浪潮智慧水网解决方案

　　浪潮智慧水网聚焦数字孪生水利工程和国家水网建设，将先进的数字孪生、物联网、云计算、大数据等信息化技术与水利工程建设相融合，通过构建信息化基础设施、数字孪生平台和智能业务应用，支撑水利工程安全智能分析预警、防洪兴利智能调度生产运营管理、巡查管护、综合决策支持等业务，大幅提升水利工程运行管理水平，促进水利工程的现代化发展。

　　国家政策指引

　　1.党的十八大以来，国家部署推动南水北调后续工程高质量发展等重大水利工程建设，为新时代治水提供了强大思想武器和科学行动指南。通过实施国家节水行动、强化水资源刚性约束、全面建立河湖长制、推进实施一批跨流域跨区域重大引调水工程，我国水资源利用方式实现深层次变革，水资源配置格局实现全局性优化，江河湖泊面貌实现历史性改善。

　　2.2021年9月，《国家“十四五”新型基础设施建设规划》明确提出要推动大江大河大湖数字孪生、智慧化模拟和智能业务应用建设。2021年，水利部发布《智慧水利建设顶层设计》《“十四五”智慧水利建设规划》《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》等智慧水利系列文件，明确提出在跨流域重大引调水工程、跨省重点河湖基本实现水资源管理与调配“四预”。2022年5月，水利部确定56家先行先试单位、94个先行先试项目数字孪生流域建设先行先试，包括11个重点水利工程15项，包括三峡、南水北调、丹江口、小浪底、万家寨、大藤峡、尼尔基、太浦闸重大水利工程。

　　3.2021年12月，水利部印发《关于实施国家水网重大工程的指导意见》《“十四五”时期实施国家水网重大工程实施方案》明确了加快推进国家水网重大工程建设的主要目标和主要任务。2022年05月，水利部印发《关于加快推进省级水网建设的指导意见》指出到2025年，省级水网建设规划体系全面建立，到2035年，省级水网体系基本建成。以自然河湖水系、重大引调水工程和骨干输配水通道为纲，以区域河湖水系连通工程和供水渠道为目，以具有控制性功能的水资源调蓄工程为结，加快构建“系统完备、安全可靠，集约高效、绿色智能，循环通畅、调控有序”的国家水网，协同推进省级水网建设，全面增强我国水资源统筹调配能力、供水保障能力、战略储备能力。因地制宜完善农村供水工程网络，加强现代化灌区建设，打通国家水网“最后一公里”。

　　行业发展痛点

　　1.信息基础设施“算力”欠缺。算力是数字孪生水利工程高效稳定运行的重要支撑，包括计算、通信、存储、会商等基础硬件资源。云计算能力不足，面向数字孪生业务系统应用的集中式大量影像信息提取、大数据挖掘分析计算、模拟仿真计算等支撑方面缺乏足够计算能力。存储资源不够，高频监测数据、遥感数据、实景数据及业务输入输出的大量图片、图像、视频等数据快速增长，需要持续扩容存储空间和提升处理能力。北斗、5G等新一代网络技术应用刚刚起步，通信传输和监测站网在极端恶劣环境下的可靠性不够，应急监测装备能力低，在特大灾害面前应急通信装备和应急抢险通信保障能力严重不足。

　　2.算据获取能力亟待提升。算据是构建数字孪生水利工程的基础。透彻感知方面，监测采集密度和范围不够，距离形成天空地一体化、支撑数字孪生水利工程的智能透彻感知体系还有较大距离。水情工情监测、工程安全监测的信息采集和监测能力明显不足，利用新型传感设备、智能视频识别、卫星无人机遥感等先进技术手段不够，数据的连续性、精度和稳定性都有待进一步提高，缺乏点、线、面协同感知。数据底板方面，水利工程一张图和专题图有待完善，缺少重点工程实体模型和场景等；遥感影像、重点渠段大断面、水下地形等基础数据更新及时性不够；与数字孪生流域尚未建立有效的数据共享交换机制，缺乏相关共享数据。

　　3.数学模型与智能算法仍有不足。面向水利工程调度运行需要的数学模型研发还不能完全满足，模型的核心和关键作用体现不够。模型内容方面，功能和性能不完备，模拟精度亟待提高；模型平台方面，缺少统一集成平台，模型软件化程度不高、可扩展性和维护性不足，预报、预演和调度等仍然独立使用，一体化程度仍有不足；智能化方面，传统数学模型的自动化程度不够，尚未开展大数据、人工智能等新一代信息技术的大规模应用；知识平台方面，尚未构建统一有效的知识库，方案预案、调度规则、历史案例等仍然分散，与预报调度智能化融合还有差距。

　　4.业务应用智能化水平有待提高。信息技术和水利工程调度运行管理业务融合不深入，数据共享尚未完全打通，信息资源开发有待提高，不能全流程支撑业务工作；数据模型的应用不足，智能业务管理和综合决策支持能力弱。先进信息技术在水利业务中应用水平不高，5G、物联网、大数据、AI等技术尚未得到广泛应用，模型预测、模拟仿真和推演尚未实践，无法为智慧水利工程提供智能“算法”，距离能够在物理水利工程及其影响区域的数字化映射中实现“四预”功能差距较大。

