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智慧水利数字孪生灌区解决方案

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政策背景 數(shu)(shu)字孿(luan)生灌(guan)(guan)(guan)區(qu)建(jian)(jian)設是智(zhi)慧水(shui)利(li)建(jian)(jian)設的重要內容,是提升(sheng)灌(guan)(guan)(guan)區(qu)建(jian)(jian)設管理水(shui)平的有效手段。《“十四五”重大(da)農業節水(shui)供(gong)水(shui)工(gong)程實施方案》明(ming)確(que)指出(chu),要實現灌(guan)(guan)(guan)區(qu)管理和用水(shui)調度數(shu)(shu)字化、網絡化和智(zhi)能化。2022年全國水(shui)利(li)工(gong)作會議明(ming)確(que)要求,打(da)造一批現代化數(shu)(shu)字灌(guan)(guan)(guan)區(qu)。
方案概(gai)述 數(shu)字(zi)孿生(sheng)灌(guan)區是以物(wu)理灌(guan)區為單元、時(shi)空數(shu)據為底(di)座、數(shu)學模型為核心、水利知識為驅(qu)動,對(dui)物(wu)理灌(guan)區全要素和建設運(yun)行(xing)全過(guo)程(cheng)進行(xing)數(shu)字(zi)映射、智能模擬、前瞻預演,與物(wu)理灌(guan)區同步仿真運(yun)行(xing)、虛(xu)實交互、迭(die)代優化,實現(xian)對(dui)物(wu)理灌(guan)區實時(shi)監控、發現(xian)問題、優化調度(du)的(de)新型基礎設施(shi)。 建(jian)設(she)原則
需求牽引
應用至上
分析(xi)灌(guan)區(qu)業務管理需(xu)求,因地制宜開展基礎設(she)施和(he)平(ping)臺體系建設(she)
統籌謀劃
分步實施
謀劃頂層設計明確建(jian)(jian)設目(mu)標和建(jian)(jian)設內容,急用先建(jian)(jian)、分步(bu)實(shi)施
整合共享
集約建設
整合已建(jian)、統籌在建(jian)、規范新建(jian)避(bi)免重復建(jian)設(she)
融合創新
先進實用
強化云計算、大數據、數字孿生、物聯網、
人工智能、5G、區塊鏈等信息技術應用
整體防護
安全可靠
構建安(an)全可靠(kao)的網(wang)絡(luo)安(an)全體系優先(xian)采(cai)用自(zi)主(zhu)可控(kong)軟硬件
根(gen)據(ju)水利(li)部和河南省(sheng)水利(li)廳智慧(hui)水利(li)建(jian)(jian)設(she)和數(shu)字孿(luan)生水利(li)建(jian)(jian)設(she)的(de)總體部署,灌區(qu)數(shu)字化(hua)(hua)建(jian)(jian)設(she)按照(zhao)“需求(qiu)牽(qian)引、應用(yong)至上(shang)、數(shu)字賦能(neng)(neng)(neng)(neng)、提升(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)力”要求(qiu),以灌區(qu)業務(wu)應用(yong)為導向,以數(shu)字化(hua)(hua)、網絡(luo)化(hua)(hua)、智能(neng)(neng)(neng)(neng)化(hua)(hua)為主線,在(zai)灌區(qu)已建(jian)(jian)信息(xi)化(hua)(hua)平(ping)臺的(de)基礎(chu)上(shang)重點開展(zhan)灌區(qu)業務(wu)管(guan)理(li)軟件系統(tong)的(de)擴展(zhan),補充(chong)立體感(gan)知和自動控制站點建(jian)(jian)設(she),完善通信網絡(luo),提升(sheng)灌區(qu)支撐保(bao)障(zhang)能(neng)(neng)(neng)(neng)力,構(gou)建(jian)(jian)孿(luan)生平(ping)臺,強化(hua)(hua)配水調度管(guan)理(li),建(jian)(jian)設(she)具(ju)有預(yu)報、預(yu)警(jing)、預(yu)演(yan)、預(yu)案功能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)數(shu)字化(hua)(hua)灌區(qu)。
