四信數(shù)字孿生灌區(qū) | 渠系水精準(zhǔn)計量及可視化調(diào)度管理

 四信數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺智慧灌區(qū) 灌區(qū)信息化

發(fā)布時間：2023-09-04

　　根據(jù)水利部推進智慧水利建設(shè)的部署，建設(shè)數(shù)字孿生灌區(qū)已成為當(dāng)前智慧水利建設(shè)的核心任務(wù)與目標(biāo)，《水利部辦公廳關(guān)于開展數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試工作的通知》《水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求（試行）》等相關(guān)規(guī)范進一步明確了數(shù)字孿生灌區(qū)的建設(shè)內(nèi)容，四信對先行先試建設(shè)目標(biāo)、總體規(guī)劃、功能效益等方面進行了系統(tǒng)研究，以期通過渠系水精準(zhǔn)計量及可視化調(diào)度管理，探索數(shù)字孿生灌區(qū)的建設(shè)模式和經(jīng)驗，解決現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)和應(yīng)用的技術(shù)難題。

　　針對灌區(qū)信息化項目普遍存在的測量數(shù)據(jù)與實際業(yè)務(wù)需求的偏差及配水調(diào)度方案不夠科學(xué)等問題，四信數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺通過渠系水精準(zhǔn)計量方案及可視化調(diào)度管理方案，有效提升灌區(qū)管理效率，降低測量誤差，為灌區(qū)的配水調(diào)度提供輔助決策。

　　一、渠系水精準(zhǔn)計量

　　渠系水精準(zhǔn)計量一直是灌區(qū)量測水的一道難題，傳統(tǒng)的灌區(qū)量測水一般依托渠道站點計量設(shè)備完成，對各量測水的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析僅局限在站數(shù)據(jù)和簡單的流量換算公式上。然而，水的流動是一種在空間和時間上連續(xù)變化的物理過程，因此，單純的站點數(shù)據(jù)監(jiān)測及統(tǒng)計，達不到灌區(qū)管理者對整個灌區(qū)量測水的需求，更談不上精細(xì)化計量。

　　四信數(shù)字孿生灌區(qū)在渠系水精準(zhǔn)計量上，通過前端設(shè)備采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)治理平臺對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，對漏報數(shù)據(jù)進行查漏補缺，結(jié)合水力學(xué)模型、數(shù)字仿真、邊界設(shè)定等技術(shù)手段，有效的處理傳統(tǒng)統(tǒng)計過程中時空差異影響，確保渠系上各個站點、渠段、區(qū)域、乃至整個灌區(qū)水的精準(zhǔn)計量和統(tǒng)計。

　　傳統(tǒng)模式—統(tǒng)計表

　　統(tǒng)計圖—數(shù)據(jù)治理模式

　　二、配水調(diào)度管理

　　01數(shù)字孿生配水調(diào)度方案

　　配水調(diào)度包含水量分配和調(diào)度，二者是密切相關(guān)的，水量分配是指將可用水資源分配給不同的用戶或者用途，包括灌溉、生活用水、工業(yè)用水等。水量調(diào)度則是指對水資源進行管理和調(diào)配，使其在時間和空間上得到合理的利用，保證水資源的有效利用。

四信數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺的數(shù)字孿生配水調(diào)度方案

　　傳統(tǒng)信息化配水調(diào)度

　　結(jié)合了線上填報系統(tǒng)、線上配水計劃制定、通過遠程控制對閘泵進行操控并結(jié)合感知設(shè)備對實時的輸配水量進行監(jiān)測，并通過統(tǒng)計圖表對供需水進行統(tǒng)計及分析。

　　在以往的灌區(qū)信息化系統(tǒng)中，配水調(diào)度主要依托往年的歷史經(jīng)驗和檢測站點數(shù)據(jù)進行用水計劃的制定和管理，對整個配水過程缺乏有效的管理，配水過程中的計劃變更等缺乏有效的支撐。

