張海彬-數字孿生賦能智慧水利.pptx

《張海彬-數字孿生賦能智慧水利.pptx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《張海彬-數字孿生賦能智慧水利.pptx（36頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、數字孿生賦能智慧水利北京元以論策科技有限公司 張海彬國家政策數字孿生智慧水利孿生流域將數據、模型、知識等資源及管理、表達、驅動這些資源的引擎組成數字化服務平臺，提供在網絡空間虛擬再現真實水利工程能力，為工程安全智能分析預警、防洪興利智能調度等業務應用提供支撐。國家“十四五”規劃綱要明確提出“構建智慧水利智慧水利體系:以流域為單元提升水情測報和智能調度能力”。國家“十四五”新型基礎設施建設規劃明確提出“要推動大江大河大湖數字孿生數字孿生、智慧化模擬和智能業務應用建設”。1.1.公司簡介公司簡介2.2.核心優勢核心優勢3.3.孿生平臺孿生平臺4.4.業務應用業務應用公司簡介公司簡介公司簡介北京元以

2、論策科技有限公司專注于數字孿生解決方案，以GIS、BIM、大數據和三維仿真技術為依托核心，擁有SkyScenery自主知識產權的三維空間信息平臺，提供全面的行業應用。公司秉承智慧城市應用為王的理念，立志成為智慧城市踐行者。國家高新技術企業，優秀智慧城市解決方案提供商，擁有多項軟件著作權及產品認定證書。具有創新的理念、完善的客戶服務和個性化的解決方案，持續為客戶創造長期價值，論策天下科技堅持走可持續發展的自主知識產權自主知識產權產業道路！公司發展SkyScenery基礎平臺產品發展歷程基礎平臺產品發展歷程地上地下一體化、室內室外一體化、二維三維一體化公司產品屬于SkyScenery Builde

3、r體系，是三維地形發布工具，生產TDF數據發布數據服務。具有高并發、分布式、集群部署能力，支持客戶端通過連接數據服務編輯、查詢數據源主要用途是數據整合、編輯、管理軟 件，生 產 地 理 特 征 數 據 庫（3DM）全國產全國產自主研發空間信息平臺 SkyScenery，真正實現數字孿生價值3DGIS+BIM+5G+IOT SkyScenery由一系列軟件組成：數據可視化、空間分析。創建、編輯、注記二、三維對象，豐富三維場景。實現路徑、剖切、量測、日照、視域等分析應用。二次開發包，具有完善的二次開發接口支持。實景三維p實景三維（3D Real Scene）：對人類生產、生活和生態空間進行真實、立

4、體、時序化反映和表達的數字虛擬空間p新型基礎測繪標準化產品，國家新型基礎設施建設的重要組成部分，為經濟社會發展和各部門信息化提供統一的空間基底。p實景三維通過在三維地理場景上承載結構化、語義化、支持人機兼容理解和物聯實時感知的地理實體進行構建。按照表達內容通常分為地形級、城市級和部件級。信息模型pp利利 用用 三三 維維 地地 理理 信信 息息 和和BIMBIM（建建筑筑信信息息模模型型）技技術術，實實現現地地上上地地下下一一體體、室室內內室室外外一一體體化化的的管理管理pp可可廣廣泛泛應應用用與與城城市市建建筑筑、軌軌道道交交通通、綜綜合合管管線線、綜綜合合管管廊廊、工工廠廠等等全全生生命周

5、期的建設和管理。命周期的建設和管理。精細模型變變配配電電系系統統管線管廊孿生云平臺核心優勢核心優勢技術優勢數據數據框架框架算法算法引擎引擎具有領先的海海量量、多多元元數據處理技術；支持三維數據分布存儲，不同數據存放在不同服務器，提升性能，突破單一文件系統和數據庫的容量限制；支持多種數據庫，可對接水利物聯網感知數據框架合理、靈活框架合理、靈活；以數據層為底層支持；服務層為應用層支持，同時可提供對第三方發布服務能力；應用層為對外可視化系統，前端管理系統等，可適應不同情景支持多多樣樣算算法法，同時提供算法插件及算法服務，可通過插件集成以及服務接口調用多種形式使用算法分析。將多種復雜水力模型通過合理算

