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      數字孿生灌區建設技術(shù)導則(試行)

      發(fā)布時(shí)間:2024-06-13瀏覽次數:17
      數字孿生灌區平臺 灌區信息化系統 智慧灌區管理平臺 水情監測 渠道流量監測 閘門(mén)自動(dòng)化控制 水費計收 智慧巡檢 一張圖

      1  范圍

      1.0.1 本文件規定了數字孿生灌區建設的術(shù)語(yǔ)和定義、總則、系統體系架構,信息化基礎設施、數字孿生平臺、業(yè)務(wù)應用平臺、網(wǎng)絡(luò )安全體系、保障體系等的技術(shù)要求。

      1.0.2 本文件適用于指導大型和重點(diǎn)中型灌區的數字孿生灌區的規劃、設計、建設和運行管理等。一般中型灌區的數字孿生灌區建設可參照執行。

      2  規范性引用文件

      下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

      GB/T 15966 水文儀器基本參數及通用技術(shù)條件

      GB/T 21303 灌溉渠道系統量水規范

      GB/T 22240 信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò )安全等級保護定級指南

      GB/T 28714 取水計量技術(shù)導則

      SL 21 降水量觀(guān)測規范要求

      SL 364 土壤墑情監測規范

      SL 551 土石壩安全監測技術(shù)規范

      SL 566水利水電工程水文自動(dòng)測報系統設計規范

      SL 601混凝土壩安全監測技術(shù)規范

      SL 725 水利水電工程安全監測技術(shù)規范

      SL 766 大壩安全監測系統鑒定技術(shù)規范

      SL 768 水閘安全監測技術(shù)規范

      SL/T 213 水利對象分類(lèi)與編碼總則

      SL/T 803 水利網(wǎng)絡(luò )安全保護技術(shù)規范

      SL/T 809 水利對象基礎數據庫表結構及標識符

      3  術(shù)語(yǔ)和定義

      下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

      3.1 數字孿生灌區 Digital twin irrigation district

      以物理灌區為單元、時(shí)空數據為底座、數學(xué)模型為核心、水利知識為驅動(dòng),對物理灌區全要素和建設運行全過(guò)程進(jìn)行數字映射、智能模擬、前瞻預演,與物理灌區同步仿真運行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化,實(shí)現對物理灌區的實(shí)時(shí)監控、發(fā)現問(wèn)題、優(yōu)化調度的新型基礎設施。

      3.2 數字孿生平臺 Platform of digital twin

      由數據、模型、知識等資源及管理、表達、驅動(dòng)這些資源的引擎組成的服務(wù)平臺,提供在網(wǎng)絡(luò )空間虛擬再現真實(shí)水利工程能力,為灌區水資源配置和供用水智能調度、防汛抗旱智能調度等業(yè)務(wù)應用提供支撐。

      3.3 數據底板 Data base

      由地理空間數據、基礎數據、監測數據、業(yè)務(wù)管理數據、外部共享數據等構成的數字孿生灌區工程算據基礎。按照地理空間數據精度和建設范圍,數據底板可劃分為L(cháng)1、L2、L3級。

      3.4 微服務(wù) Microservices

      以專(zhuān)注于單一責任與功能的小型功能區塊為基礎,利用模塊化的方式組合出復雜的大型應用程序,各功能區塊使用與語(yǔ)言無(wú)關(guān)的API(應用程序編程接口)集相互通信的一種軟件架構風(fēng)格。

      4  總則

      4.1 數字孿生灌區建設應遵循《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設的指導意見(jiàn)》《智慧水利建設頂層設計》《“十四五”智慧水利建設規劃》《數字孿生流域共建共享管理辦法(試行)》《數字孿生流域建設技術(shù)大綱(試行)》《數字孿生水利工程建設技術(shù)導則(試行)》《水利業(yè)務(wù)“四預”基本技術(shù)要求(試行)》《“十四五”數字孿生流域建設總體方案》等要求,與智慧水利和數字孿生流域、數字孿生水利工程等相關(guān)技術(shù)要求保持一致。

      4.2 數字孿生灌區建設應遵循以下原則:

      1 需求牽引、應用至上。結合灌區管理實(shí)際,深入分析灌區業(yè)務(wù)管理需求,因地制宜開(kāi)展基礎設施和應用平臺建設;強化管理平臺應用,支撐強化灌區管理。

