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5·刘龙志-三峡“水管家”智慧系统开发与应用实践.pdf

编号：161257

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1、三峡“水管家”智慧系统开发与应用实践长江生态环保集团刘龙志2024年3月一、大保护业务数字技术应用二、三峡“水管家”智慧系统开发三、案例与成效目录目录PART3大保护业务数字技术应用1.1 党和国家赋予三峡集团的历史使命三峡集团要发挥好应有作用，积极参与长江经济带生态修复生态修复和环境保护环境保护建设。2018年4月，习近平总书记在武汉主持召开深入推动长江经济带发展座谈会并发表重要讲话 1.2 长江大保护业务概览p 2018年开始，从先行先试，并拓展到长江经济带，共抓长江大保护实现、p 创新推出管网为重点的和模式，在六安、宜昌等城市落地示范。4.64.6平方公里36003600人直接服务城

2、镇面积直接服务城镇人口直接服务城镇面积直接服务城镇人口污水处理能力污水处理能力453.5453.5万万立方米/日立方米/日运营排水管网长度运营排水管网长度2.22.2万万公里公里建设及投运污水厂（站）建设及投运污水厂（站）661661座座业业务务规规模模上海诸暨重庆武汉宜昌岳阳九江南昌赤水河遵义六安芜湖南京镇江苏州赣州永州丽水万安株洲益阳上饶仙桃合肥长沙供水能力供水能力7070万万立方米/日立方米/日2626黑臭水体黑臭水体1616生态环境突出问题生态环境突出问题1.3 行业核心关切和共性问题p本底情况不明本底情况不明：不重视管网排查和基础数据管理，缺乏对问题的定量化诊断分析。p治理思路不清：

3、治理思路不清：治理措施依据不充分，缺乏对治理效果的定量化预测，投入产出差。p工程质量不高：工程质量不高：缺乏对管材和地下隐蔽工程施工质量的有效管控，整体质量堪忧。p管理主体多元：管理主体多元：治理措施和目标缺乏统筹，治理措施碎片化，缺乏会商机制和平台。p运维管理粗放：运维管理粗放：对设施运行状况缺乏监测，行业数字化、信息化、一体化管理水平低。提质增效核心关切城市内涝溢流污染共性问题可持续系统性高质量只有真正重视基础数据并充分利用数字化手段才能扭转行业低水平现状1.4 以数字化技术为支撑的项目一体化管控模式数字赋能“全周期”，数据驱动“一体化项目管理平台”，实现对建设期项目进度、成本、范围、质

4、量、安全等目标的有效控制，通过数字化交付实现投建运一体。1.5 管网全生命周期数字化管理数据上传数据上传数据修改数据修改数据自检数据自检内业复检内业复检未通过通过未通过异常反馈通过复检审核复检审核未通过异常反馈预入库预入库数据提交数据提交数据退回数据退回数据退回数据退回数据送审数据送审普查阶段竣工阶段通过外业抽检外业抽检抽检审核抽检审核未通过正式入库正式入库错误判别错误判别通过数据修改数据修改有错误无错误数据拼接数据拼接普查库普查库成果成果数据数据数据使用申请数据使用申请使用审核通过使用审核通过局部修改局部修改运维更新大规模更新环保集团数据上传单位：探测单位、设计单位、施工单位智慧水务实施单位

5、水务资产运维单位数据使用单位数据运维数据运维数据共享数据共享数据更新数据更新环保集团组织第三方设计阶段不需要此流程设计阶段通过检测单位缺陷检测缺陷检测挂载挂载设计库设计库竣工库竣工库检测库检测库(缺陷缺陷)修复检测修复检测挂载挂载检测库检测库(修复修复)普查单位施工单位监理单位定义定义普查任务普查任务开始普查开始普查现场踏勘现场踏勘数据录入数据录入-外业外业数据编辑数据编辑-内业内业普查阶段普查阶段性成果性成果定义定义施工任务施工任务设计单位根据普查数根据普查数据进行设计据进行设计定义定义设计任务设计任务设计阶段设计阶段性成果性成果根据普查数根据普查数据、设计数据、设计数据进行施工据进行施工两

