数字孪生技术在水利工程运行管理中的应用.pdf
《数字孪生技术在水利工程运行管理中的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字孪生技术在水利工程运行管理中的应用.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、山 西 水 利2023 年 5 月 2023 年第 5 期数字孪生技术在水利工程运行管理中的应用孙伟(南京瑞迪水利信息科技有限公司,江苏南京210000)摘要 推动“数字孪生建设”发展,是党中央和水利部推动“智慧水利”的重大行动。文章通过水利事业与数字孪生技术的结合,提出数字孪生水利建设的主要技术路径,以达到智能运行、精确管控和安全运行的目标。数字孪生项目通过历史数据、实时数据、数据分析、算法模型等手段,实现对水资源的预测、预警、预案等功能,通过构建水利智能应用体系,实现对水资源的有效管理与使用,助推“数字中国”国家战略建设。关键词 数字孪生;水利工程;运行管理;水利现代化中图分类号 TV21
2、3.9文献标识码 A文章编号 1004-7042(2023)05-0051-03目前中国的水利事业已从水利工业化时期转向水利全面发展时期,且稳增长、保民生等功能日益凸显,发展也将逐渐步入加速期。“智慧水利”是利用信息技术将传统水利工程改造为现代水利工程的重要手段,是我国水利工程跨越发展的重要动力。数字孪生技术可以通过数字化模型将多个物理实体进行关联仿真计算,进而实现对实体在不同场景下运行状态的模拟以及物理实体之间存在的潜在关系、信息交互等过程进行仿真模拟。将数字孪生技术应用到水利工程管理中既可以实现水利工程全生命周期内运行状态的实时监测和可视化展示,又能够让工作人员及时掌握水利工程运行情况,提
3、高工作效率并降低成本风险。1数字孪生技术在水利事业的应用现状1.1水利事业信息化进程在信息化的推动下,传统水文、水资源、水质等理论与数字化、水利信息化的有机结合,是水利工程项目施工、管理、运行的分析决策依据,也是“信息水利”走向“智慧水利”的基础。通过对水利信息化,再从“信息水利”逐渐系统地升级到“智慧水利”,是着力构建安全、绿色、经济的水利体系,加速水利行业管理模式转型,推动水利信息化发展的必然途径。数字孪生技术作为一种新技术,是将虚拟世界与现实世界进行映射的一种计算机模拟仿真平台。随着水利行业信息化建设的不断发展,以及大数据、物联网、人工智能等新技术的发展与运用,数字孪生技术在我国水利工程
4、领域的应用已日趋成熟,并取得了良好效果。1.2问题与发展趋势从数字化程度来看,水利工程运行管理信息化水平较低,目前仍以人工管理为主;从数据精度来看,由于数据采集成本高、时效性差等原因,致使数据无法全面反映工程现状和真实状态;从应用领域来看,传统水利工程管理还存在不能及时发现工程运行中存在问题的情况;从运行管理对象来看,各流域、各区域间水利工程之间缺乏有效互联互通;从应用场景来看,当前数字化平台建设相对单一和数字化程度较低,使得应用场景较为单一1。从行业应用方面来看,当前数字孪生技术在水利领域的应用主要集中在水利工程运行监测及防汛指挥等方面。随着云计算、大数据、人工智能等新技术的发展以及水利信息
5、化建设的不断深入,数字孪生正逐步拓展到包括城市供水管网监测、水库大坝防洪调度等领域。从发展趋势方面看,目前水利部门还缺乏成熟且全面的数字化管理手段和应用系统,对数字化转型升级较为迟缓;其次是与孪生水利关联的数字孪生技术在其他行业领域中的应用前景尚不明朗,尤其在智慧城市领域应用相对较少。结合我国水利行业的现状总结出以下几点结论:一是数字孪生技术目前还在不断完善和发展中,但已具备在水利行业应用推广的成熟条件;二是现阶段我国数字孪生技术与国外相比存在一定差距,需加强相关研发工作;三是我国水利建设发展速度较快,但水技术与应用51SHANXI WATER RESOURCES山西水利山西水利山西水利利行业