6、法整合到智慧水利平臺，從而達到雙向映射，實時計算，雙向預演。Sky Scenery B端高效率引擎可以實現智慧水利從宏觀到微觀的精美建模精美建模和場景再現場景再現 專業優勢經驗豐富經驗豐富：以智慧城市建設為出發點，參與多項智慧水務、智慧管網的數字孿生平臺建設專業優勢專專業業支支撐撐：專家團隊為指揮大腦，打造包括水文與水資源調度管理平臺、水利工程與水工結構全生命周期管理平臺、數 字孿生流域多要素、全過程綜合管理平臺孿生平臺孿生平臺總體架構業務應用業務應用流域防洪流域防洪水資源管理與調配水資源管理與調配N項業務項業務網網絡絡安安全全體體系系數數字字孿孿生生流流域域數數字字孿孿生生平平臺臺模模型型平

7、平臺臺 水利水利專業模型專業模型智能智能模型模型可視化可視化 模型模型數字模擬仿真引擎數字模擬仿真引擎知知識識平平臺臺知識知識圖譜圖譜預報調預報調度方案度方案歷史場歷史場景模式景模式業務業務規則規則專家專家經驗經驗水利知識引擎水利知識引擎數數據據底底板板數據匯聚數據匯聚數據治理數據治理數據服務數據服務多維多時空尺度數據模型多維多時空尺度數據模型數據資源池數據資源池信息基礎設施信息基礎設施水利感知網水利感知網水利信息網水利信息網水利云水利云物理流域物理流域江河湖泊江河湖泊水利工程水利工程治理管理活動對象治理管理活動對象影響區域影響區域保保障障體體系系架構關系業務流程化業務流程化管理精細化管理精細

8、化數據標準化數據標準化“知識平臺知識平臺”為數字孿生為數字孿生流域提供智能內核流域提供智能內核“數據底板數據底板”實現多項基實現多項基礎數據匯聚融合礎數據匯聚融合“模型平臺模型平臺”實現實現智慧化模智慧化模擬擬與與模擬仿真模擬仿真全面提升全面提升智慧水利智慧水利綜合管控能力綜合管控能力數字孿生平臺為數字孿生流域提供“算據算據”和“算法算法”支撐與服務，主要由數據底板數據底板、模型平臺模型平臺、知識平臺知識平臺等構成。數據底板建設社會經濟土地利用生態環保氣象數據跨行業數據.流域防洪應用數據水資源管理與調配應用數據水利工程建設數據河湖長制及河湖管理數據.跨行跨行業共享數據共享數據監測數據數據p建設

9、覆蓋全國的一級數據底板,匯聚流域和水利建設成果,滿足整體形勢分析、大區域情況研判以及分布式坡面產流、河網區匯流模型等需 要,形成全國統一的時空基準。源基礎數據基礎數據地理空地理空間數據數據業務管理數據管理數據河流湖泊水庫堤壩水文地質蓄滯洪區.水情、雨情、工情水質、泥沙、災情地下水位、取用水墑情水利工程安全運行監測視頻、網絡輿情.地形地貌土地覆蓋遙感影像水利專題.數據治理p對匯集后的多源數據進行統一、規范管理，提升數據的規范性、可用性，避免數據冗余、重復和不一致。建設水利數據標準，支撐水利數據建設和數據資產高效管理。通數據標準編制數據血緣關系建立數據質量評價體系構建數據開發管理數據安全管理模型平