總體框架(jia)
以天(tian)云孿生水利平臺(tai)為核心,聚焦灌(guan)區供需(xu)水預報與決策(ce)、水資(zi)源配置與用水調(diao)度、水旱災害(hai)防御、量水與水費征(zheng)計收、工程(cheng)管(guan)理、水公共服(fu)務(wu)等(deng)核心業務(wu),構建數(shu)字孿生灌(guan)區總(zong)體框架。
業務場景
> 數(shu)字孿生(sheng)灌區(qu)一(yi)張圖 基于數據底板和(he)可視(shi)化模型(xing),為灌區(qu)信息綜合服務、供水管(guan)理和(he)工(gong)程管(guan)理等(deng)業務,提供信息查詢、分(fen)析(xi)和(he)智能(neng)推薦等(deng)功能(neng),提升灌區(qu)的綜合管(guan)理和(he)服務能(neng)力。 > 供需水預報與決策 根據氣候、土(tu)壤、水資(zi)源(yuan)狀況等信息,利(li)用供(gong)需水預測模型對需水情況進行預測,支撐(cheng)灌溉用水的科學決策(ce),提高(gao)灌溉效率和水資(zi)源(yuan)利(li)用率。 > 水(shui)資源(yuan)配置與供用水(shui)調度 基(ji)于水(shui)資(zi)源配置模(mo)型的水(shui)資(zi)源優化(hua)配置、產匯流(liu)模(mo)擬(ni)、再生(sheng)水(shui)模(mo)擬(ni)、水(shui)質(zhi)擬(ni)等核心模(mo)塊,實現灌區(qu)的多水(shui)聯用、單元(yuan)劃分(fen)、空間分(fen)配及時(shi)間分(fen)配。 > 水旱災(zai)害(hai)防御(yu) 建立(li)一套以旱(han)情檢測、旱(han)災預(yu)(yu)警(jing)、來洪預(yu)(yu)報(bao)、泄(xie)洪預(yu)(yu)案(an)為核心的水(shui)旱(han)災害防御系統,以保障灌(guan)區的水(shui)資源供應和農(nong)業生產的穩定進行。 > 量(liang)水與(yu)水費計收 通過對渠系、灌區(qu)、泵站用(yong)水(shui)的(de)精準計量,根據不同的(de)用(yong)水(shui)類型設定(ding)不同的(de)水(shui)價模板,支持階梯水(shui)價和非階梯水(shui)價的(de)收費方式,實現線上費用(yong)管理功(gong)能。 > 工程管(guan)理 基(ji)于數字地(di)球(qiu)底座(zuo),對灌區的各(ge)類工(gong)程(cheng)信息(xi)進行(xing)監(jian)管(guan),實現(xian)流(liu)域(yu)、河流(liu)、湖泊、水庫、泵(beng)站、溝渠道、取水井(jing)、水閘、農田等工(gong)程(cheng)的可(ke)視化空間展示。 > 水公共服務 支(zhi)持(chi)遠程(cheng)應用對灌區(qu)GIS地圖、監測(ce)數據、視頻監控、預警廣(guang)播、閘門控制及巡查巡檢(jian)監測(ce)預警等信息的查看(kan)。
水公共服務
配套終端產品(pin)
智能井房
DN80電動蝶閥(fa)
控制(zhi)器防水箱
ND80超(chao)聲波水表(biao)
刷(shua)卡模(mo)塊(kuai)
遠傳監測(ce)灌溉(gai)控制系統
遙測(ce)終端機
水(shui)電雙計控制器(qi)
太陽能充放電控制器
嵌入式太陽能板(ban)
太陽能(neng)電(dian)池
三通道10寸屏智(zhi)能水(shui)肥一體機
氣象站
土壤墑情檢測(ce)站