6、码一扫两码一扫施工施工信息填报信息填报两码一扫两码一扫信息复核信息复核施工阶段施工阶段性成果性成果普查数据普查数据分析分析普查数据、设普查数据、设计数据分析计数据分析定义缺陷定义缺陷检测任务检测任务开始检测开始检测缺陷判读缺陷判读缺陷挂载缺陷挂载定义缺陷定义缺陷检测任务检测任务开始检测开始检测缺陷判读缺陷判读缺陷挂载缺陷挂载水管家水管家管线宝管线宝数采数采缺陷缺陷ai判读判读建管宝建管宝 n全周期业务流程n管网普查地下管线排查数据采集处理系统地下管线排查数据采集处理系统（数采）BS+APP与内外业一体化普查单位从无到有，对数据进行录入、编辑、分析、质检、审核，形成普查阶段性成果。数据导

7、入数据导入地图编辑地图编辑表单编辑表单编辑批量编辑批量编辑实时同步，确保一致App、BS端内外业工作数据实时同步，避免手动导出导入操作带来的数据不一致等问题。专业算法，自动计算混接点判别分析等专业算法，自动判断等级、类型，降低操作技术门槛。分类表格，专项分析管线、混接点、排水口、基础设施、水质水量等16类表格，方便用户专项查看、精准分析。cad底图加载：对比更直观，方便定位选点高精度缩放：1m级分辨率，应对小区等复杂情况测量库赋值：全站仪等测量数据可批量赋值线上加点、模板录入、测量收点：简化操作、提高效率虚拟点线、辅助点线：井室轮廓、厂址红线等，虚实转化1.5 管网全生命周期数字化管理n管网检

8、测管道缺陷视频检测评估系统数据管理：统一流程缺陷判读（AI识别）:提高效率缺陷挂载：同源数据库，实时挂载缺陷成果：标准格式，数字化交付，缺陷一张图管道缺陷视频检测评估系统（缺陷AI判读）检测单位从无到有，上传视频、判读（ai辅助）、缺陷挂载、分析，形成检测阶段性成果。1.5 管网全生命周期数字化管理n管网施工管网建设期数字化管理系统管网建设期数字化管理系统（建管宝）过程数据监管“二码一扫”施工单位、监理单位，通过两码一扫、记录设计变更、记录施工信息，形成竣工阶段性成果。基于GIS+实时定位技术的排水管网建设监管-材料二维码中实际规格与部件二维码中的设计信息，安装完成后通过扫码验收流程固定在GI

9、S“管网一张图”上，可供查询与追溯。GIS+BIM可视化展现-将城市管网和工程构筑物GIS+BIM建模数据配置在地图上，可视化展现空间底图，动态展示工程实时信息，直观反映现场施工态势和工程监测数据。智慧工地、监理审批1.5 管网全生命周期数字化管理n管网成果质量管网数字化管理系统管网数字化管理系统（管线宝）在各单位完成上传数据基础上，对阶段性数据进行上传、质检、统计分析、入库、拼接。拓扑属性异常质检重复点线、孤立点线、相交、逆坡等16种拓扑检查；异常值上下限检查；属性完整、合法检查；全面把控数据质量。确保真实准确普查专业化外业质量检查规则，通过中误差、限差、对图检查等多种算法，逐级审批确保质量

10、。拼接拼接质检质检秒级秒级质检质检批量批量质检质检质检质检统计统计1.5 管网全生命周期数字化管理普查数据采集普查数据采集临时库临时库项目库项目库中心库中心库成果库成果库自检、提交内外业质检、审核内外业质检、审核BIM+GIS临时库临时库审核库审核库成果库成果库自检、提交内外业质检、审核管线宝管线宝临时库临时库中间库中间库（普查、（普查、设计、设计、竣工）竣工）成果库成果库内外业质检审核拼接同步同步检测库检测库（缺陷、（缺陷、修复）修复）挂载检测缺陷判读检测缺陷判读临时库临时库成果库成果库自检、提交同步运维业务系统运维业务系统运维库运维库共享更新审核库审核库内外业质检、审核数模、评价算法数模、

