报告预览

1·谭德宝-数字孪生智慧水务系统建设策略与思路.pdf

编号：161096

PDF 39页 13.13MB 下载积分：VIP专享

下载报告请您先登录！

1·谭德宝-数字孪生智慧水务系统建设策略与思路.pdf

1、长江水利委员会长江科学院谭德宝2024年3月数字孪生智慧水务建设思路汇报提纲一智慧水务发展面临形势和任务二数字孪生关键技术及特点2三数字孪生智慧水务建设思路有关建议四案例分享有关建议有关建议五结论与思考汇报提纲一智慧水务发展面临形势和任务34“双高”背景下，现代水务管理提出了新要求：当前水务管理面临问题4123水资源短缺全球范围内，水资源日益紧张，供需矛盾日益突出。水环境污染水质污染是当前全球面临的重大环境问题之一。水灾害频发气候变化导致极端天气事件频发，水灾害风险增加。4水务管理效率低下传统的水务管理模式存在信息闭塞、决策滞后等问题，导致资源浪费和效率低下。4智慧水务是指运用先进的信息技术

2、和传感器网络等手段，对水资源进行科学管理和高效利用的一种新型水务管理模式。通过深度融合新一代信息技术和水务技术，如物联网、云计算、大数据等，充分发掘数据价值，实现水务业务系统的控制智能化、数据资源化、管理精确化、决策智慧化。水务智慧化程度代表国家和城市的发展水平应用：综合调度应急指挥、二次供水设备管理、供水管网监管、移动综合管理平台等。核心：实现对水资源全面的感知和智能决策，以及对水务设施的安全运行和业务运营的高效管理。7数字孪生赋能智慧水务高质量发展数字孪生：充分利用物理模型、传感器采集、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实

3、体装备的全生命周期过程。虚拟世界1:1映射1:1映射1、数据可视化：真实测量数据采集，构建全三维几何模型2、过程可视化：监测数据同步互动，现实行为映射仿真3、行为可预测：智能化模型构建，实现供水水质、管道压力等行为预测4、管理自动化：数据双向沟通，投药加压自动控制，模型不断迭代，实现自动优化技术优势8数字孪生赋能智慧水务高质量发展以物理水网为单元、测量监测数据为底座、数学模型为核心、水务知识为驱动，对物理水网全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理水网同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，实现对取水用水排水的实时监控、联合调度、风险防范。1、实现预报、预警、预演、预案“四预”

4、措施2、实现取水供水排水全过程模拟及仿真，构建智能供水模型3、实现供水模型用户用水互馈机制，完成供水模型验证及迭代监测感知预测预警供水方案用户用水汇报提纲二数字孪生关键技术及特点910技术特点数字孪生技术解决智慧水务中关键技术难点，能够在实际生产运营过程中模拟仿真预测验证升级供水排水物理系统功能，确保系统保持安全高效状态，为水务系统数字化转型与持续增效提供技术条件。以“数字化、信息化、智能化、标准化”为发展方向，通过三维可视化建模、大数据、物联网等技术与水务企业业务（水厂、管网、二供、泵站等）管理深度融合，建设覆盖全业务、全流程、全过程的智慧水务数字孪生体平台。1、多元数据采集和智能传感器技术

5、11利用各类传感器和智能监测设备采集包括水文、水资源、水生态、水环境以及气象、地灾等相关多元数据，实现对河流水系、湖泊水库等水利工程以及城乡水务基础设施系统全面、精准的智能监测和多元时空属性数据采集、汇聚及边缘端数据分析与处理。2、大数据和数据分析技术：12通过大数据和数据分析技术对已经汇聚形成的海量水利数据进行存储、管理和分析，挖掘数据背后的规律和价值信息，为流域下垫面变化规律及机制认知判断及流域综合管理决策提供科学依据。利用图像识别、声音识别等技术，实现对水利、水务工程系统中的设施、水文特征、水生态环境等的智能感知和识别，为智能化水利工程及城乡水务基础设施智能化管理提供基础支持。水务数据资