      2 統籌謀劃、分步實(shí)施。結合灌區實(shí)際,謀劃頂層設計,明確建設目標和建設內容,急用先建、分步實(shí)施。

      3 整合共享、集約建設。按照“整合已建、統籌在建、規范新建”的要求,注重信息化資源整合與共建共用,充分挖掘和利用現有的信息采集、網(wǎng)絡(luò )通信、計算存儲等基礎設施及互聯(lián)網(wǎng)云平臺等基礎設施,避免重復建設。

      4 融合創(chuàng )新、先進(jìn)實(shí)用。緊密?chē)@灌區業(yè)務(wù)和功能需求與新一代信息技術(shù)融合創(chuàng )新,強化云計算、大數據數字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、區塊鏈等信息技術(shù)應用,賦能灌區水資源配置與供用水調度、防汛抗旱等主要業(yè)務(wù)。

      5 整體防護、安全可靠。按照相關(guān)法律法規和標準規范要求,構建安全可靠的網(wǎng)絡(luò )安全體系,保障網(wǎng)絡(luò )等基礎設施、數據和信息系統的安全。

      4.3 數字孿生灌區建設應在信息化建設基礎上,強化信息感知、決策支持、資源共享、泛在服務(wù)等體系構建;聚焦智能化調度,以數字化場(chǎng)景、智能化模擬、精準化決策為路徑,大力推進(jìn)灌區數字化、監控自動(dòng)化、調度智能化建設,提升預報、預警、預演、預案(“四預”)能力和智能管理水平。

      4.4 數字孿生灌區建設近期宜重點(diǎn)加強信息化基礎設施建設、強化業(yè)務(wù)應用,因地制宜開(kāi)展典型區域灌區數字孿生建設,提升灌域預報、預警、預演、預案(“四預”)能力;中期宜重點(diǎn)擴大數字孿生灌區建設范圍,顯著(zhù)提升“四預”能力和智能調度水平。

      5  系統體系架構

      5.1 系統架構

      5.1.1 數字孿生灌區是在實(shí)體工程基礎上數字化虛擬實(shí)現。實(shí)體工程宜主要包括水源工程,?。ㄒ┧こ?,泵站工程,輸配水渠(管)道、田間灌溉渠系、退(排)水渠(溝)及其建筑物。

      5.1.2 數字孿生灌區建設宜包括信息化基礎設施、數字孿生平臺、業(yè)務(wù)應用平臺、網(wǎng)絡(luò )安全體系、保障體系等。典型數字孿生灌區系統架構如圖1所示。

       圖片12.png

      圖1  典型數字孿生灌區系統架構圖

      5.2 系統組成

      5.2.1 信息化基礎設施主要包括立體感知體系、自動(dòng)控制系統、支撐保障體系,為灌區數據采數據傳輸存儲、分析計算、系統部署、應用支撐、設備運行等提供基礎支撐。

      5.2.2 數字孿生平臺包括數據底板、模型庫、知識庫等。數據底板為模型平臺和知識平臺提供算據;模型平臺和知識平臺為典型應用提供算法。其中,數據底板包括數據資源、數據模型和數據引擎,模型平臺包括水利模型、智能識別模型、可視化模型和模擬仿真引擎,知識平臺包括多年運行管理經(jīng)驗凝練成的專(zhuān)家經(jīng)驗和業(yè)務(wù)規則。

      5.2.3 業(yè)務(wù)應用平臺宜包括信息管理、水資源配置與供用水調度、自動(dòng)控制、防汛抗旱、工程管理、量水與水費計收、灌區一張圖管理等主要業(yè)務(wù)模塊。水資源配置與供用水調度、防汛抗旱等模塊可在構建數字孿生平臺基礎上,增強監測預警能力、建立高保真數字模型、實(shí)現精準高效仿真預演、推進(jìn)智能化調度控制。

      5.2.4 網(wǎng)絡(luò )安全體系宜包括組織管理、安全技術(shù)、安全運營(yíng)、監督檢查、數據安全等。

      5.2.5 保障體系運行維護系統宜包括管理制度、運維保障、標準規范等。

      6  信息化基礎設施

      6.1立體感知體系

      6.1.1 一般要求

      6.1.1 .1灌區應基于地形條件和管理需求,利用3S、智能識別、多媒體、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等現代信息技術(shù),匯集多種類(lèi)型的傳感終端,構建“天空地”一體的透徹感知體系,實(shí)現全時(shí)空的泛在感知。