6、数字化转型进程略显滞后,仍需加快建设。未来随着大数据、物联网、人工智能等新技术的不断发展,并融入水利行业管理中,进行业务改造和升级时,数字孪生技术将被更多地应用于水利领域。2数字孪生水利的应用层级2.1数字孪生深入调查了解水利工程管理、信息化建设情况,从项目概况、业务管理、应用系统使用等入手,剖析系统需求和发展方向,厘清应用系统的重点和应用技术重难点。基于业务需要和发展动向的全面调查,用“一张图”构建基础资料、水雨情、预报调度、安全监控、视频监控、闸门监控、综合管理、系统管理等业务流程、指标体系和运行体系。运用规范化、模块化、可视化、智能化的开发思想,构建一个水利管理的系统架构,通过绘图化的方
7、法,结合特定工程的实际要求,利用可视化的方法,对模块化构件进行组装,以降低开发过程中的人力成本,提高系统的开发效率,达到低成本、低维护、高效率、大规模应用的目的,使平台能够实现空间数据、BIM 模型数据、业务数据、物联感知数据、多媒体数据等多种数据的无缝整合,并能实现与实时数据的实时交互2。2.2自适应数字孪生对水利工程安全运行状况进行实时监测并及时预警,是保障水利工程安全运行的关键。为保障水利工程科学高效和安全运营管理,针对工程运维和管理存在的缺陷,提出基于自适应数字孪生技术的水利工程运行管理的应用场景。利用多源地理信息数据融合与智能分析预测,实现水库实时监测、水位预报预警、大坝运行状态及异
8、常现象监测与预警等功能;结合智能化仿真计算技术构建多源异构水利信息融合模型、基于多源地理信息数据的自适应数字孪生感知能力模型,并在不同尺度下,通过实时监测水库和模拟水位等动态变化过程,分析水库健康状态;在多源异构水利信息融合算法方面进行了创新。3数字孪生水利技术应用3.1数字孪生水利技术思路3.1.1整体构想数字孪生水利的组织建设方法:(1)组织建模,建立 DTO 的首要步骤是建立一个精确、完整的组织结构,即组织模型。EA 是构建 DTO 组织模型的重要工具,能够为用户构建稳固和弹性的架构及新的 DTO 元素。模型能够通过接口接收和输出外界信息,是数据的输入、输出通道。另外不是所有的企业财产或
9、者它们的全部特性都能建模,组织业务和资产的信息化和数字化能够促进 DTO 业务范围的扩大。(2)操作资料的输入,建立 DTO 的第 2 个步骤是向组织模型中导入有关业务的数据资料,并对导入的实物资料进行数字解析,以便获得更多有关该机构的资讯,完成项目的预期和重点区域的投入。重点是模型和资料要对齐,把收集到的资料转化成符合模型的数字信息。业务资料导入到一个机构的模式后,将同步影射一个企业的实际运作情况。(3)商业发掘,是为了深度挖掘企业所面临的问题。在营运资料导入数字模型后,可以透过经营绩效的剖析与挖掘,比较与现实的差异,找出现存问题,进而自动地找出真正的经营绩效与 KPI,并对其产生的影响因素
10、进行剖析。(4)建模和模拟,根据所发现的问题,提出相应的模型优化方法,并进行深度模拟。DTO 将利用模拟技术帮助管理单位更具弹性地响应变革,从而获得更长久的运营发展3。平台逻辑及功能架构:系统将水利专业模型、计算机业务流技术、可视化建设技术等进行相融合,实现了对工程建设的现实问题进行实时映射和构建,并构建了一套具有可维护性的运行流程。系统的整体功能包括:业务对象配置、业务模式配置、业务方案配置、业务应用配置、驱动配置执行分析和智能装配等,每一种功能都涵盖了一种水利服务的基础设施,它可以根据不同的应用场景、不同的应用环节和不同的领域做出动态反应,并根据需要迅速建立相应的应用程序。(1)水利行业对
11、象的分配和水利经营模型的设置,为相应业务的水利对象、计算模型等进行了范例登记和管理,为复杂的工程建设奠定了基本要素。(2)水利工程项目规划,针对客户在工程项目中所遇到的问题进行计算和解析,利用可视性接口,设定问题的对象、模型、水利拓扑、计算关系等,与建设水利模型计算的操作指南相一致。(3)水利服务的应用结构,为服务于应用和互动显示接口的使用者,以可视和图形的形式,设计和显示所需要接口的版面和显示。(4)水利设施分析与智能装配服务,是基于以上的配置服务,对结构描述进行智能化分析,装配基本要素,实现对实际应用功能示例的自动分发,最后呈现的服务正是提供用户使用的应用操作接口以及实际业务运行流程4。3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 孪生 技术 水利工程 运行 管理 中的 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。