6、源管理数据底板与可视化场景构建01020304 水务空间二三维平台支撑服务大数据模型构建13L1级：面向宏观尺度，关注流域全局信息，以“水务一张图”为基础，覆盖流域的中等精度数据，包括“水务一张图”矢量地形图数据、优于2 m高分卫星遥感影像、优于30 m的DEM数据、等基础数据。L2级：面向中观尺度，重点关注某一河段、库区内的信息，包括高分辨率优于1 m遥感影像DOM数据，河、湖、水库管理范围矢量，主要河段倾斜摄影数据，优于15 m高精度DEM数据。L3级：面向水利工程层面，属于微观尺度，生产制作水坝、水位站、水文站、雨量站、气象站、堤防、管网等设施的三维精细化仿真模型数据。流域L1L3级

7、空间数据底板结构数据底板与可视化场景构建14 水务空间二三维平台支撑服务按照最新的水务数字孪生及实景三维中国的建设大纲、技术规程、实施方案，建设水务空间二三维平台支撑服务，实现二三维数据一体化管理和展示等，对现实世界中三维对象的逼真表示，具有多种细节层次的几何表达和纹理特征以及其他相关的属性信息的交互式真实感可视化平台，实现地形三维、水利业务模型一体化管理。3、预测和预警技术15运用机器学习和数据挖掘技术，建立区域及流域水资源格局总体变化趋势、洪涝灾害等事件的预测模型，实现对区域性和流域性特大洪涝干旱灾害性事件的预警和风险评估。l 水文水动力模型l 遥感灾害监测模型l 水文预报模型l 灾害风

8、险评估模型l 污染物负荷计算163、预测和预警技术l 干旱动态监测评估基于气象卫星、陆地卫星等多源遥感影像，构建长江流域干旱灾害动态监测技术体系2021年长江流域干旱遥感监测结果17l 洪涝灾害监测分析3、预测和预警技术基于多源卫星遥感影像，开展洪涝灾害调查评价分析工作，建立典型区域洪涝灾害动态监测技术体系18基于多源卫星遥感影像，开展湖泊水环境、重点水库水质状况评估，及时了解湖泊、水库水体污染状况，为水体富营养化防控提供数据依据。悬浮物叶绿素a透明度浊度溶解氧CODTPTN3、预测和预警技术l 水质参数监测19基于多源数据构建流域污染负荷遥感动态监测模型，实现流域单元污染负荷动态计算。潘家口

9、水库潘家口水库滦河滦河533740284252423445384705657585436393227396667596929586896999794907473101105滦河干流图例图例滦河支流干流节点支流节点水库闪电河水库闪电河水库石门子水库石门子水库大河口水库大河口水库西山湾水库西山湾水库丰宁水库丰宁水库黄土梁水库黄土梁水库钓鱼

10、台水库钓鱼台水库庙宫水库庙宫水库窟窿山水库窟窿山水库大庆水库大庆水库双山水库双山水库流域污染负荷动态监测3、预测和预警技术l 污染物负荷计算4、自适应控制与优化技术自适应控制与优化技术：结合强化学习、模糊控制等技术，实现对流域水资源优化配置与联合精准调度以及水利工程系统的自适应控制和优化调度，提高水资源利用效率和系统运行韧性。l 管网运行状态预测预警与报警l 在线水力模型构建l 管网漏损分析l 最佳压力值计算l 最佳给药量计算l 水质预测与预警分析21通过压力监测漏损。当压力实测值和模拟值之差超出阈值时，系统给出报警提醒。通过流量监测漏损。结合夜间最小流量监测，可以更好的评估每个DMA区域的漏

11、损水平。当监测到夜间最小流量超出夜间最小流量的限值时，系统给出报警。l 管网漏损分析4、自适应控制与优化技术l 管网运行状态预测预警与报警在线水力模型：将预测的未来24小时的时需水量分配到模型中，并更新泵站当前及未来24小时的调度数据，从而实现当前时刻的压力报警，以及预测未来一天压力的变化情况。4、自适应控制与优化技术23区域水量水质联合控制l 水质预测与预警分析4、自适应控制与优化技术5、知识图谱及基于自然语言大模型知识服务平台技术融合智能感知、大数据分析、知识图谱与自然语言大模型技术，构建政府、企业与社会公众共同参与的城乡智慧用水知识服务平台，创新智慧用水模式，促进智能绿色韧性智慧水利发展