10、臺水文水文水文水文水水文文模模型型建建立立重重要要子子流流域域單單元元的的劃劃分分應應與與雨雨量量站站、水水位位流流量量監監測測站站建建立立關關系系，提提供供集集合合預預報報成成果果，共共享享預預報報成成果果水環境水環境水環境水環境水水力力學學模模型型比比照照原原型型設設計計制制造造實實物物模模型型，用用來來觀觀測測水水流流運運動動現現象象和和規規律律水力學水力學水力學水力學泥沙動力學泥沙動力學泥沙動力學泥沙動力學水土保持水土保持水土保持水土保持水資源水資源水資源水資源水利工程安全水利工程安全水利工程安全水利工程安全水環境模擬以完整的水環境模擬以完整的分布式計算、存儲和分布式計算、存儲和分析鏈

11、為技術支撐，分析鏈為技術支撐，以物理模型或代理模以物理模型或代理模型為核心，結合目標型為核心，結合目標優化算法，解決優化優化算法，解決優化調控類科學決策問題調控類科學決策問題水資源模型：建立水資源模型：建立數學模型，計算水數學模型，計算水存儲、調動、污水存儲、調動、污水處理和節水四種方處理和節水四種方式彌補供需水總缺式彌補供需水總缺口所需要的成本和口所需要的成本和其可能帶來的效益其可能帶來的效益。水土保持模型為收水土保持模型為收集和處理水土保持集和處理水土保持措施的評估數據提措施的評估數據提供了有效途徑，為供了有效途徑，為農業非點源侵蝕模農業非點源侵蝕模型數據自動生成方型數據自動生成方法。法。

12、泥泥沙沙動動力力學學模模型型：分分解解為為坡坡面面產產流流產產沙沙、溝溝坡坡區區重重力力侵侵蝕蝕等等不不同同子子過過程程，分分別別建建立立相相應應的的動動力力學學模模型型，并并以以數數字字流流域域為為平平臺臺進行集成。進行集成。水利工程安全模型：水利工程安全模型：對水利工程進行有對水利工程進行有效保護，合理配置效保護，合理配置資源起到促進作用，資源起到促進作用，最終將為社會經濟最終將為社會經濟和社會的可持續發和社會的可持續發展提供有力支持。展提供有力支持。p專業人士提供專業建議專業建議,將水利專業模型通過語音識別、視頻識別、遙感識別在數字孿生平臺建立智能化、可視化模型，從而實現物理實體-孿生模

13、型的雙向映射雙向映射，實現流域的實時監測、及時管理數字仿真引擎模型管理模型管理對對水水利利模模型型庫庫系系統統功功能能模模塊塊和和數數據據文文件件進進行行管管理理。在在功功能能模模型型方方面面，除除了了模模型型的的查查詢詢、增增加加、刪刪除除和和修修改改，還還包包括括了了模模型型的的調調試試和和組組合合。在在數數據據文文件件方方面面，定定義義了了單單一一模模塊塊文文件件、組組合合模模塊塊文文件件、和用戶分類信息文件。和用戶分類信息文件。場景配置場景配置場場景景管管理理主主要要包包括括場場景景選選取取、場場景景切切換換、場場景景加加載載等等配配置置功功能能，可可根根據據不不同同大大小小范范圍圍的

14、的流流域域、城城市市、工工程程區區域域等等場場景景需需求求進進行行選選取取，支支持持多多個個場場景景切切換換，場場景景管管理理也也支支持持在在場場景景中中配配置置和和管管理理物物理模型。理模型。仿真設計仿真設計仿仿真真設設計計通通過過驅驅動動水水利利虛虛擬擬對對象象的的系系統統化化運運轉轉，結結合合靜靜態態數數據據和和動動態態數數據據，通通過過耦耦合合場場景景和和模模型型進進行行物物理理驅驅動動、實實時時渲渲染染、動動態態視視覺覺特特效效等等，進進而而精精準準、快快速速表表達達水水利利專專業業模模型型和和智智能能模模型型的的結結果。果。知識平臺水利對象、關系及其屬性；社會經濟對象及其屬性；不同

