如今，數(shù)字孿生作為一種創(chuàng)新的技術(shù)手段，正在被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、邊緣計算、AR等技術(shù)發(fā)展背景下，數(shù)字孿生技術(shù)與流域的融合正風(fēng)生水起，數(shù)字流域建設(shè)備受矚目，智慧水利依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實現(xiàn)汛情監(jiān)測、預(yù)警，智能分析、預(yù)測汛情發(fā)展，為防汛指揮調(diào)度的科學(xué)決策提供了關(guān)鍵支撐！本次為大家分享的數(shù)字孿生水利解決方案，包含有數(shù)據(jù)底板建設(shè)、安全監(jiān)測感知體系、成果可視分析等精彩內(nèi)容。其中，數(shù)據(jù)底板涵蓋宏觀、中觀和微觀尺度的時空數(shù)據(jù)，為數(shù)字孿生流域建設(shè)提供全面的地理信息基礎(chǔ)；安全監(jiān)測感知體系主要用于監(jiān)測工程安全狀態(tài)，包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等內(nèi)容；成果可視分析則通過三維可視化圖表和數(shù)字孿生場景的融合，展示監(jiān)測成果并支持工程安全分析和決策。

一、方案背景

數(shù)字孿生水利工程應(yīng)用建設(shè)旨在利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，以數(shù)字孿生流域為核心，建立具有全要素、全過程數(shù)字映射和智能模擬能力的水利系統(tǒng)。通過物理流域與數(shù)字孿生流域的動態(tài)交互，實現(xiàn)對物理流域的實時監(jiān)控、問題發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化調(diào)度。數(shù)字孿生水利工程是數(shù)字孿生水利的重要組成部分，以物理流域為單元、多維時空數(shù)據(jù)為底板、水利模型為核心、水利知識為驅(qū)動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數(shù)字化映射、智能化模擬，支撐實現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”以及N項水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用，實現(xiàn)對水利工程的全要素仿真和優(yōu)化決策。

二、能力架構(gòu)

易知微基于EasyV數(shù)字孿生可視化平臺、EasyTwin數(shù)字孿生融合渲染引擎和EasyV for Unreal數(shù)字孿生游戲引擎驅(qū)動器為核心，接入數(shù)字孿生水利底層GIS與BIM數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)運行與物聯(lián)感知數(shù)據(jù)、模擬仿真與算法數(shù)據(jù)，依托數(shù)字孿生建模與場景渲染能力，打造B/S與C/S雙模式驅(qū)動的數(shù)字孿生水利應(yīng)用，覆蓋宏觀數(shù)字孿生流域、中觀工程樞紐區(qū)和微觀水利工程設(shè)備三大應(yīng)用場景，具體包括流域防洪“四預(yù)”、水資源管理與調(diào)配、水利工程安全分析預(yù)警、河湖長制及河湖管理、防洪興利調(diào)度、庫區(qū)巡查等。

三、方案架構(gòu)

1.?數(shù)據(jù)底板建設(shè)

在數(shù)字孿生水利解決方案中，數(shù)據(jù)底板的建設(shè)是關(guān)鍵一步。宏觀尺度上，需要關(guān)注整個流域的全局信息，以“水利一張圖”為基礎(chǔ)，包括矢量地圖數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像地圖和DEM高程地圖數(shù)據(jù)等。中觀尺度上，主要關(guān)注重點水利工程所在的某一河段或庫區(qū)的信息，包括衛(wèi)星遙感影像圖、精細化手工模型數(shù)據(jù)、傾斜攝影模型數(shù)據(jù)和高精度DEM數(shù)據(jù)等。微觀尺度上，關(guān)注具體的水利工程和設(shè)備層面，如水利物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和水庫大壩，通過GIS、BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備模型的建立和細節(jié)展示。

2.感知體系構(gòu)建

數(shù)字孿生水利工程的感知體系是實現(xiàn)對工程安全狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)警的重要手段。感知體系主要包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測、環(huán)境量監(jiān)測以及其他專項監(jiān)測內(nèi)容。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器設(shè)備，實時獲取工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)字孿生平臺的數(shù)據(jù)底板中，以便實時分析和處理。

