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Software Platform Introduction
軟件平臺介紹
水情數(shù)據(jù)治理平臺
數(shù)字孿生流域可視化平臺
數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺
水庫安全運營平臺
城市內澇監(jiān)測預警平臺
水利信息化綜合平臺
智慧河湖平臺
水情數(shù)據(jù)治理平臺
平臺簡介
數(shù)據(jù)治理平臺提供數(shù)據(jù)質量控制、數(shù)據(jù)融合插補、數(shù)據(jù)標準化處理全流程的數(shù)據(jù)治理服務，實現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)的檢出、缺失數(shù)據(jù)的補齊、標準化數(shù)據(jù)的加工，能夠有效提高水情數(shù)據(jù)產(chǎn)品質量，對外提供標準化水情數(shù)據(jù)服務。
系統(tǒng)架構
核心功能
數(shù)據(jù)質控：解決數(shù)據(jù)錯報的問題，由于設備故障或者人為因素會導致報汛數(shù)據(jù)冒大數(shù)、異常負值、超前報汛、基面變更等等問題，數(shù)據(jù)質控通過傳統(tǒng)質控算法與AI結合的方式將異常值進行檢出與剔除，及時捕捉測站漏報、遲報信息，通過對實時報汛數(shù)據(jù)的全面系統(tǒng)治理能夠有效提高數(shù)據(jù)質量
·數(shù)據(jù)融合：對剔除的錯報數(shù)據(jù)以及設備故障的缺報數(shù)據(jù)進行補齊，缺值的插值方式包括水文關系曲線插值、水量平衡反推、日均值補齊、線性(多項式)插值等，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合能夠保證水文時序數(shù)據(jù)的連續(xù)性以及報汛數(shù)據(jù)的完整性
·數(shù)據(jù)標準化：針對外部數(shù)據(jù)需求進行針對性的數(shù)據(jù)加工，如洪水預報、水資源管理、汛限水位監(jiān)管等所需的數(shù)據(jù)類型、頻次、格式均不一致，數(shù)據(jù)標準化可根據(jù)不同數(shù)據(jù)需求進行定制化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工，有效提高數(shù)據(jù)服務的效率與水平
■錯報統(tǒng)計：針對下屬不同報汛單位建立數(shù)據(jù)質量評價體系，統(tǒng)計各報汛單位錯報、漏報、遲報的情況，建立客觀公正的績效評估體系，從源頭上提高數(shù)據(jù)質量
·系統(tǒng)配置：實現(xiàn)數(shù)據(jù)治理規(guī)則的通用化配置，可針對測站數(shù)據(jù)特點定制化算法組合與治理策略
平臺展示
系統(tǒng)優(yōu)勢
·采用傳統(tǒng)質控與新型AI質控相結合的方式，在保證質控效率的同時，實現(xiàn)了可疑數(shù)據(jù)的檢出
·支持一站一策配置算法，確保測站都配置適合質控算法及參數(shù)
·針對缺報漏報數(shù)據(jù)，利用包括機器學習在內的多種算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)插補融合，保證數(shù)據(jù)的完整性
·針對不規(guī)則水情數(shù)據(jù)實現(xiàn)等時段化加工，輸出標準化水情數(shù)據(jù)產(chǎn)品
·基于自主可控信息技術底層架構及標準設計，充分保證平臺信息技術領域的自主可控及數(shù)據(jù)安全
·平臺建設完全遵循《智慧水利總體方案》中規(guī)定的框架設計標準和要求，完全對標新時期智慧水利發(fā)展趨勢和水情工作更高要求
數(shù)字孿生流域平臺
平臺簡介