      6.1.1.2 灌區數字孿生工程建設應充分共享數字孿生流域和數字孿生工程監測感知數據,科學(xué)規劃監測感知體系,擴展監測項目,加大監測密度,提高監測頻次,為數據底板提供全要素實(shí)時(shí)感知數據。

      6.1.1.3 監測儀器設備選型應根據現場(chǎng)地形地質(zhì)條件、工程狀況、精度要求、類(lèi)似工程經(jīng)驗確定。監測信息宜采用自動(dòng)采集傳輸方式獲取。

      6.1.2水情監測

      6.1.2 .1 應根據灌區所在地域和規模、渠道特點(diǎn)以及水量調配、用水管理的要求,在主要?。ㄒ┧?、配水口、分水口、退水口、用水管理分界點(diǎn)等用水計量斷面設置量水監測站。

      6.1.2.2 量水監測的基本要素為水位、流速和流量,監測站點(diǎn)布設應符合GB/T28714、GB/T21303的規定。

      6.1.2.3 量水儀器基本參數及通用技術(shù)應符合GB/T15966的有關(guān)規定。

      6.1.2.4 應考慮設備設施的適用范圍、量測精度、水流條件、水頭損失、抗干擾性,合理選用量水方法。

      6.1.2.5 根據灌區管理需求,可在?。ㄒ┧?、退水口等開(kāi)展水質(zhì)監測。

      6.1.3 工情監測

      6.1.3.1 工情監測宜覆蓋水源工程,?。ㄒ┧こ?,泵站工程,輸配水渠(管)道、田間灌溉渠系、退(排)水渠(溝)及其建筑物,以及渠系工程中的機電設備、金屬結構設備、管理設施等。

      6.1.3.2 工情信息可采用儀器設備監測、視頻監控、無(wú)人機巡航、人工巡查等方式進(jìn)行采集。

      6.1.3.3 工程運行信息宜監測閘(閥)門(mén)開(kāi)度、荷載、過(guò)流量、啟閉時(shí)間,泵站運行工況,泵站流量、實(shí)時(shí)負荷、啟停時(shí)間等。

      6.1.3.4 工程安全信息宜監測水庫大壩、水閘、渡槽、渠道及渠系建筑物、堤防工程等的變形、滲流、應力應變等。監測點(diǎn)位、布置、頻次等應符合SL551、SL601、SL725、SL766、SL768等的規定。

      6.1.4 農情監測

      6.1.4.1 農情信息監測宜包括種植結構、作物需耗水、實(shí)際灌溉面積、土壤墑情或田間水層、作物長(cháng)勢等的監測。在充分共享相關(guān)部門(mén)農情信息的基礎上,可補充布設農情信息監測點(diǎn)。

      6.1.4.2 土壤墑情監測站配置應符合SL364的規定,稻田水層深度宜采用水位傳感器監測。

      6.1.4.3 根據灌區實(shí)際需求,可采用衛星遙感、無(wú)人機監測等方式開(kāi)展灌區種植結構、作物需耗水、灌溉面積、作物長(cháng)勢與產(chǎn)量以及墑情等信息監測。

      6.1.5 氣象監測

      6.1.5.1 根據管理需要,在充分共享相關(guān)部門(mén)氣象信息的基礎上,可布設氣象站或雨量站。

      6.1.5.2 氣象站監測參數宜包括降雨量、溫度、相對濕度、大氣壓強、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射等,布設的位置、密度應符合SL566的規定。

      6.1.5.3 降雨量觀(guān)測應符合SL21的規定。

      6.2  自動(dòng)控制系統

      6.2.1 灌區自動(dòng)控制管理系統宜涵蓋?。ㄒ┧?、輸配水、退(排)水自動(dòng)控制系統和田間自動(dòng)灌溉控制系統。

      6.2.2 ?。ㄒ┧?、輸配水及退(排)水自動(dòng)控制系統可根據系統下達指令,實(shí)現水泵、水閘、閥門(mén)等的自動(dòng)控制。

      6.2.3 田間自動(dòng)灌溉控制系統可根據系統下達的灌溉指令或事先設置的程序,實(shí)現田間灌溉和排水的水泵、水閘、閥門(mén)等的自動(dòng)控制。