11、评价算法智慧库智慧库共享反馈整合后，各系统为同一个系统统一平台管网全周期系统整合后，管线宝、数采、BIM+GIS、缺陷判读将会变为一个系统，其内部通过阶段数据库的形式定义数据状态。对于与运维业务系统、数模算法等需要管网数据的外部模块，通过共享请求的方式提供数据，外模块数据亦可对全周期系统数据进行反馈。支持实时同步数据；审核反馈同步等形式。n模块间业务流程1.5 管网全生命周期数字化管理1.6 运营管理系统计划经营计划经营物资管理物资管理设备管理设备管理运行管理运行管理安全管理安全管理综合管理综合管理公司公司总体监管总体监管区域公司区域公司区域管理区域管理项目公司项目公司项目管理项目管理运维单位

12、运维单位任务执行任务执行分解计划填报项目公司计划审核计划提出采购需求初步审核复核采购设备运行报警模型模拟预警设备运行监测库存策略预警发起维修工单物资管理安全活动管理安全制度标准档案归档知识管理专家系统决策安全预警模型推演公司统计分析计划审批下达计划分解计划设备评估编制设备大修及重置计划设备编码和标准预防性维护资产管理设备信息管理编码变更审核编码变更审核编码和标准下达一体化调度调度预案审核调度预案审核调度预案审批预案下达区域统计分析项目统计分析项目管理安全培训1.7 集中管控模式探索集中管控系统集中管控系统运营管理系统运营管理系统六安集中管控平台六安集中管控平台l基于厂站全面信息化、智慧化和业务

13、流程数字化，打造供、排、泥多厂集约化管控平台打造供、排、泥多厂集约化管控平台，实现传统水务“独立运营”到“集约管控+少人值守”，降低成本，高效管理。l 完成大屏、调度控制台、会商室、网络安全等建设，实现关键指标，关键信息，实时状态，运营成效等进行一体化展示，满足全业务的一体化监管、决策、指挥、调度等需求。通过信息化手段，打破原有管理模式，实现少人值守1.8 成果梳理管网全生命周期管理系统分包准入与作业面管理系统开工报审质量安全管理系统环保智眼技术管理施工计划检查督查问题上报管网数据管理管网数据质检施工现场管理Gis+Bim管网二三维展示.质量验评原材料检验功能性检验质量巡检.智慧调度系统运营管

14、理系统生产管理集控系统设备管理物资管理安全管理计划经营综合管理监测预警预报预警运行优化问题诊断会商决策应急处置调度控制.报警管理集中控制.分组管理视频云台.数据互联互通运营期建设期调度预演联调联动.隐患排查水管家智慧系统三峡“水管家”智慧系统开发PART2.1 智慧水务建设痛点源头管网泵站污水处理厂河流（湖泊）水流方向数据不清晰本底数据不清资产数据不清风险数据不清模型不真实模型参数不可靠模型应用不持续模型不支持调度应用不智能应用使用程度低应用不支持联调应用软硬协同差效果不明显设计水平低技术标准乱设备成本高2.2 水管家智慧系统1.0|产品体系TGIWater仿真模

15、型软硬一体化的智慧应用软硬一体化的智慧应用高质量数据底座打造具有人机交互能力、软硬件一体的水管家智慧系统产品体系2.3 水管家智慧系统1.0|产品能力准确可靠的数据底座准确可靠的数据底座（大幅提高采集效率和数据质量（大幅提高采集效率和数据质量）国产替代、自主可控模拟器国产替代、自主可控模拟器TGIWater（运营期实现内涝、冒溢、溢流点预测）（运营期实现内涝、冒溢、溢流点预测）决策支持、处置协同综合应用决策支持、处置协同综合应用（自动生成调度规则并进行调度预演）（自动生成调度规则并进行调度预演）快捷数采一键成图精准定位实时质检动态复核、泥水共检、快速清通管道机器人 TGIWater IS-六安