12、。水循环水环境低碳生活污水治理节水方法汇报提纲三建设思路251、深入调研分析，确定战略需求，做好顶层设计。数字孪生智慧水务建设是指利用先进的信息技术，如物联网、大数据、人工智能等，将水务系统的物理模型与数字孪生智慧水务建设是指利用先进的信息技术，如物联网、大数据、人工智能等，将水务系统的物理模型与数字模型相结合，实现对水务系统的实时监测、预测、优化和管理。数字模型相结合，实现对水务系统的实时监测、预测、优化和管理。水资源精细化管理水环境实时在线监测水灾害防治提升水务管理效率跨界合作与共享机制通过科学的数据分析和预测，实现对水资源的精细化管理，提高利用效率和节约用水。通过实时监测和追踪水质指标，

13、及时发现和处理异常情况，保障水源地的安全和水环境的健康。通过智能预警系统、实时监测设备等手段，提前预测和预防水灾害，减少损失和保护人民生命财产安全。通过信息化、智能化手段，实现全流程的数字化管理，提高决策效率和运行效益。27 全过程全链条水务一体化管理，节水降耗减污增汇一体化，流域城市企业居民统筹水资源配置，取水制水供水用水动态互动响应整体优化高效运营，整体提升区域水资源利用效率。一站式技术设备数据政务公共数据PC端数据存指标管理知识图谱BI报表数据智能标签画像数据交易场景应用业务创新用全面融合数据标准质量保障预处理数据治理融合贯通通标准管理数据地图数据血缘标签管理全量数据资产建设治其他业务

14、数据价值价值数据采集数据采集异构数据异构数据数据模型全链路监控业务模型管理数据要素流转技术AI智能场景构建技术数据仓库高效监督高效监督双碳评估双碳评估自然水循环全链路数据打通自然水循环全链路数据打通降水、蒸发、径流降水、蒸发、径流社会水循环全链路数据拉通社会水循环全链路数据拉通取、供、用、排、回用取、供、用、排、回用一体化数据能力体系智能传感器、物联网、智能传感器、物联网、大数据、AI、区块链等大数据、AI、区块链等新技术新技术新方法新方法新手段新手段多源异构数据接入与处理多源异构数据接入与

15、处理AI模型构建与实验发布等AI模型构建与实验发布等数据-业务-价值融合一体数据-业务-价值融合一体数据流通交易价值挖掘数据流通交易价值挖掘移动端数据垂管部门数据总体目标2、扎实打好基础1）传感器网络布局：在水务系统中部署各种传感器，包括水质传感器、流量计、压力传感器等，用于实时监测水质、水量、管网状态等数据。2）数据采集与存储：建立数据采集系统，实时采集传感器数据，并将数据存储到云端或本地数据库中，以备分析和应用。3）建立数字孪生模型：基于实际水务系统的物理模型，建立数字孪生模型，实现对水务系统的虚拟仿真，帮助预测运行情况、优化设计方案等。4）大数据分析：利用大数据技术对历史数据和实时数据进

16、行分析，发现规律、趋势，提高水务系统的效率和稳定性。模拟仿真感知体系调度控制知识服务卫星监测水质传感器降雨传感器无人机监测智能水表手持传感器压力传感器流量传感器水质传感器3G/4G基站、以太网关数据云存储水文水动力模型二三维一体化平台水质模型灾害监测模型管网健康评价模型漏损模型最优化压力值计算最优化投药量计算自动加压控制智慧用水知识平台自动投药控制漏损报警污水入侵预警节水知识水循环知识水务知识用水行为AI模型数字孪生智慧水务体系架构灾害监测取水口监测供水管网监测数据层传输层存储层应用层3、找准切入点，急用先行，务求实效。301）智能决策支持：结合人工智能技术，如机器学习和深度学习，开发智能决

17、策支持系统，为水务管理者提供优化建议和决策。2）远程监控与运维：利用远程监控技术，实现对水务系统的远程监控和运维，及时响应问题并进行调整。3）安全保障：加强网络安全防护，确保数字孪生系统的数据安全和隐私保护，防范各类网络攻击和风险。31（1）压力监测、水质监测、漏损检测；（2）压力预测、水质预测；（3）最佳压力值计算；最佳给药量计算。阶段性目标：达到最佳平衡4、大胆创新，总结完善，循环迭代，渐至佳境。32通过数字孪生智慧水务建设，可以提高水务系统的运行效率、降低运营成本，实现智能化、自动化管理，为城市供水、排水等水务服务提供更好的支持和保障。真实世界孪生世界感知体系模型计算仿真平台验证反馈最终