數(shù)字孿生流域平臺總體架構設計嚴格遵循水利部智慧水利頂層設計及數(shù)字孿生水利工程建設總體框架，結合流域平臺數(shù)字孿生工程發(fā)展現(xiàn)狀和實際需求，形成流域平臺數(shù)字孿生工程建設框架。主要包括物理實體、水利基礎設施、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務應用、標準規(guī)范體系和安全保障體系。
平臺建設以提升預報調度智能化為主線,以“數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準化決策”為路徑，通過數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能、模型云等技術全面推進新技術與業(yè)務的深度融合應用，提高應用水平，實現(xiàn)“數(shù)字孿生場景化應用、預報調度一體化模擬、四預過程智能化決策”，圍繞流域、河道、水庫上游集水區(qū)等重點區(qū)域，以“四預”為全過程決策鏈，場景化打造數(shù)字孿生流域平臺。
系統(tǒng)架構
數(shù)字孿生流域一張圖 洪水災害要素預報 洪水災害風險預警全流域一圖盡覽 實時數(shù)據(jù)監(jiān)控 水庫聯(lián)合調度 實時預警
應用業(yè)務 洪動生級觀 洪水災害仿真預演 基礎信息管理 洪水災害應急預案 流洪影方理 智能預報調度業(yè)務總覽 預報預預報預演 預案制定 預案影響 綜合監(jiān)測 執(zhí)行處置調度預演 預案比選 分析 情勢研判 成效追蹤水利專業(yè)模型 可視化模型 水利知識 水利水庫洪水預報模型 機理分析 自然背景 水利 業(yè)務規(guī)則 歷史場景 對關象聯(lián) 安全保障體系模型平臺 河道洪水演進模型 數(shù)理統(tǒng)計 水利工程 機電 知識平臺 專家經(jīng)驗 預報調度方案 關系
數(shù)字孿生平臺 設備水庫優(yōu)化調度模型 模型混合 流場動態(tài) · · . . .水利 知 知 知 知 知模擬仿 模型管理 場景配置 A仿真設計 知識 識表示 識抽取 識融合 識推理 識存儲數(shù)據(jù)底板 基礎數(shù)據(jù) 監(jiān)測數(shù)據(jù) 數(shù)務據(jù)理池 地理空間數(shù)據(jù) 跨行業(yè)共享數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)聚據(jù)數(shù)據(jù)治理現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)/新建系統(tǒng)數(shù)據(jù)/感知終端數(shù)據(jù)/氣象數(shù)據(jù)/其他共享數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)挖掘 數(shù)據(jù)服務支撐運行環(huán)境 水利感知網(wǎng)
水
小利基礎設施 計算資源 存儲資源 云管理 機房環(huán)境 氣象監(jiān)測·水位監(jiān)測政務云平臺 ·流量監(jiān)測·視頻監(jiān)測》 WIFI 4G/5G 專線 ? 互聯(lián)網(wǎng) ·人工錄入
物理實體 江河湖泊 兒 水利工程 Z 影響區(qū)域 O 治理管理活動對象中
核心功能
·預報：通過水利專業(yè)模型、智能模型、可視化模型等，實現(xiàn)對流域洪水的精細化模擬和快速預報，結合多種預報模式，為后續(xù)防洪超前仿真推演、評估優(yōu)化、指揮調度提供決策依據(jù)
預警：支持數(shù)據(jù)實時及預報多模式預警服務，對水利設施水位、流量等關鍵指標進行實時監(jiān)測和分析，對超閾值指標數(shù)據(jù)自動生成預警報告，并按照預警等級推送給相關責任人
●預演：基于河道一二維水動力模型，實現(xiàn)洪水動態(tài)過程的預演，針對歷史典型洪水、實時洪水、設計洪水進行實景化推演，結合洪水水流特性、淹沒水深、淹沒歷時、影響人口以及可能造成的經(jīng)濟損失時空分布等情況，確定水利工程調度及搶險救災的最優(yōu)方案
·預案：依據(jù)預演確定的方案，綜合考量水利工程最新情況、社會經(jīng)濟情況、人員物資情況，對會商決策進行科學研判，確定相應救援預案措施，提升水災防御能力，減少洪澇災害造成的損失