16、一体化模型、全周期应用、多目标运行、多场景耦合源网厂河全要素耦合三维数据资产、在线监测、调度控制多场景应用基于模型预测与实时反馈的调度闭环精准定位、快捷数采、实时质检、一键成图2.3 水管家智慧系统1.0|产品能力数据底座静态数据采集：精准定位、快捷数采、实时质检、一键成图精准定位实时质检实时质检快捷数采一键成图内外业一体化AI判读缺陷统计两码一扫数据拼接质检分析普查普查检测检测设计设计施工施工复核复核运维运维2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力数据底座动态数据采集：动态复核、泥水共检、快速清通业内首款动静结合远程控制管道清通2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力数据底座游戏引擎快速建

17、模，精细构建数字孪生场景，全新升级智能大脑游戏引擎快速建模游戏引擎快速建模多种场景快速搭建多种场景快速搭建大量组件配置灵活大量组件配置灵活季节变换气象变换调蓄池模型泵站模型2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力数据底座四步骤七准则、数据自动化清洗1获取监测数据获取监测数据2在线预验证在线预验证3预验证评估预验证评估4人工验证人工验证2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力能力层具有融合、全景、优化、耦合能力的综合模拟器融合一体化模型全景全周期应用耦合多场景耦合优化多目标运行NCME国产替代自主可控TGIWater TGIWater IS-六安2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力能力

18、层源网厂河一体化模拟和分项模拟自由切换，支持全周期应用 TGIWater RS-六安 TGIWater DS-六安F凤凰桥污水处理厂TGIWater IS 综合管理系统TGIWater DS 排水管网系统TGIWater WTS 污水处理系统TGIWater RS 河网水系系统主控分支多引擎协同控制全周期闭环应用 TGIWater IS-六安 TGIWater DS-六安2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力能力层源网厂河全要素耦合机理概化多方法混合实现40+排水要素模拟的自由组合和耦合模拟实现23种原理的自主选择和耦合模拟2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力应用层应用场景全覆盖、自动

19、优化与专家经验相结合、调度与处置相协同应用场景全覆盖多应用场景：晴天、雨天、检修应急等多应用模式：调度预演、规则优化、实时优化调度自动优化与人工经验相结合专家经验确定调度方案、系统预演验证多目标调度问题，系统生成方案集、专家下决策调度与处置相协同晴天调度降液位提流速、机器人协同作业进行清淤调度最大化利用现有能力、处置提升系统能力上限晴天降液位，提流速，减沉积，提高进厂浓度，杜绝冒溢雨天减少溢流污染、减少雨水内涝2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力应用层多场景多目标规则自动寻优、动态更新规则优化基于TGIWater快速计算能力，优化算法结合人工经验缩小寻优空间，实现各设施控制规则快

20、速寻优规则动态更新基于TGIWater全生命周期应用能力，实现设计阶段规则制定到运营期规则动态更新规则库管理晴雨天不同场景不同目标下、涵盖各类调控设施的多调度规则管理、评价、对比2.5 水管家智慧系统1.0|产品能力应用层基于模型预测与实时反馈的闭环优化调度与会商决策事前方案制定根据降雨预报，提前开展调度会商人机交互实现调度预演、评价与优化决策事中反馈调整基于动态监测数据，实时滚动更新调度方案基于监测与模拟误差，对预测结果动态修正事后复盘评价预报、模拟精度评价，运行效果评价持续优化模型参数以及调度目标、约束PART案例与成效31各厂站管理水平不一厂站新旧不一，厂站新旧不一，导致自控

21、状况良莠不齐，自控率低运维单位多：运维单位多：水务公司，劳务外包单位等，对同一制度理解不一自控软件品牌多样：学习成自控软件品牌多样：学习成本高，本高，维护难场站软硬件老旧软件系统老旧，软件系统老旧，部分站点因无线通讯无法接入系统管理不严格，系统管理不严格，可随时手机远程操作，严重违反信息安全要求泵站内设备老旧泵站内设备老旧，部分设备无法控制涉水业态多水管家公司管理范围内有水管家公司管理范围内有7座水质净化厂、20座泵站+1在建、5座调蓄池、2座水质净化站，厂站数量多、位置分散、孤立化运维；14条河道；2351公里管网数据无法共享数据无法共享，厂站数据不互通，导致运营管理难3.1 水管家智慧系统

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