      6.0.4 閘門(mén)自動(dòng)控制宜包括閘門(mén)開(kāi)度、閘前/后水位、閘門(mén)上/下限位、動(dòng)力電壓/電流、視頻等監測設備,應配備安全網(wǎng)關(guān)、VPN設備。

      6.2.5 泵站控制系統宜包括壓力、溫度、流量及泵前水位等監測設備,應配備安全網(wǎng)關(guān)、VPN設備。

      6.2.6 閥門(mén)控制系統宜包括電動(dòng)/電磁閥門(mén)、流量計、閥門(mén)控制器等,可采用有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)方式,支持遠程/現地控制閥門(mén)啟閉。

      6.2.7 控制系統應配置RTU或PLC,采用專(zhuān)線(xiàn)/互聯(lián)網(wǎng)傳輸方式連接,并具備數據自動(dòng)上報、故障報警等功能。

      6.3 支撐保障體系

      6.3.1 一般要求

      6.3.1.1 支撐保障體系宜建設系統基礎軟件、應用支撐平臺、數字孿生平臺、調度中心、信息傳輸與通訊網(wǎng)絡(luò )、數據存儲與信息管理等相關(guān)內容。

      6.3.1.2 應用支撐平臺宜采用微服務(wù)架構,實(shí)現防汛抗旱、水資源調配、工程管理等業(yè)務(wù)應用。

      6.3.1.3 空間分析軟件、數據庫軟件等基礎軟件宜采用自主可控技術(shù)的國產(chǎn)化軟件。

      6.3.1.4 應具備共享接入相關(guān)部門(mén)發(fā)布的水文、氣象、農情、汛情等信息的能力。

      6.3.2 應用支撐平臺

      6.3.2.1 完善基礎組件,包括統一認證、統一授權、統一門(mén)戶(hù)、單點(diǎn)登陸、搜索引擎、資源訪(fǎng)問(wèn)、服務(wù)總線(xiàn)、工作流管理、表單管理、業(yè)務(wù)集成、消息服務(wù)、規則引擎、信息交換、運維監控、日志采集、協(xié)同工具、數據分析、可視化、移動(dòng)設備支持、容器管理等。

      6.3.2.2 灌區應建設支持多網(wǎng)絡(luò )多協(xié)議接入的物聯(lián)網(wǎng)平臺,內容包括連接管理、設備管理、數據管理、業(yè)務(wù)支撐以及系統管理,提供從設備接入到數據推送全流程能力。

      6.3.3 調度中心

      6.3.3.1 調度中心包括會(huì )商中心、數據機房、通訊網(wǎng)絡(luò )和安全設施。

      6.3.3.2 充分利用云計算、虛擬現實(shí)等技術(shù),宜采用“云網(wǎng)合一、云數聯(lián)動(dòng)”構架,建成數字孿生灌區專(zhuān)屬基礎設施。

      6.3.4 信息傳輸與通訊網(wǎng)絡(luò )

      6.3.4.1 灌區信息傳輸系統主要包括測站與分中心(或中心)、分中心與中心之間的通信系統,應充分考慮信息的分級存儲、分層管理、傳輸的負載均衡等技術(shù)措施。

      6.3.4.2 灌區宜構建覆蓋全灌域取水口、分水口、排水口的閘、閥、泵監控站點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現傳感信息和控制指令的自動(dòng)傳輸。

      6.3.4.3 需要實(shí)施自動(dòng)(智能、遠程)控制的水源取水閘、涉及群眾生命財產(chǎn)安全的泄洪閘、用于渠道輸水控制的節制閘以及重要的分水閘應采用控制專(zhuān)網(wǎng)。

      6.3.4.4 灌區宜自建或租用運營(yíng)商通訊網(wǎng)絡(luò ),接入上級水行政主管部門(mén)的水利專(zhuān)網(wǎng),實(shí)現與上級水行政主管部門(mén)的信息共享。

