加深学生的认知，提高学习效率。仿真场景如下：水闸三维仿真场景2）橡胶坝三维仿真场景3）小三峡航道三维仿真场景4）联合调度三维仿真场景（7）水文化通过三维动画方式讲解都江堰、双拱坝和小三峡场景场景的水文历史、应用场景和作用都江堰场景通过三维动画方式讲解都江堰的水文历史文化和作用。双拱坝场景通过三维动画方式介绍双拱坝的由来和应用场景。小三峡场景通过三维动画方式介绍三峡大坝得作用。3.5、系统要求系统平台采用B/S模式开发，页面兼容电脑端（不低于1920*1080像素）和平板端。4、技术规范要求：保证系统的稳定性和可靠性=1\*GB3①系统应经过完善的设计和充分的测试运行，具备在较长时间内连续无故障的运行能力。=2\*GB3②系统应提供全面、有效的系统安全机制。=3\*GB3③系统应