智慧水库数字孪生平台

01 项目背景

《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》提出,“十四五”期间,智慧水利建设的重点任务是构建数字孪生流域、建设“2+N”水利智能业务应用体系和完善水利网络安全体系。2023年6月,水利部在黄河小浪底水利枢纽召开数字孪生水利建设现场会,检视数字孪生水利建设阶段进展,发布数字孪生平台暨全国水利一张图2023版,再次声明了数字孪生对智慧水利的作用。


02 项目成果

依托万博维思“W-Max可视化大屏”与“W-Twinsight数字孪生”两大工具,搭建了智慧水库数字孪生平台,构建水利管理一张图,提升数字孪生技术在智慧水利领域的支撑能力,实现一站式运营管理。智慧水库数字孪生平台动态感知库区详情、设备运维、安防调度、供水管理等数据,对物理库区进行库区管理活动全要素、全过程数字化映射,并实现物理库区与数字孪生库区之间的动态、实时数据交互和深度融合。

  整体概览

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整体概览界面呈现水库的基本信息,根据可纳降雨量、未来一定时间段内的降雨量和来水量预测未来3天来水量,结合水库供水情况为防洪调度作准备。支持统计水压、漏水、水位及异常预警事件,方便进行安全研判;根据水库水质、生态基流量以及减少二氧化碳排放量确定生态环境的等级,采取措施保护和提升水域的生态服务功能;进行气象监测,了解气候模式和季节性变化,规划水资源的使用和分配。

主视觉精确标记水库内大坝、溢洪道、放水涵洞等设施的位置,并采用视频弹窗的方式全时监测;对主要事件进行统计,督促水库管理者处理预警。


  库区详情

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库区详情界面全面监测库区水质各项指标,并追踪各监测点水质、水位的变化趋势,为水质污染治理和防洪预案制定提供可靠的数据支持。统计大坝分布类型,从位移和应力两个维度按月分析坝体变化趋势,捕捉坝体变化的细微信号,早期诊断裂缝、位移异常等潜在问题;滚动列表同步展示库区各监测设备的操作详情,及时发现异常、故障或操作错误。

主视觉定位水位、应力、位移、水质监测点,弹窗显示各监测点评分、检测时间和负责人,有利于精准定位问题,帮助了解监测点在不同时间段内的变化趋势,及时联系或向负责人进行责任追溯。

  设备运维

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设备运维界面监测库区闸站、泵站、管理范围、实时总流量的详情,统计各类型设备的分布情况,分析设备故障率,有助于及时发现设备的异常情况,提高水库设备的可靠性、安全性和运行效率。关注设备巡检状态分布、完成情况,显示巡检任务列表,提高巡检效率和精准性,确保水库设备得到及时维护。

主视觉用清晰明了的数字让水库管理者了解设备总数和状态,对水泵、阀门、流量计等各类设备进行打点,直观显示故障及维修中的设备,提醒水库管理者优化设备维护计划。

  安防调度

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安防调度界面对安全事件类型进行统计,支持分析告警数量趋势,查看安全预警事件,管理者可根据分析结果和库区实时监控选择合适的紧急调度预案,并选择调度维修部、安防部、电工部在岗人员,保障库区安全。

主视觉统计各类安全预警事件,采用摄像头和电子围栏共同保障库区安全,当纵向裂纹、水位等指标超出安全值以及未知人员闯入时,平台自动发出预警,管理者可及时响应预警,最大程度上减小安全风险。

  供水管理

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供水管理界面支持通过分析取水和退水情况了解水库各个时段的蓄水量,支持分析小区、企业、消防等用水计划,对用水总量进行考核,从而优化用水计划,满足各单位用水需求,确保水库用水的可持续性和合理性。按月监测取退水情况和各区域取用水量,滚动显示水资源调度方案,管理者可针对用水需求量大的区域选择合适的水资源调度方案。

主视觉监测水量,预测供水天数,对入库泵站和出库泵站进行打点,监测各处水泵的状态、实时流量和运行效率,管理者可及时发现异常情况,优化运行策略,提高水泵的整体效率和寿命,减少因设备问题导致的供水中断风险。

03 关键功能

  实时监测水位和水质

水位和水质的变化和人们的生产、生活息息相关。智慧水库数字孪生平台通过降雨量统计和气象监测预测水位变化趋势,提醒管理者制定防洪防旱应急预案;在水厂打点精准监测水位和水质,确保水源的安全、稳定和高效利用。

  电子围栏入侵检测

水库库区面积庞大,安防人员精力有限,难免有漏网之鱼闯入库区,水库设施损坏也不一定能及时发现。智慧水库数字孪生平台模拟现实在水库周围设置电子围栏,当未知人员闯入、纵向裂纹超过安全值时自动发出预警,节省安防人员的精力,减少人为失误带来的安全隐患。

  水资源调度

无论是日常用水还是防旱,都需要做到合理、及时调度水资源。智慧水库数字孪生平台能够基于水库蓄水量、用水计划以及各地的取水需求进行科学的水资源调度;还能对旱情预警,管理者可以准备水资源调度预案以支援可能到来的灾害。

04 应用场景

  一站式水库运营管理

智慧水库数字孪生平台集成库区详情、设备运维、安防调度、供水管理数据,实现对水库水位水质、水库设备、库区环境等全时域全方位监测,水库管理者站在大屏前就可实现水库运营、安防调度和供水管理。

  水库风险评估与应对

智慧水库数字孪生平台支持分析水位、水质、坝体变化趋势,为可能发生的洪灾旱灾、水质污染、坝体裂缝等风险提供诊断依据。同时,监测取水质检测仪、水泵等设备的故障率,定期巡检,减少设备故障带来的水库风险。

  防洪调度管理

智慧水库数字孪生平台监测可纳降雨量、未来一定时间段内的降雨量和来水量预测未来3天来水量,进行气象监测和水位监测,提醒库区管理者及时制定应急调度预案。



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