丰收背后的“水智慧” | 国信华源数字孪生灌区解决方案

春种一粒粟，秋收万颗子。各地秋收在即，在保障秋粮丰产丰收的过程中，灌区发挥着举足轻重的作用。推动灌区科学高效运作，发挥“水智慧”助力粮食安全增收，国信华源数字孪生灌区解决方案融合现代物联网、云服务、大数据、数字孪生、人工智能等信息化手段，提升灌区管控能力，加快小型灌区智慧化建设，推动大中型灌区高质量发展，促进水资源合理调度与总量控制，科学防御水旱灾害，保证用水安全、防汛安全与工程安全。

建设内容

01 信息化基础设施

建立完善的信息化基础设施，尤其是透彻立体感知体系，对包括水情、雨量、墒情、气象信息、闸门控制信息等在内的多要素进行实时监测。自动采集信息为主，人工采集作为补充，结合行业间共享数据，支持不同时期、不同项目建设、不同设备类型的广泛兼容与海量并发处理，为总调度与各中心提供精准数据支持，实现资源优化配置，及时防范潜在风险。

02 数字孪生信息化平台

数字孪生平台基于信息基础设施，利用数字仿真等技术，对物理流域全要素进行数字映射，并逐步形成数字孪生数据底板；集成耦合多维多时空专业数学模型，构建数字孪生水利模拟仿真平台，支撑灌区全要素预报、预警、预演、预案的模拟分析，完成流域物理流域和数字流域之间的虚拟交互、仿真同步和迭代推演。

数据底板：包含基础数据、监测数据、业务数据、地理空间数据与行业共享数据等，对各类数据进行汇集并清洗转化，搭建统一的数据资源池，同时实现省市之间的数据共享与交换，打破数据壁垒。运用高分卫星、无人机、图片拍摄、水利工程设计图、管网探测等手段，分别建设L1、L2、L3级地理空间数据，完成全域信息采集。

模型库：按照“标准统一、接口规范、快速组装、敏捷复用”建设思路，构建模型库，打造流程化的防洪抗旱和水资源配置调度模型体系，充分利用多源动态信息，提高计算精度。

知识库：基于历史积累的灌区水资源配置调度方案、水库洪水预报调度方案、工程安全知识、历史场景、专家经验等，建立结构化、自优化、自学习的知识图谱架构，为数字孪生提供智能内核，支撑预报调度和水资源管理的正向智能推理与反向溯因分析，为决策提供知识依据。

03 业务应用平台

【灌区一张图】

搭建灌区管理范围数据底板，输水渠/管BIM建模；整合灌区水源工程、监测监控、输配水工程、渠系建筑物等对象形成中心数据库，精心打造灌区一张图。将管理过程全要素信息体现在一张图上，灌区范围、渠/管系分布、监测状态等运行态势一图知全域，联合会商、重大事件联动指挥等，综合态势、决策分析、指挥调度和专题分析可视化、动态化、交互化展示。

【量水测水管理】

结合《灌溉渠道系统量水规范》，将各种量测水方法固化到平台当中，可方便快捷、直观有效地对所在灌区范围内的重要渠（沟）道、闸门等设施水量信息进行计量，取代传统的人工量水测水模式，提高量测水计算精度和效率。

【水资源管理与调配】

通过可视化模型、仿真引擎、供水调度算法模型等技术，结合灌区各水源工程、分水口水资源配置等情况，分析生成灌区需水计划与配水计划，实现灌区水资源时空分配的可视化展示和水资源调配。

【闸阀联调联控】

根据灌区实际需要，可建设全渠道智能联调联控，开发全渠道控制模型算法，可自动地生成调度指令，实时调控运行范围内各级闸门，通过联调联控，实现渠道内水位自动调节、各支斗口按需供水，有效提高灌溉水利用效率。

【灌区移动智能终端】

借助智慧灌区APP、小程序与公众号，个体用户、用水单位以及管理人员可快速了解灌溉进度、供水情况、水费收缴情况等用水信息，极大提高信息获取的便捷度，同时也简化工作人员信息发布、传递、接收、处理的流程，提升工作效率。

【供水调度一体化】

通过APP，用户需水在线申报，管理员在线审核，实现用水申报——用水审核——供水计划——调度指令——调令执行——用户用水的用水需求闭环管理，调度指令与闸阀远控系统无缝衔接实现自动调度一体化。

【公众服务】

通过扫描分水口的工程二维码，支持查看工程基本情况、用水统计、种植作物以及放水计划、放水时间表，做到用水计划早知道，用户可实时在线反馈问题。

【水旱灾害防御“四预”】

依据灌区信息采集系统收集的水情、雨情、墒情、气象等监测数据，对洪涝风险、旱灾风险进行预报预警，预演产汇流过程、泄洪过程、工程调度与灌溉进度，提供用水计划、供水调度、泄洪调度、应急抗旱预案，对灌区水源（水库、河流、山塘等）、灌域范围内的防汛抗旱提供决策支持。

【灌区工程管理】

实现对渠道、渠首、水闸、涵洞、河道、水库、大坝、泵站等工程台账与巡检养护信息的全过程管理，可配合移动终端设备使用，全面反映灌区工程运行状况。

【灌区水费管理】

支持查看水价改革概况、财政补贴、节水奖励、管理面积、水价等基础信息，可实时查看水量与水费，提高灌区水费收取的透明度，促进水量、水价、水费“三公开”，达到高效管理、合理灌溉、节约用水的效果。

【标准化运行管理】

基于工程安全、养护、巡检等业务需求，构建巡查巡检轨迹化、 隐患上报工单化、 维修养护派单化、 隐患处理流程化等灌区运行管理体系，提升工作效率，加强考核监管。结合数字孪生三维场景，从台账式管理到可视化场景式管理。

应用成效

项目案例