      6.3.5 數據存儲與信息管理

      6.3.5.1 灌區應建立統一編碼、高效屬性識別的數據庫,灌區數據庫設計與開(kāi)發(fā)應符合SL/T213、SL/T809相關(guān)規定。

      6.3.5.2 灌區數據庫宜分為基礎數據庫、監測數據庫、業(yè)務(wù)數據庫和空間數據庫。數據底板建設應符合本文件7.1的規定。

      6.3.5.3 應充分共享數字孿生流域和數字孿生水利工程計算存儲資源基礎上,聚焦灌區運行管理模擬仿真和推演分析等要求,采用自建、共享等方式,科學(xué)規劃和建設云網(wǎng)融合、邏輯集中的計算存儲環(huán)境,支撐數字孿生灌區高保真模擬運行。

      6.3.5.4 計算存儲應包括基礎計算存儲、高性能計算、人工智能計算、災備系統等。

      7 數字孿生平臺

      7.1  數據底板

      7.1.1 在數字孿生流域和數字孿生工程數據底板基礎上,統籌數字孿生灌區模型平臺、知識庫、業(yè)務(wù)應用等數據需求,匯聚和補充數字孿生灌區相關(guān)數據,共享其他部門(mén)或行業(yè)數據。

      7.1.2  應按照基礎數據、監測數據、業(yè)務(wù)管理數據、地理空間數據的分類(lèi)方式,建設灌區數據底板。

      7.1.3  應按照已有水利對象編碼標準,按照統一數據標準,匯聚多源異構數據,實(shí)現數據融合。

      7.1.4  應按照《數字孿生流域建設技術(shù)大綱(試行)》《數字孿生水利工程建設技術(shù)導則(試行)》有關(guān)要求,建設數字孿生灌區數據模型和數據引擎。

      7.2  模型平臺

      7.2.1  水利專(zhuān)業(yè)模型

      7.2.1.1  應在充分共享數字孿生流域和數字孿生水利工程專(zhuān)業(yè)模型的基礎上,補充完善灌區專(zhuān)題模型,構建灌區水利專(zhuān)業(yè)模型庫,支撐灌區模擬仿真和推演分析。

      7.2.1.2  灌區水利專(zhuān)業(yè)模型宜包括灌區專(zhuān)題、水文、水資源、水力學(xué)、水工程調度、水生態(tài)環(huán)境等模型,可按需建設泥沙動(dòng)力學(xué)、水工程安全等模型。

      7.2.1.3  灌區專(zhuān)題模型應包括作物需耗水模型,土壤水動(dòng)力學(xué)模型、排水模型等。

      7.2.1.4  水文模型應包括蓄水工程匯水區降雨預報,灌區范圍內暴雨預報模型,骨干渠(溝)道和蓄水工程洪水預報模型,可按需建設骨干渠道沿線(xiàn)冰凌預報模型等。

      7.2.1.5  水資源模型應包括調蓄工程、輸配水渠(溝)道斷面徑流預報模型,工業(yè)和城鄉供水等對象需水預測模型,水源可供水量分析模型等。

      7.2.1.6  水力學(xué)模型應包括水源工程、輸水渠道水力學(xué)模型,有壓管道瞬變流計算模型,可按需建設骨干渠道冰動(dòng)力學(xué)模型等。

      7.2.1.7  水工程調度模型應包括灌溉、供水、防洪等多目標聯(lián)合調度模型,水污染、特殊干旱、工程事故等突發(fā)事件應急調度模型等。

      7.2.1.8  水生態(tài)環(huán)境模型宜包括水源與輸配水渠道水質(zhì)模擬、水質(zhì)預測模型,突發(fā)水污染輸移擴散、溯源分析模型等。

      7.2.2  智能識別模型

      7.2.2.1  在充分共享數字孿生流域和數字孿生水利工程智能識別模型的基礎上,應按照《數字孿生流域建設技術(shù)大綱(試行)》《數字孿生水利工程建設技術(shù)導則(試行)》有關(guān)要求,結合灌區業(yè)務(wù)應用實(shí)際需要補充構建智能識別模型庫。

      7.2.2.2  智能識別模型庫宜包括遙感識別、視頻識別、音頻識別等模型。

      7.2.3 可視化模型

      7.2.3.1  在充分共享數字孿生流域和數字孿生水利工程可視化模型的基礎上,應按照《數字孿生流域建設技術(shù)大綱(試行)》《數字孿生水利工程建設技術(shù)導則(試行)》有關(guān)要求,結合灌區業(yè)務(wù)應用實(shí)際需要補充構建可視化模型庫。