平臺展示
優(yōu)勢特點
* 自主衛(wèi)星遙感技術、海量實景三維數(shù)據(jù)底板(合作伙伴)
·分布式并行計算、GPU加速，海量多源異構數(shù)據(jù)接入融合能力
·多技術融合與多源數(shù)據(jù)匯聚技術實現(xiàn)數(shù)字孿生“四預”全流程一體化
·預報模型適用性廣、準確性強，參數(shù)率定效率高，模擬結果更接近真實環(huán)境情況
·演進模型具有較強的模擬能力，三角網(wǎng)格作為計算單元,復雜邊界擬合能力強，有限體積法很好的控制計算的穩(wěn)定性和準確性
·基于自主可控信息技術底層架構及標準設計，充分保證平臺信息技術領域的自主可控及數(shù)據(jù)安全
數(shù)字孿生灌區(qū)信息化管理平臺
平臺簡介
數(shù)字孿生灌區(qū)建設是智慧水利建設的重要內容，是提升灌區(qū)建設管理水平的有效手段。數(shù)字孿生灌區(qū)是以物理灌區(qū)為單元、時空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學模型為核心、水利知識為驅動，對物理灌區(qū)全要素和建設運行全過程進行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預演，與物理灌區(qū)同步仿真運行、虛實交互、選代優(yōu)化，實現(xiàn)對物理灌區(qū)的實時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調度的新型基礎設施。
系統(tǒng)架構
核心功能
·數(shù)字孿生灌區(qū)：基于三維引擎、衛(wèi)星地圖及水渠等工程可視化查看各項測點數(shù)據(jù)
·灌區(qū)信息化管理：工程信息、渠系地塊信息和灌區(qū)文件資料信息在線化管理
·監(jiān)測預警通知：對各項指標進行實時預警，支持短信或郵箱等預警通知方式
·遠程控制：可通過平臺遠程控制閘門、泵站等啟閉，結合視頻或三維模型動效提升操作體驗
·節(jié)水用水管控：通過渠道監(jiān)測、水資源配置與控水調度、自動化控制，結合量水與水費計收進行節(jié)水用水管控，并生成用水效率評價、用水效益評價等分析報告
·管養(yǎng)巡檢：通過平臺及APP巡檢及問題處置形成巡檢閉環(huán)
·配水模型：包含來水預報、需求預測、水資源配置等模型，為管理者提供輔助決策支持
平臺展示
水庫安全運營平臺
平臺簡介
水庫安全運營平臺以數(shù)字孿生為基礎，結合洪水四預、專業(yè)模型分析、可視化數(shù)據(jù)監(jiān)測等功能，通過數(shù)據(jù)融合、大數(shù)據(jù)計算、BIM引擎、空間精準評估、多元服務定制等，實現(xiàn)科學化精準水庫管理，打通系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘、提升管理質量，為安全保障建立堅固的數(shù)據(jù)壁壘。
系統(tǒng)架構
依據(jù)標準規(guī)范體系 賦能設施安全運營
核心功能
·可視化監(jiān)測分析：以可視化圖形結合監(jiān)測站點的方式顯示數(shù)據(jù)，更加直觀的呈現(xiàn)監(jiān)測位置及測站數(shù)據(jù)；洪水四預分析：實現(xiàn)洪水預報、預警、預演、預案功能；
① 預報：通過來水量結合地形數(shù)據(jù)，結合洪水預報模型計算洪水峰值及洪水時間② 預警：多級預警設置，多種預警通知方式聯(lián)動，更具人性化與多元化③ 預演：配合各級應急預案體系建設，通過預案控制管理風險，提升管理效率④ 預案：通過地形數(shù)據(jù)結合泄洪方案及演進模型計算，在三維度地圖上預演泄洪方案及淹沒分析水庫專項數(shù)據(jù)分析報表：含庫水位、降水量、浸潤線、大壩位移等專項分析圖表及數(shù)據(jù)相關性、對比性分析能力；
·水庫信息化管理：水庫基礎信息管理，實現(xiàn)水庫風貌展示，支持視頻、圖片、文字介紹的水庫風貌；基礎工程信息管理，按照《SL700-2015水利工程建設與管理數(shù)據(jù)庫表結構及標識符》標準建立基礎信息表，含水庫基礎信息、水庫水文特征、大壩信息及管理人員信息等，實現(xiàn)標準化、規(guī)范化管理；