雷達水位計
一(yi)體(ti)式雷達流量計
智能精準施肥機
水泵恒壓變頻柜
蟲情測報儀(yi)
孢子捕捉分析儀
水質監測(ce)站(zhan)
產(chan)品特點
全(quan)面性 涵蓋(gai)信(xin)息(xi)采(cai)集種類全(quan),數據全(quan)面,可較好的指(zhi)導灌區管理和實現(xian)灌區管理的信(xin)息(xi)化
實用性 功能以實(shi)用性為基(ji)本出發點,滿(man)足(zu)日常灌區管理的需要,并在此(ci)基(ji)礎上進行新功能開發。基(ji)本實(shi)現(xian)灌區的各(ge)種站(zhan)點設備(bei)無人值守
方便性(xing) 系統(tong)的(de)(de)功能(neng)為用戶的(de)(de)日常工作提供了方便,可以(yi)(yi)足不出戶實(shi)現供配(pei)水的(de)(de)調(diao)度操作,可以(yi)(yi)實(shi)時監測調(diao)水量,可以(yi)(yi)實(shi)時查看灌區的(de)(de)水情信息等
集成性(xing) 該(gai)系統集成了灌區(qu)內各種(zhong)生產設備、水利建筑設施的狀態(tai)控(kong)制(zhi)和信息采集,實現了水利一(yi)張圖、監控(kong)一(yi)張網、一(yi)鍵控(kong)制(zhi)等管理目(mu)標
可靠性 系統經過多個(ge)案例的(de)實踐證(zheng)明,系統運(yun)行(xing)可(ke)靠,可(ke)長(chang)時間無故障(zhang)運(yun)行(xing),是灌區運(yun)行(xing)管理的(de)可(ke)靠保障(zhang)
典(dian)型案(an)例(li)
河南某水庫(ku)灌(guan)區(qu)智慧平臺 該灌區全方位提升灌區輸水能力,高標準建設輸水設施,構建了全天候可監測、可控制的數字化灌區遠程控制系統和智能化用戶灌溉操控體系。通過該灌區智慧平臺,實時查看灌區管網的運行情況,實現遠程操作,對灌區用水進行調度,同時還能向用水戶發布墑情信息預報、預警,實現及時有效灌溉。

目前,該灌區的灌溉面積達到了11.78萬畝,同時供應4個鄉(鎮)10萬人的飲水。灌區已基本實現高效節水全覆蓋,灌溉用水計量率100%。
某(mou)大型灌區 該灌(guan)區工(gong)程(cheng)是國務院確定的150項(xiang)重大水(shui)(shui)利工(gong)程(cheng)之一,設計水(shui)(shui)平年平均供水(shui)(shui)量(liang)12507萬(wan)立方米。主(zhu)要(yao)建設內容包(bao)括某大型水(shui)(shui)庫、總長64.17公(gong)里的4條干(gan)渠、總長96.62公(gong)里的19條支渠,以及各類渠系建筑物934座。項(xiang)目建成(cheng)后,可解(jie)決30.71萬(wan)畝灌(guan)溉用水(shui)(shui)和16.39萬(wan)居(ju)民的生活用水(shui)(shui)問題。通過(guo)融合(he)灌(guan)區現(xian)有業(ye)務應用系統,結合(he)灌(guan)區各級用戶業(ye)務職責,設計主(zhu)要(yao)包(bao)括灌(guan)區一張圖、需(xu)水(shui)(shui)感知與(yu)預報決策(ce)、水(shui)(shui)資源配置與(yu)供用水(shui)(shui)調度、水(shui)(shui)旱災害防御、工(gong)程(cheng)管(guan)理、量(liang)水(shui)(shui)與(yu)水(shui)(shui)費管(guan)理等(deng)功能(neng)模塊,構建特色數字化灌(guan)區平臺。
智慧水利數字孿(luan)生灌區解決方案 旨在通(tong)過數(shu)字孿生技(ji)術提升灌(guan)區的數(shu)字化、智能化水(shui)平
數字孿生灌區是以物理灌區為單元、時空數據為底座、數學模型為核心、水利知識為驅動,
對物理灌區全要素和建設運行全過程進行數字映射、智能模擬、前瞻預演,
與物理灌區同步仿真運行、虛實交互、迭代優化,實現對物理灌區的實時監控、發現問題、優化調度的新型基礎設施。