3.數(shù)字孿生模型構(gòu)建

數(shù)字孿生水利解決方案的核心是建立精確的數(shù)字孿生模型。該模型應(yīng)包括整個水利系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、水文水資源、水動力學(xué)過程以及相關(guān)的工程設(shè)備和監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過物理模型和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，將現(xiàn)實世界的水利系統(tǒng)映射到數(shù)字孿生平臺中，實現(xiàn)對實際工程的全要素仿真和模擬，該數(shù)字孿生模型能夠準確預(yù)測水利工程在不同工況下的響應(yīng)和性能，并提供實時的決策支持。

4.智能決策與優(yōu)化

數(shù)字孿生水利解決方案應(yīng)用智能決策和優(yōu)化算法，通過對數(shù)字孿生模型的數(shù)據(jù)進行分析和處理，實現(xiàn)智能優(yōu)化和調(diào)度。例如，基于數(shù)字孿生模型的預(yù)測結(jié)果，可以制定合理的水資源調(diào)度方案，實現(xiàn)多目標(biāo)的水資源利用和水質(zhì)控制。同時，通過智能算法的支持，可以對水利工程的運行參數(shù)進行優(yōu)化，提高水利工程的效率和可靠性。

四、應(yīng)用場景

1.工程安全分析與預(yù)警

數(shù)字孿生水利解決方案可以實時監(jiān)測水利工程的結(jié)構(gòu)變形、滲流情況以及環(huán)境參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)工程安全隱患并進行預(yù)警，通過數(shù)字孿生模型的仿真和模擬，可以預(yù)測工程在不同情況下的響應(yīng)和行為，為安全管理提供科學(xué)依據(jù)。

2.水資源調(diào)度與管理

數(shù)字孿生水利解決方案可以對水資源進行智能化調(diào)度和管理。通過數(shù)字孿生模型的預(yù)測和優(yōu)化，可以制定合理的水資源調(diào)度策略，提高水資源的利用效率和水質(zhì)的控制效果。

3.災(zāi)害風(fēng)險評估與應(yīng)對

數(shù)字孿生水利解決方案可以用于災(zāi)害風(fēng)險評估和應(yīng)對措施的制定。通過數(shù)字孿生模型的仿真和模擬，可以評估不同災(zāi)害情景下的風(fēng)險程度，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，提高抗災(zāi)能力和應(yīng)急響應(yīng)能力。

4.水利工程生產(chǎn)運營管理

數(shù)字孿生水利解決方案可以為水利工程的運維和維護提供支持。通過數(shù)字孿生模型的實時監(jiān)測和預(yù)測，可以幫助工程人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或異常情況，并采取相應(yīng)的維修和保養(yǎng)措施，提高水利工程的可靠性和可持續(xù)性。

5.防洪興利調(diào)度

數(shù)字孿生水利的實時化感知、精細化預(yù)報和精準化推演為防洪調(diào)度提供了重要的技術(shù)支撐，在面對洪水威脅時，通過科學(xué)合理的調(diào)度措施，同時確保下游地區(qū)的安全和水資源的充分利用，實現(xiàn)防洪興利“四預(yù)”的基本目標(biāo)。使用高效并行計算的一二維洪水演進模型，能夠快速模擬水庫淹沒情況和下游河道洪水演進過程，即時開展洪水調(diào)度多方案推演與比選。進度條，百分之41播放00:06/00:17全屏通過建立數(shù)字孿生防洪興利調(diào)度決策支持系統(tǒng)，結(jié)合物理模型、算法模型和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對水庫、河道和下游地區(qū)的洪水演進過程的實時模擬和預(yù)測，可以幫助決策者更好地理解洪水的發(fā)展趨勢和影響，制定合理的調(diào)度方案。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入推進，數(shù)字孿生水利解決方案將在水利行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用，成為未來水利行業(yè)智能化發(fā)展的重要支撐。數(shù)字孿生水利解決方案是推動水利工程向智慧化和可持續(xù)發(fā)展的重要驅(qū)動力，通過構(gòu)建精確的數(shù)字孿生模型、應(yīng)用智能決策和優(yōu)化算法，實現(xiàn)對水利工程的全要素仿真和優(yōu)化，可以提高工程的安全性、效率性和可持續(xù)性。

未來，易知微期待能與您攜手，依托數(shù)字孿生技術(shù)，以多維度、多時空的智慧可視化場景模擬，搭建具有預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的智慧水利體系，以科學(xué)信息來助推精準決策，賦能水利高質(zhì)量發(fā)展。

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