      7.2.3.2  可視化模型構建對象宜包括蓄水工程、?。ㄒ┧こ?、灌區輸配水和排水工程和地理背景。

      7.2.3.3  可視化模型宜在滿(mǎn)足仿真模擬、綜合展示、業(yè)務(wù)管理等的前提下,建立多細節層次模型。

      7.3  知識庫

      7.3.1  在充分共享數字孿生流域和數字孿生水利工程知識庫的基礎上,應按照《數字孿生流域建設技術(shù)大綱(試行)》《數字孿生水利工程建設技術(shù)導則(試行)》有關(guān)要求,結合灌區灌溉管理業(yè)務(wù)特點(diǎn)和知識需求,構建灌區預報方案、業(yè)務(wù)規則、歷史場(chǎng)景和調度方案等知識及知識引擎。

      7.3.2  預報方案知識宜包括水源來(lái)水、灌區需耗水等預報模型及參數。宜共享數字孿生流域和數字孿生水利工程相關(guān)預測預報方案基礎上,結合灌區用水調度需求,補充相關(guān)斷面的預報方案,并結合預報效果及專(zhuān)家經(jīng)驗對預報方案知識進(jìn)行更新融合。

      7.3.3  業(yè)務(wù)規則知識宜包括水資源調配、灌溉制度擬定、防汛抗旱排澇、安全運行監控等業(yè)務(wù)的風(fēng)險預警研判規則。宜共享數字孿生流域和數字孿生水利工程相關(guān)風(fēng)險預警研判規則基礎上,結合灌區用水調度預警需求,補充相關(guān)防汛抗旱排澇、水源供水短缺風(fēng)險等預警研判規則。

      7.3.4  歷史場(chǎng)景知識宜包括水資源配置與供用水調度、防汛抗旱、應急事件等歷史場(chǎng)景,包括場(chǎng)景特征、處置過(guò)程及效果、處置經(jīng)驗等內容,支撐相似場(chǎng)景的快速查找匹配,支撐預案預演模擬。

      7.3.5  調度方案知識宜聚焦多目標綜合調度要求,結合灌區共用水調度相關(guān)制度、規范、手冊及專(zhuān)家經(jīng)驗等知識來(lái)源,利用模擬預演優(yōu)化等手段,構建灌區多業(yè)務(wù)聯(lián)合的調度處置預案、方案。應對調度方案的執行效果進(jìn)行評價(jià),根據評價(jià)結果進(jìn)行調度方案知識的動(dòng)態(tài)更新與融合。

      7.3.6  灌區知識引擎應具有灌區知識表示、抽取、融合、推理和存儲等功能,面向灌區多目標綜合調度需求,重點(diǎn)強化多領(lǐng)域知識關(guān)聯(lián)和綜合推理、推薦。

      8  業(yè)務(wù)應用平臺

      8.1 一般要求

      8.1.1 灌區信息管理平臺宜建設信息管理、水資源配置與供用水調度、自動(dòng)控制、防汛抗旱、工程管理、量水與水費計收、灌區一張圖管理等主要業(yè)務(wù)模塊。灌區根據管理需求,可建設數字沙盤(pán)應用模塊等。

      8.1.2 結合數字孿生工程建設,可開(kāi)發(fā)典型區域水資源配置與供用水調度、防汛抗旱等智能業(yè)務(wù)模塊。

      8.2 主要業(yè)務(wù)應用

      8.2.1 信息管理模塊宜包括對水雨情、工情、農情,以及視頻、遙感等監測數據,人工錄入數據,外部共享數據以及加工生成數據等信息的管理。應具有查詢(xún)?yōu)g覽、統計分析等功能。

      8.2.2 水資源配置與供用水調度管理模塊宜具有灌區來(lái)水、需耗水和水資源平衡分析,配水方案和調度方案制定,以及指令上傳下達等功能。

      8.2.3 自動(dòng)控制模塊宜具有對各閘門(mén)、閥門(mén)、泵站等設施設備進(jìn)行升/開(kāi)控制、降/??刂?、定水位、定閘位、定流量控制等功能。

      8.2.4 防汛抗旱模塊宜具有旱澇監測評估、應急調度、災害預警等功能。

      8.2.5 工程管理模塊宜具有灌區工程基本信息、工程建設、運行管理、巡檢養護等信息管理功能。根據需要可生成水利工程二維碼標識,方便水利工程屬性信息查詢(xún)。

