浪潮智慧水網(wǎng)聚焦數(shù)字孿生水利工程和國家水網(wǎng)建設(shè)，將先進(jìn)的數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)與水利工程建設(shè)相融合，通過構(gòu)建信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺和智能業(yè)務(wù)應(yīng)用，支撐水利工程安全智能分析預(yù)警、防洪興利智能調(diào)度生產(chǎn)運營管理、巡查管護(hù)、綜合決策支持等業(yè)務(wù)，大幅提升水利工程運行管理水平，促進(jìn)水利工程的現(xiàn)代化發(fā)展。

　　國家政策指引

　　1.黨的十八大以來，國家部署推動南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展等重大水利工程建設(shè)，為新時代治水提供了強(qiáng)大思想武器和科學(xué)行動指南。通過實施國家節(jié)水行動、強(qiáng)化水資源剛性約束、全面建立河湖長制、推進(jìn)實施一批跨流域跨區(qū)域重大引調(diào)水工程，我國水資源利用方式實現(xiàn)深層次變革，水資源配置格局實現(xiàn)全局性優(yōu)化，江河湖泊面貌實現(xiàn)歷史性改善。

　　2.2021年9月，《國家“十四五”新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》明確提出要推動大江大河大湖數(shù)字孿生、智慧化模擬和智能業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)。2021年，水利部發(fā)布《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計》《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》《“十四五”期間推進(jìn)智慧水利建設(shè)實施方案》等智慧水利系列文件，明確提出在跨流域重大引調(diào)水工程、跨省重點河湖基本實現(xiàn)水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”。2022年5月，水利部確定56家先行先試單位、94個先行先試項目數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試，包括11個重點水利工程15項，包括三峽、南水北調(diào)、丹江口、小浪底、萬家寨、大藤峽、尼爾基、太浦閘重大水利工程。

　　3.2021年12月，水利部印發(fā)《關(guān)于實施國家水網(wǎng)重大工程的指導(dǎo)意見》《“十四五”時期實施國家水網(wǎng)重大工程實施方案》明確了加快推進(jìn)國家水網(wǎng)重大工程建設(shè)的主要目標(biāo)和主要任務(wù)。2022年05月，水利部印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)省級水網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)意見》指出到2025年，省級水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃體系全面建立，到2035年，省級水網(wǎng)體系基本建成。以自然河湖水系、重大引調(diào)水工程和骨干輸配水通道為綱，以區(qū)域河湖水系連通工程和供水渠道為目，以具有控制性功能的水資源調(diào)蓄工程為結(jié)，加快構(gòu)建“系統(tǒng)完備、安全可靠，集約高效、綠色智能，循環(huán)通暢、調(diào)控有序”的國家水網(wǎng)，協(xié)同推進(jìn)省級水網(wǎng)建設(shè)，全面增強(qiáng)我國水資源統(tǒng)籌調(diào)配能力、供水保障能力、戰(zhàn)略儲備能力。因地制宜完善農(nóng)村供水工程網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)，打通國家水網(wǎng)“最后一公里”。

　　行業(yè)發(fā)展痛點

　　1.信息基礎(chǔ)設(shè)施“算力”欠缺。算力是數(shù)字孿生水利工程高效穩(wěn)定運行的重要支撐，包括計算、通信、存儲、會商等基礎(chǔ)硬件資源。云計算能力不足，面向數(shù)字孿生業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的集中式大量影像信息提取、大數(shù)據(jù)挖掘分析計算、模擬仿真計算等支撐方面缺乏足夠計算能力。存儲資源不夠，高頻監(jiān)測數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、實景數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)輸入輸出的大量圖片、圖像、視頻等數(shù)據(jù)快速增長，需要持續(xù)擴(kuò)容存儲空間和提升處理能力。北斗、5G等新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用剛剛起步，通信傳輸和監(jiān)測站網(wǎng)在極端惡劣環(huán)境下的可靠性不夠，應(yīng)急監(jiān)測裝備能力低，在特大災(zāi)害面前應(yīng)急通信裝備和應(yīng)急搶險通信保障能力嚴(yán)重不足。

　　2.算據(jù)獲取能力亟待提升。算據(jù)是構(gòu)建數(shù)字孿生水利工程的基礎(chǔ)。透徹感知方面，監(jiān)測采集密度和范圍不夠，距離形成天空地一體化、支撐數(shù)字孿生水利工程的智能透徹感知體系還有較大距離。水情工情監(jiān)測、工程安全監(jiān)測的信息采集和監(jiān)測能力明顯不足，利用新型傳感設(shè)備、智能視頻識別、衛(wèi)星無人機(jī)遙感等先進(jìn)技術(shù)手段不夠，數(shù)據(jù)的連續(xù)性、精度和穩(wěn)定性都有待進(jìn)一步提高，缺乏點、線、面協(xié)同感知。數(shù)據(jù)底板方面，水利工程一張圖和專題圖有待完善，缺少重點工程實體模型和場景等；遙感影像、重點渠段大斷面、水下地形等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新及時性不夠；與數(shù)字孿生流域尚未建立有效的數(shù)據(jù)共享交換機(jī)制，缺乏相關(guān)共享數(shù)據(jù)。