　　數(shù)字孿生配水調(diào)度

　　數(shù)字孿生-灌區(qū)信息化系統(tǒng)中，基于前端視頻、量測站點數(shù)據(jù)，借助數(shù)字模擬，配水預(yù)演、仿真，打造“來水-需水-配水-調(diào)水”的鏈條化管理，有效改變了原來按照設(shè)計和計劃供水的模式，為實現(xiàn)“按需供水，精準(zhǔn)配水，有跡送水，減少棄水”的目標(biāo)提供了科學(xué)手段。

　　02可視化調(diào)度管理

　　灌區(qū)數(shù)字沙盤

　　基于GIS地圖對渠系管網(wǎng)等圖層進行展示，直觀的渠網(wǎng)上各個點位的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、實時視頻數(shù)據(jù)，同時可結(jié)合數(shù)字孿生配水調(diào)度模型相關(guān)數(shù)據(jù)推演，將演算結(jié)果以二維地圖的方式在圖上進行呈現(xiàn)，清晰直觀一目了然。

　　傾斜攝影可視化

　　對于灌區(qū)中的重點渠系河段進行傾斜攝影，并將傾斜攝影和監(jiān)測點位進行結(jié)合，將數(shù)據(jù)與場景融合，更加直觀生動。同時可在場景中疊加一維、二維水動力模型及配水調(diào)度模型，模擬配水調(diào)度及水流演進效果，結(jié)合模型計算的流量值進行呈現(xiàn)，實現(xiàn)配水調(diào)度方案預(yù)演，為管理者實現(xiàn)科學(xué)化配水調(diào)度提供輔助決策。

　　BIM建?？梢暬?/span>

　　通過BIM建模的方式對管道輸配水及泵閘閥等重點配水工程進行手工建模，結(jié)合各項監(jiān)測數(shù)據(jù)和控制狀態(tài)，對灌區(qū)的輸配水進行模擬展示。

　　核心產(chǎn)品

　　四信數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺

　　四信數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺在前端站點測控的基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)渠系和水工建筑模型，應(yīng)用水動力模型、灌區(qū)輸配水策略等，對灌區(qū)輸配水過程、渠系水計量上進行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演，與灌區(qū)配水進行同步仿真，并根據(jù)前端數(shù)據(jù)不斷迭代優(yōu)化，實現(xiàn)對灌區(qū)調(diào)度管理的可視化調(diào)度和渠系水精準(zhǔn)計量。

　　AI智能識別遙測終端機

　　F9164-V300是一款物聯(lián)網(wǎng)AI智能識別遙測終端機，其集遙測終端機功能、視頻錄像機、視頻AI識別水尺讀取算法功能為一體，在數(shù)字孿生灌區(qū)信息化系統(tǒng)中具有數(shù)據(jù)采集、AI識別、視頻監(jiān)控、圖像查看等校核值守功能。

　　閘門遙測終端機

　　閘門遙測終端機是基于4G、LoRa無線網(wǎng)絡(luò)及有線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)閘門遠程控制、本地控制，閘門開度、水位、流量采集，圖像視頻監(jiān)控，具有太陽能供電系統(tǒng)和本地顯示，適用于灌區(qū)中1.2m以下的渠道閘門開、閘門定量開關(guān)控制，并實時閘門的狀態(tài)信息和渠道水信息。

　　雷達一體式流量計

　　雷達一體式流量計是一款基于微波技術(shù)的全自動流量計和RTU采集通訊功能，支持渠道水位和表面流速測量，結(jié)合渠道斷面和渠道流速分布關(guān)系，實現(xiàn)斷面瞬時流量及累計流量計算。適用于灌區(qū)中渠道流態(tài)穩(wěn)定、風(fēng)浪較小、無沖淤變化、不受回水跌水影響，經(jīng)率定驗證點流速與斷面平均流速的關(guān)系穩(wěn)定的斷面。

　　超聲波箱式明渠流量計

　　超聲波箱式明渠流量計具有瞬時多層流速、多維度水位的測量，支持瞬時流量、累計流量的計量。產(chǎn)品主要應(yīng)用在0.5m——1.5m的渠道上，要求測流斷面水位面積關(guān)系穩(wěn)定、流態(tài)穩(wěn)定、無回流漩渦、無明顯沖淤變化、無水草影響、層流速分布有規(guī)律、含沙量小的場景。