      8.2.6 量水與水費計收模塊宜具有水價(jià)管理、水量計量、水費計收、供水效益分析等功能。

      8.2.7 灌區一張圖管理模塊宜具有基于二、三維電子地圖對工程基本信息、監測信息、巡檢信息,配水調度、水量計量、水費計收、防汛抗旱等信息管理功能。

      8.3 典型智能業(yè)務(wù)應用

      8.3.1 灌區應在典型區域數字孿生水利工程建設基礎上,完善數據底板、模型庫、知識庫,建設具有數字映射、智能模擬、前瞻預演功能的孿生引擎,開(kāi)展水資源配置與供用水調度、防汛抗旱等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的智能化應用。

      8.3.2 水資源配置與供用水智能調度模塊應具備下列功能:

      1 在水資源配置與供用水調度管理模塊應用基礎上,融合氣象及來(lái)水預報、需耗水預測、流域及工程實(shí)時(shí)雨水情、工程運行、工程管理等信息,實(shí)現與真實(shí)環(huán)境同步變化同步更新。

      2 以作物需耗水預測為基礎,以土壤含水量或田間水層深度預報為核心,利用水利專(zhuān)業(yè)模型演算,精準預報和預測適宜的灌水時(shí)間和灌水量。

      3 根據預測的灌水時(shí)間和灌水量,以及來(lái)水預報,結合工程供水能力(灌溉模型),利用群集用水多目標決策模型確定水源配置方案。

      4 根據水源配置方案進(jìn)行輸配水仿真模擬,計算灌域各級渠道用水和灌溉進(jìn)度等信息,優(yōu)化制定供用水調度方案。

      5 根據水雨情、工情和農情實(shí)時(shí)數據分析,對供用水調度方案適時(shí)修正。

      8.3.3 防汛抗旱智能調度模塊應具備下列功能:

      1 在防汛抗旱模塊應用基礎上,融合氣象及來(lái)水預報、流域及工程實(shí)時(shí)雨水情、工程運行、工程管理等信息,實(shí)現與真實(shí)環(huán)境同步變化同步更新。

      2 利用水文氣象耦合、概率預報、大數據、人工智能等技術(shù),實(shí)現汛旱情精準預報預警。

      3 統籌防洪、供水、發(fā)電、生態(tài)用水等調度目標,根據調度方案,調用來(lái)水預報、洪水演進(jìn)或旱情態(tài)勢分析研判等水利專(zhuān)業(yè)模型及調度規程、歷史洪水或干旱等相關(guān)知識,對洪水淹沒(méi)影響、工程泄流應用或應急抗旱、水量調度等場(chǎng)景進(jìn)行模擬預演。

      4 根據多方案推演結果,優(yōu)化生成防汛抗旱預案。

      5 根據水雨情、工情和農情實(shí)時(shí)數據分析,對防汛抗旱預案適時(shí)修正。

      9 網(wǎng)絡(luò )安全體系

      9.1 一般要求

      9.1.1 應依據SL803/T等標準規范,構建完善的網(wǎng)絡(luò )安全組織管理體系、安全技術(shù)體系、安全運營(yíng)體系和監督檢查體系,加強數據安全保護,全面保障數字孿生灌區系統安全和數據安全。

      9.1.2 應充分利用國產(chǎn)軟硬件、商用密碼以及網(wǎng)絡(luò )安全新技術(shù),不斷提升數字孿生灌區安全防護水平。

      9.2 組織管理

      9.2.1 應落實(shí)網(wǎng)絡(luò )安全管理機構和人員,建立網(wǎng)絡(luò )安全責任制,明確網(wǎng)絡(luò )安全管理機構、落實(shí)安全責任。

      9.2.2 應建立供應鏈安全管理制度,嚴格軟硬件供應商、開(kāi)發(fā)單位、設計單位、集成單位、運行維護單位和人員的管理;優(yōu)先采購安全可信的網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品和服務(wù),采購網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品和服務(wù)可能影響國家安全的,應按照國家網(wǎng)絡(luò )安全規定進(jìn)行安全審查。

      9.3 安全技術(shù)

      9.3.1 應按照網(wǎng)絡(luò )安全等級保護相應等級要求開(kāi)展安全物理環(huán)境、安全通信網(wǎng)絡(luò )、安全區域邊界和安全計算環(huán)境建設。存在工控系統、云計算環(huán)境、移動(dòng)互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)應用的,應在以上基礎上分別落實(shí)工控系統、云與虛擬化、移動(dòng)互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)擴展安全要求。