　　3.數(shù)學(xué)模型與智能算法仍有不足。面向水利工程調(diào)度運行需要的數(shù)學(xué)模型研發(fā)還不能完全滿足，模型的核心和關(guān)鍵作用體現(xiàn)不夠。模型內(nèi)容方面，功能和性能不完備，模擬精度亟待提高；模型平臺方面，缺少統(tǒng)一集成平臺，模型軟件化程度不高、可擴(kuò)展性和維護(hù)性不足，預(yù)報、預(yù)演和調(diào)度等仍然獨立使用，一體化程度仍有不足；智能化方面，傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的自動化程度不夠，尚未開展大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用；知識平臺方面，尚未構(gòu)建統(tǒng)一有效的知識庫，方案預(yù)案、調(diào)度規(guī)則、歷史案例等仍然分散，與預(yù)報調(diào)度智能化融合還有差距。

　　4.業(yè)務(wù)應(yīng)用智能化水平有待提高。信息技術(shù)和水利工程調(diào)度運行管理業(yè)務(wù)融合不深入，數(shù)據(jù)共享尚未完全打通，信息資源開發(fā)有待提高，不能全流程支撐業(yè)務(wù)工作；數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用不足，智能業(yè)務(wù)管理和綜合決策支持能力弱。先進(jìn)信息技術(shù)在水利業(yè)務(wù)中應(yīng)用水平不高，5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用，模型預(yù)測、模擬仿真和推演尚未實踐，無法為智慧水利工程提供智能“算法”，距離能夠在物理水利工程及其影響區(qū)域的數(shù)字化映射中實現(xiàn)“四預(yù)”功能差距較大。

　　5.網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力有待進(jìn)一步提升。統(tǒng)一威脅監(jiān)測、工控安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全、密碼安全、物聯(lián)網(wǎng)安全等安全防護(hù)措施欠缺；缺乏有效的自動化、智能化的安全運營管理手段來保障數(shù)字孿生水利工程業(yè)務(wù)應(yīng)用的安全運行；水利工程閘站控制系統(tǒng)等的安全可控水平有待提升。

　　浪潮智慧水利工程解決方案聚焦“智算、智感、智腦、智用”四大體系，充分利用數(shù)字孿生、云計算、大數(shù)據(jù)、5G、AIOT、AI等先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)數(shù)字孿生水利工程，實現(xiàn)對物理水利工程全要素和建設(shè)、運行全過程的數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演，虛擬再現(xiàn)真實水利工程，支持與物理水利工程同步仿真運行、虛實交互、迭代優(yōu)化，調(diào)用數(shù)字孿生水利工程提供的算據(jù)、算法、算力等資源，數(shù)字孿生水利工程包括數(shù)字孿生平臺和信息化基礎(chǔ)設(shè)施，典型應(yīng)用調(diào)用數(shù)字孿生水利工程提供的算據(jù)、算法、算力等資源，助力數(shù)字孿生流域建設(shè)和新階段水利高質(zhì)量發(fā)展。具體包括：

　　1.打造數(shù)字孿生水利工程智能感知裝備，實現(xiàn)水利感知層智能化提升。依托5G、邊緣計算、北斗、人工智能等新一代技術(shù)，為工程安全監(jiān)測、輸水調(diào)度監(jiān)測、防汛應(yīng)急監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、機(jī)電設(shè)備監(jiān)測、安防監(jiān)測等業(yè)務(wù)提供“模塊化組合、邊端智能處理、全業(yè)務(wù)流程管理”的“大禹”一體化監(jiān)測平臺，實現(xiàn)設(shè)備管控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)分析、水利工程AI場景智能分析、統(tǒng)一運維功能，突破多要素采集、多場景同時計算、多網(wǎng)絡(luò)并行、多設(shè)備管理的水利難題。

　　2.構(gòu)建數(shù)字孿生水利工程算力平臺，實現(xiàn)智慧統(tǒng)一的基礎(chǔ)環(huán)境。以數(shù)字孿生水利工程建設(shè)所帶來的基礎(chǔ)計算存儲的需求、高性能計算的需求以及人工智能計算、業(yè)務(wù)連續(xù)性保障的需求為核心，以現(xiàn)有資源為基礎(chǔ)，進(jìn)行架構(gòu)升級改造，利用浪潮在AI服務(wù)器、邊緣服務(wù)器、存儲等硬件設(shè)備，以及云平臺方面的技術(shù)優(yōu)勢，充分利舊政務(wù)云、補(bǔ)充新建智慧水利工程引調(diào)水智算平臺，為數(shù)字孿生水利工程建設(shè)提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)環(huán)境和強(qiáng)大的算力支撐。