　　5.网络安全防护能力有待进一步提升。统一威胁监测、工控安全、应用安全、数据安全、密码安全、物联网安全等安全防护措施欠缺；缺乏有效的自动化、智能化的安全运营管理手段来保障数字孪生水利工程业务应用的安全运行；水利工程闸站控制系统等的安全可控水平有待提升。

　　浪潮智慧水利工程解决方案聚焦“智算、智感、智脑、智用”四大体系，充分利用数字孪生、云计算、大数据、5G、AIOT、AI等先进技术，建设数字孪生水利工程，实现对物理水利工程全要素和建设、运行全过程的数字映射、智能模拟、前瞻预演，虚拟再现真实水利工程，支持与物理水利工程同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，调用数字孪生水利工程提供的算据、算法、算力等资源，数字孪生水利工程包括数字孪生平台和信息化基础设施，典型应用调用数字孪生水利工程提供的算据、算法、算力等资源，助力数字孪生流域建设和新阶段水利高质量发展。具体包括：

　　1.打造数字孪生水利工程智能感知装备，实现水利感知层智能化提升。依托5G、边缘计算、北斗、人工智能等新一代技术，为工程安全监测、输水调度监测、防汛应急监测、水质监测、机电设备监测、安防监测等业务提供“模块化组合、边端智能处理、全业务流程管理”的“大禹”一体化监测平台，实现设备管控、数据采集、数据流转、数据分析、水利工程AI场景智能分析、统一运维功能，突破多要素采集、多场景同时计算、多网络并行、多设备管理的水利难题。

　　2.构建数字孪生水利工程算力平台，实现智慧统一的基础环境。以数字孪生水利工程建设所带来的基础计算存储的需求、高性能计算的需求以及人工智能计算、业务连续性保障的需求为核心，以现有资源为基础，进行架构升级改造，利用浪潮在AI服务器、边缘服务器、存储等硬件设备，以及云平台方面的技术优势，充分利旧政务云、补充新建智慧水利工程引调水智算平台，为数字孪生水利工程建设提供统一的基础环境和强大的算力支撑。

　　3.构建数字孪生平台，以数据底板、模型库、知识库为基础，利用可视化引擎构建中线数字化应用场景、利用模型引擎为业务提供“四预”应用支撑，利用知识引擎实现预案快速检索、查询，为实际业务应用提供知识检索。一是构建数据底板，融合水利部建设的L1级数据底板，重点建设水利工程L2、L3级数据底板，实现物理工程全要素和水利治理管理活动全过程基于GIS+BIM+IOT的数字化映射，为数字孪生水利工程业务应用提供数字化场景，支撑数字孪生水利工程与物理实体工程的一致性和同步性。二是建设模型平台。构建并完善水利专业模型、智能识别模型及可视化模型，以支撑工程输水调度、安全监测等工作的智慧化模拟。模型库采用标准化模型接口和调用规则，兼容水利部、流域机构等通用模型，具备良好的可扩展能力和模型管理能力，通过人机交互实现相关模型的构建、调用、管理及升级完善。三是构建知识平台。深入挖掘水利工程预报调度方案库、工程知识库、业务规则库等在智慧水利工程业务上的应用场景，构建易于应用、动态优化、持续更新的水利工程知识平台，为新时期智慧水利工程提供智能“算法”服务。

　　4.打造数字孪生水利工程智慧应用场景，全面提升水利工程业务智能化水平。在数字孪生水利工程数据底板基础上，充分共享模型库、知识库成果，在孪生引擎的驱动下，以工程安全为核心目标，建设工程安全智能分析预警、防洪兴利智能调度、生产运营管理、巡查管护、综合决策支持等业务应用，打造数字化应用场景，提升业务应用智能化水平，为后续工程发展提供精准化决策依据支撑，推动水利工程高质量发展及数字化转型。

　　1.提高客户业务管理水平，避免经济损失

　　数字孪生水利工程建设将大大促进水利工程运行管理工作逐步走向运行维护精细化、调度决策智慧化的现代化进程，推动水利工程运行业务流程优化再造和业务协同创新，全面提升水利工程的数字化、网络化、智能化水平，提升运行维护工作的精细化水平，增强安全风险防范能力，降低安全生产事故率，避免经济损失。

　　2.提升资源集约化、节省财政费用

　　通过智慧水利工程数字孪生平台的建设，基于统一的信息基础设施、数据底板、模型平台、知识平台等资源，发挥信息化、数字化、智能化技术在防洪兴利调度、安全监测、水质监测、设备监测等方面价值，有效地减少重复建设、自行运维产生的开支，最大限度地节约政府财政资金。

　　3.增强水利工程风险抵御能力、发挥更大生态效益

　　数字孪生工程为工程运行管理工作提供更全面、更精细、更准确、更实时的信息，增强工程安全、水资源调配、防洪兴利调度、生产运营管理、巡查管护、综合决策支持等业务预测研判与管理调控能力，提升风险防范管理水平，增强水利工程调水保障能力，提升水资源配置和高效利用水平，使水资源配置得到优化，对区域社会经济发展，修复生态环境、促进沿线生态文明建设起到积极作用。