18、构建数据+模型+知识的全链条全流程水务大模型系统，打造全新的用水服务模式！未来数字孪生智慧水务远景全流程监测数据水质、水压、用水量、灾害监测/预测投药量最优化、加压优化计算预演用户行为反馈汇报提纲四案例分享33l 数字孪生南水北调中线工程丹江口水源地(水利部试点样板工程）四、案例分享p国内领先的大型水库高精度水动力水质模拟和在线动态推演技术p首次开发调蓄型深水水库复杂流场、水质浓度场全域三维仿真技术p高效智能的大坝有限元模拟仿真技术35四、案例分享l 面向水资源利用全过程精细化管理智慧节水金华试点（国家重点研发计划、水利示范园项目）大数据+专业模型优化，提升精细化管理需求智慧节水全时空、全过程

19、、全链条服务模式构建智慧节水综合服务平台集成，满足业务化应用p针对取用耗排全过程节水智慧化管理需求，建立标准化、流程化的数据、业务和功能模块集合，形成可推广可复用的系统构建模式。p基于大数据分析技术挖掘水循环过程中节水潜能并对水资源配置调度模型形成负反馈，进一步优化模型，构建智慧化、可视化的节水服务模式。p提供水量预报、需水预测、水资源优化调度、可视化决策支持等服务，以义乌市为试点，开展智慧节水业务化应用示范。l城市“取供用排回用”全过程节水的成套技术集成净水厂供水管网用水户污水处理再生水回用生态环境36四、案例分享l 智慧排水系统健康评价模型管网排水能力评价管网排水能力评价管网排水能力评价管

20、网排水能力评价管网缺陷诊断管网缺陷诊断管网综合健康度评价管网综合健康度评价测量的主要内容（1）流量(含液位)；（2）水质，有如下特点：流量，现代水行业的基石和基本要素，需求贯穿各个阶段；投资占比很小，影响很大；多种测量方法，标准缺乏；流量计与现场条件的结合，流量测量难度通常超过预估；无法采取类似“现场取水样/离线比对”的离线校准；也缺乏排水流量计在线校准的标准和方法；导致鱼目混珠，李鬼横行。需要解决的问题：测量误差：常见30-300-1000%！如何降低测量误差？维护工作量：常见1周左右，如何长期稳定运行？设备寿命：常见1-2年，如何提高设备寿命？汇报提纲五结论与思考37五、结论与思考381、

21、当前数字孪生技术在国内得到热用，是发展智慧水务的先进前沿技术，如何快速赋能智慧水务发展是值得思考和探索的课题。2、覆盖城乡水务取供排回用全过程监测感知与标准计量体系建设是数字孪生智慧水务的数据底座，为系统的智能运行与智慧决策提供数据基础保障，应该纳入水务系统基建设施不断完善，同时强化监测计量数据与水务业务深度融合应用，真正实现数据驱动水务系统生产运行调度管理工作模式下提质增效与赋能。3、结合水务行业数字化转型现实需求，在总结长期运营管理经验基础上，大胆创新数字孪生技术体系深度应用，探索基于大模型的智慧用水方式，创新全社会共建共管共享的智慧水务服务模式，重塑城乡水务业务形态，整体提升水行业在智慧城市、节水城市、韧性城市建设中的价值和地位。汇报提纲谢谢聆听！敬请批评指正！39

友情提示

1、下载报告失败解决办法
2、PDF文件下载后，可能会被浏览器默认打开，此种情况可以点击浏览器菜单，保存网页到桌面，就可以正常下载了。
3、本站不支持迅雷下载，请使用电脑自带的IE浏览器，或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
4、本站报告下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩，下载后原文更清晰。

本文（1·谭德宝-数字孪生智慧水务系统建设策略与思路.pdf）为本站（张5G）主动上传，三个皮匠报告文库仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对上载内容本身不做任何修改或编辑。若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私，请立即通知三个皮匠报告文库（点击联系客服），我们立即给予删除！

温馨提示：如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载，重复下载不扣分。

上海品茶

1·谭德宝-数字孪生智慧水务系统建设策略与思路.pdf

1·谭德宝-数字孪生智慧水务系统建设策略与思路.pdf