　　3.構(gòu)建數(shù)字孿生平臺，以數(shù)據(jù)底板、模型庫、知識庫為基礎(chǔ)，利用可視化引擎構(gòu)建中線數(shù)字化應(yīng)用場景、利用模型引擎為業(yè)務(wù)提供“四預(yù)”應(yīng)用支撐，利用知識引擎實現(xiàn)預(yù)案快速檢索、查詢，為實際業(yè)務(wù)應(yīng)用提供知識檢索。一是構(gòu)建數(shù)據(jù)底板，融合水利部建設(shè)的L1級數(shù)據(jù)底板，重點建設(shè)水利工程L2、L3級數(shù)據(jù)底板，實現(xiàn)物理工程全要素和水利治理管理活動全過程基于GIS+BIM+IOT的數(shù)字化映射，為數(shù)字孿生水利工程業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)字化場景，支撐數(shù)字孿生水利工程與物理實體工程的一致性和同步性。二是建設(shè)模型平臺。構(gòu)建并完善水利專業(yè)模型、智能識別模型及可視化模型，以支撐工程輸水調(diào)度、安全監(jiān)測等工作的智慧化模擬。模型庫采用標(biāo)準(zhǔn)化模型接口和調(diào)用規(guī)則，兼容水利部、流域機(jī)構(gòu)等通用模型，具備良好的可擴(kuò)展能力和模型管理能力，通過人機(jī)交互實現(xiàn)相關(guān)模型的構(gòu)建、調(diào)用、管理及升級完善。三是構(gòu)建知識平臺。深入挖掘水利工程預(yù)報調(diào)度方案庫、工程知識庫、業(yè)務(wù)規(guī)則庫等在智慧水利工程業(yè)務(wù)上的應(yīng)用場景，構(gòu)建易于應(yīng)用、動態(tài)優(yōu)化、持續(xù)更新的水利工程知識平臺，為新時期智慧水利工程提供智能“算法”服務(wù)。

　　4.打造數(shù)字孿生水利工程智慧應(yīng)用場景，全面提升水利工程業(yè)務(wù)智能化水平。在數(shù)字孿生水利工程數(shù)據(jù)底板基礎(chǔ)上，充分共享模型庫、知識庫成果，在孿生引擎的驅(qū)動下，以工程安全為核心目標(biāo)，建設(shè)工程安全智能分析預(yù)警、防洪興利智能調(diào)度、生產(chǎn)運營管理、巡查管護(hù)、綜合決策支持等業(yè)務(wù)應(yīng)用，打造數(shù)字化應(yīng)用場景，提升業(yè)務(wù)應(yīng)用智能化水平，為后續(xù)工程發(fā)展提供精準(zhǔn)化決策依據(jù)支撐，推動水利工程高質(zhì)量發(fā)展及數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

　　1.提高客戶業(yè)務(wù)管理水平，避免經(jīng)濟(jì)損失

　　數(shù)字孿生水利工程建設(shè)將大大促進(jìn)水利工程運行管理工作逐步走向運行維護(hù)精細(xì)化、調(diào)度決策智慧化的現(xiàn)代化進(jìn)程，推動水利工程運行業(yè)務(wù)流程優(yōu)化再造和業(yè)務(wù)協(xié)同創(chuàng)新，全面提升水利工程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，提升運行維護(hù)工作的精細(xì)化水平，增強(qiáng)安全風(fēng)險防范能力，降低安全生產(chǎn)事故率，避免經(jīng)濟(jì)損失。

　　2.提升資源集約化、節(jié)省財政費用

　　通過智慧水利工程數(shù)字孿生平臺的建設(shè)，基于統(tǒng)一的信息基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)底板、模型平臺、知識平臺等資源，發(fā)揮信息化、數(shù)字化、智能化技術(shù)在防洪興利調(diào)度、安全監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、設(shè)備監(jiān)測等方面價值，有效地減少重復(fù)建設(shè)、自行運維產(chǎn)生的開支，最大限度地節(jié)約政府財政資金。

　　3.增強(qiáng)水利工程風(fēng)險抵御能力、發(fā)揮更大生態(tài)效益

　　數(shù)字孿生工程為工程運行管理工作提供更全面、更精細(xì)、更準(zhǔn)確、更實時的信息，增強(qiáng)工程安全、水資源調(diào)配、防洪興利調(diào)度、生產(chǎn)運營管理、巡查管護(hù)、綜合決策支持等業(yè)務(wù)預(yù)測研判與管理調(diào)控能力，提升風(fēng)險防范管理水平，增強(qiáng)水利工程調(diào)水保障能力，提升水資源配置和高效利用水平，使水資源配置得到優(yōu)化，對區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，修復(fù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)沿線生態(tài)文明建設(shè)起到積極作用。