·設備遠程控制：支持遠程閘門控制，對閘門進行遠程開閘、關閘及閘門開度控制；可遠程控制廣播播報，對播報內容及播報時間等進行遠程控制；支持遠程攝像頭控制，對球機進行云臺控制，對視頻進行遠程抓拍等功能。
·管養(yǎng)巡檢：對水庫的管養(yǎng)巡檢進行管理，實現(xiàn)巡檢軌跡回放、巡檢過程監(jiān)管、巡檢結果記錄及分析等功能，并自動生成巡檢報告，實現(xiàn)智能化巡檢管理。
平臺展示
城市內澇監(jiān)測預警平臺
平臺簡介
城市洪澇預測模型基于氣象數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，緊密耦合城市代表性單元產(chǎn)流模塊、2D水動力匯流模塊、1D水動力匯流模塊，基于城市地形地貌、城市河湖、排水管網(wǎng)等基礎地理數(shù)據(jù)，結合降雨、水情預報等實時驅動信息，可覆蓋區(qū)域產(chǎn)流、地表漫流、管網(wǎng)排水、河道行洪等多過程模擬，實現(xiàn)城市內澇的精準預測。幫助城市管理機構和居民更好地了解城市洪澇的情況，及時采取措施應對洪澇災害。
小區(qū)尺度淹沒模擬\~3km2
小流域山洪模擬～30km2
關鍵區(qū)域網(wǎng)格適應
工作流程
數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)建模
模型應用 模型可視化
實現(xiàn)對氣象數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源的采集和處理，采用數(shù)據(jù)融合技術整合和清洗數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質量和準確性。
利用收集到的多源矢量、柵格數(shù)據(jù)，結合雨水口、排河口等數(shù)據(jù)分布情況，自動建立地表三角網(wǎng)與河網(wǎng)、管網(wǎng)間的拓撲聯(lián)系，實現(xiàn)城市洪澇模型自動化構建。
結合降雨、水情預報等實時驅動信息，通過產(chǎn)流模型、一二維度水動力匯流模型等能力，實現(xiàn)可覆蓋區(qū)域產(chǎn)流、地表漫流、管網(wǎng)排水、河道行洪等多過程的場景模擬，實現(xiàn)城市內澇的精準預測。
以二三維模擬仿真等形式展示模型計算結果的數(shù)據(jù)結構、運行參數(shù)及過程推演，有助于更好地理解和調試模型。
核心功能
覆蓋區(qū)域內澇分析：城市洪澇預測模型具有覆蓋區(qū)域內澇分析的功能，包括城市代表性單元產(chǎn)流模塊、2D水動力匯流模塊、1D水動力匯流模塊等模塊，結合降雨、水情預報等實時驅動信息，實現(xiàn)城市內澇的精準預測。其中，2D水動力匯流模塊可以用于地表淹沒分析，通過模擬雨水在城市地表的流動，可以預測出哪些區(qū)域可能會被淹沒，再通過熱力圖等方式呈現(xiàn)地表淹沒情況，以便于實現(xiàn)城市內澇精準預測
·地下管網(wǎng)狀態(tài)分析：基于城市地形地貌、城市河湖、排水管網(wǎng)等基礎地理數(shù)據(jù)，結合降雨、水情預報等實時驅動信息，跟蹤試點園區(qū)雨水管網(wǎng)運行狀態(tài)，實時計算出所有管道的流量、流速和節(jié)點壓力等水利信息，可對任意管道剖面進行分析，針對異常進行三維可視化呈現(xiàn)，為雨水管網(wǎng)提供科學調度與管理提供依據(jù)
·歷史洪澇事件分析:歷史數(shù)據(jù)分析可以在模型應用層中進行，通過分析歷史洪澇事件的數(shù)據(jù)，可以對模型進行優(yōu)化和改進，提高模型的準確性和可靠性
平臺展示
特點優(yōu)勢
·實時性強
實時獲取降雨、氣象等實測及預報數(shù)據(jù)源，動態(tài)更新模型實時監(jiān)測及預測結果
O 高準確性
采用多源數(shù)據(jù)融合、深度學習算法、降雨反演及短臨預報等技術，提高了城市暴雨洪澇模擬精準度
·高性能算法
依托GPU并行加速的高性能計算能力，可實現(xiàn)城市洪澇情勢的快速推演和可視化呈現(xiàn)