      9.3.2 應通過(guò)安全數據采集、多源數據關(guān)聯(lián)分析、威脅情報聯(lián)動(dòng)等手段,準確發(fā)現識別網(wǎng)絡(luò )威脅和內部脆弱性,強化監測預警能力。

      9.3.3 宜具備網(wǎng)絡(luò )安全事件研判分析、事件響應處置、應急預案管理和網(wǎng)絡(luò )安全設備或系統管理功能的網(wǎng)絡(luò )安全應急決策處理能力。

      9.4 安全運營(yíng)

      9.4.1 應對各類(lèi)安全資源進(jìn)行有效的管理控制,從威脅預防、威脅防護、安全監測、響應處置等方面,建立閉環(huán)的安全運營(yíng)體系。

      9.4.2 應加強系統權限管控,強化威脅防護,持續開(kāi)展安全監測,及時(shí)處置安全應急響應等。

      9.5 監督檢查

      9.5.1 應強化網(wǎng)絡(luò )安全監督檢查,定期對系統進(jìn)行管理和技術(shù)的安全檢測評估,掌握風(fēng)險漏洞情況,及時(shí)處置。

      9.5.2 應主動(dòng)配合公安機關(guān)、網(wǎng)信管理部門(mén)、上級單位等單位部門(mén)組織開(kāi)展的網(wǎng)絡(luò )安全監督檢查。

      9.6 數據安全

      9.6.1 應開(kāi)展數據分類(lèi)分級,識別和建立一般、重要、核心業(yè)務(wù)數據清單,嚴格權限資源控制。

      9.6.2 應充分利用密碼技術(shù)等手段,確保重要業(yè)務(wù)數據的靜態(tài)存儲安全和動(dòng)態(tài)傳輸安全,不被非法訪(fǎng)問(wèn)、竊取、刪除、修 改等。

      9.6.3 應采用身份鑒別、訪(fǎng)問(wèn)控制、安全傳輸、操作抗抵賴(lài)、過(guò)程追溯等技術(shù)確保數據交換共享過(guò)程安全。

      9.6.4 應規定數據最小化訪(fǎng)問(wèn)原則,不同網(wǎng)絡(luò )區域之間的數據 共享應采用網(wǎng)閘,應嚴格重要數據的訪(fǎng)問(wèn)范圍,采用數據庫審計對數據庫操作進(jìn)行記錄分析研判。

      9.6.5 應定期對關(guān)鍵業(yè)務(wù)數據進(jìn)行備份,實(shí)現重要數據備份與恢復。

      10  保障體系

      10.0.1 圍繞灌區業(yè)務(wù)應用,銜接實(shí)體工程、信息化基礎設施、數字孿生平臺、業(yè)務(wù)應用平臺、網(wǎng)絡(luò )安全體系、保障體系的相關(guān)組織機構、人員,建立數據、設施、運維、應用等方面的管理制度。

      10.0.2 圍繞信息化基礎設施、數字孿生平臺、業(yè)務(wù)應用平臺等運維管理需求,利用移動(dòng)互聯(lián)、可視化、大數據等新技術(shù),構建一體化綜合智慧運維系統,實(shí)現運維對象全覆蓋、運維人員全覆蓋、運維流程全覆蓋。

      10.0.3  遵循國家、水利及相關(guān)行業(yè)標準規范,制定硬件集成、數據集成、軟件集成、門(mén)戶(hù)集成等企業(yè)標準規范,實(shí)現規劃、設計、建設、運行等各階段的協(xié)調統一。

      11  參考文獻

      《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設的指導意見(jiàn)》

      《智慧水利建設頂層設計》《“十四五”智慧水利建設規劃》

      《數字孿生流域共建共享管理辦法(試行)》

      《數字孿生流域建設技術(shù)大綱(試行)》

      《數字孿生水利工程建設技術(shù)導則(試行)》

      《水利業(yè)務(wù)“四預”基本技術(shù)要求(試行)》

      《“十四五”數字孿生流域建設總體方案》

       

      相關(guān)方案及產(chǎn)品


       


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      灌區信息化管理系統

      》詳情


      數字孿生灌區管理平臺

      數字孿生灌區管理平臺

      》詳情

       



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