智慧調控
結合人類行為特征分析，精準把握洪澇災害鏈水動力 學特征，確定緊急時刻阻斷何處、何時阻斷，防止災害 損失突變劇增
·先進性
基于清華大學自研的SWES（地表二維水動力匯流模型)+SWMM(暴雨洪水管理模型)水文水動力耦合模型，結合水汽溯源追蹤算法、雷達臨近預報模型工具，實現(xiàn)城市內澇預測結果的精準化，提升短臨預報及時性及滾動預報能力
水利信息化綜合平臺
平臺簡介
水利信息化綜合平臺利用現(xiàn)代化的通信技術、圖像采集處理技術、計算機軟件技術等，對水庫、水電站、灌區(qū)、河流、湖泊、水閘、水壩等水利工程設施的狀態(tài)和工況進行綜合采集和監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)分析、預警通知、應急處置等方式，利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術，提高水利部門的管理效率和社會服務水平。
系統(tǒng)架構
核心功能
·數(shù)據(jù)監(jiān)測：包含水雨情監(jiān)測、水質監(jiān)測、土壤璃情監(jiān)測、滲壓監(jiān)測、滲流監(jiān)測、GNSS監(jiān)測、形變監(jiān)測等多種水利要素，并支持自定義拓展，可查詢實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，并支持人工上報數(shù)據(jù)。
·視頻監(jiān)控：支持實時視頻播放、歷史視頻回放、視頻抓拍、云臺控制、視頻上墻等多種業(yè)務模式。
·預警廣播：支持文本、MP3、預置預警播報、麥克風喊話、聲光預警，可在線設置播報內容及分組預警功能，支持APP控制。本地錄音進行回傳記錄，對設備開箱被盜告警進行實時彈窗提醒。
·工程管理：對流域、河流、湖泊、水庫、水庫大壩、水電站、灌區(qū)、泵站、渠溝道、取水井、水閘等工程進行管理，工程信息維護管理、工程GIS繪制、文件檔案管理等操作。
·運維巡檢：以日歷的方式進行巡檢臺賬展示，結合APP巡檢軌跡和巡檢上報問題進行展示。以檢查項或工程為單位，支持巡檢員及周期巡檢設置。
·遠程運維：平臺支持遠程運維服務，包含對設備在線/離線查看、設備遠程升級、重啟、調試，對設備的工況遠程監(jiān)控等。
業(yè)務應用
平臺展示
智慧河湖平臺
平臺簡介
智慧河湖平臺構建全棧式分層技術架構，以全域數(shù)據(jù)感知、多鏈路網(wǎng)絡傳輸為根基，通過數(shù)據(jù)中心、模型平臺、應用支撐層筑牢技術底座，覆蓋信息管理、水環(huán)境監(jiān)管、數(shù)字孿生河湖等全業(yè)務場景，配套雙保障體系，為河湖治理現(xiàn)代化提供全鏈條數(shù)字化支撐。
系統(tǒng)架構
功能特點
·信息管理：統(tǒng)一管理工程信息與河湖長登記,構建標準化數(shù)據(jù)底座，為河湖治理提供精準數(shù)據(jù)支撐·涉河管理：覆蓋采砂管理、項目審批與岸線管控，實現(xiàn)涉河業(yè)務全流程閉環(huán)，提升監(jiān)管效能·水環(huán)境監(jiān)管：開展水質監(jiān)測、預測預警與潮源分析，精準守護水環(huán)境安全，支撐科學治污·智慧河湖：依托AI智能預警、來水預報與預警廣播，實現(xiàn)風險快速響應，賦能河湖智慧管控·數(shù)字孿生河湖：通過淹沒分析預演與水系數(shù)字沙盤，支撐模擬推演，助力水利決策更科學高效·河湖知識庫：整合文件檔案與治理知識，實現(xiàn)經(jīng)驗沉淀共享，為河湖治理提供智力支撐
業(yè)務應用
平臺展示
典型案例
水庫 Reservoir
水電站 Hydropower Station
山洪災害 Mountain Flood Disaster
灌區(qū)Irrigated Area
河道監(jiān)測 River Monitoring
地質災害 Geological Disaster
城市內澇 UrbanWaterlogging
數(shù)字孿生Digital Twin
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