15、水利系統關系及屬性知識圖譜各級水文站降雨-洪水場景模式、重要江河及其支流降雨-洪水-調度方案場景模式，調沙調度方案場景模式，水資源需求調度方案場景模式，水環境/水生態需求調度方案場景模式歷史場景模式水利部職責范圍內洪水預報方案、調度方案；流域水文手冊的結構化處理；流域水資源管理與調配規則庫；降雨-洪水-影響人口-經濟損失關系業務規則知識表示與融合模型；水利結構化數據的知識抽取模型；半結構化數據的知識抽取模型非結構化數據的知識的抽取模型；事理推演；智能推理算法；關聯關系挖掘與分析算法水利知識引擎大江大河歷史大洪水、旱災、防洪專家經驗；不同流域產匯流特性和洪水演進規律流域產匯流分區域特性和洪水演進

16、規律；轄區流域防洪及調度經驗專家經驗建設難點webweb引擎基于引擎基于cesiumcesium引擎優化改造，添加多種空間量測分析功能，從底層入手優化渲染效率，提高引擎優化改造，添加多種空間量測分析功能，從底層入手優化渲染效率，提高WebGLWebGL資源復用，支資源復用，支撐多維度模型渲染，保證幀率與質量。撐多維度模型渲染，保證幀率與質量。能夠承載大范圍內三維模型加載，添加多種特效模式，提高用戶視覺效果與前端展示效果。能夠承載大范圍內三維模型加載，添加多種特效模式，提高用戶視覺效果與前端展示效果。cesium API兼容兼容渲染優化渲染優化模型加載模型加載三維模型三維模型GIS空間分析空間分

17、析動畫特效動畫特效web二開引擎二開引擎業務應用業務應用流域防洪預報預警預演預案重要斷面大型水庫中小水庫重要斷面洪水預報洪水預報洪水預報洪水預報山區農村城市農村城鎮洪水預報洪水預報農村氣象預報氣象預報洪水預報山洪預警中小水庫預警不同來水條件和調度方案下的淹沒范圍更新完善預案庫方案一方案一方案二方案二方案三方案三氣象預報預演一預演二預演三篩選篩選比對比對 調整調整決策決策預演一預案一預演二預案二預演三預案三山洪預報多模式氣象產品分析與評估多模式氣象產品分析與評估為各模式分配權重系數，形成變為各模式分配權重系數，形成變權集成產品權集成產品根據雨型、落地雨推薦最優模式根據雨型、落地雨推薦最優模式氣象

18、局定期推送電子文檔氣象局定期推送電子文檔沒有針對具體流域沒有針對具體流域缺少精度與誤差分析缺少精度與誤差分析雷達測雨未很好率定且實雷達測雨未很好率定且實時性差，無法全覆蓋時性差，無法全覆蓋氣象信息利用現狀多模式氣象產品評估與釋用，建立流域多模式氣象產品評估與釋用，建立流域/水庫定制化服務，推薦最后氣象預報方案水庫定制化服務，推薦最后氣象預報方案實時、短臨、短期、中期數值預報產品實時、短臨、短期、中期數值預報產品推送水庫預報降雨過程信息與洪水預報推送水庫預報降雨過程信息與洪水預報模塊進行耦合模塊進行耦合結合流域歷史資料，分析精度，給出推結合流域歷史資料，分析精度，給出推薦方案薦方案n多源數據匯集

19、、處理多源數據匯集、處理n多模式降雨產品評估多模式降雨產品評估n流域流域/水庫定制化服務水庫定制化服務GFSGFS（美國）（美國）ECMWFECMWF（歐洲）（歐洲）GSMGSM（日本）（日本）GRAPESGRAPES（中國）（中國）山洪預警20202020年年8 8月月1313日日5 5個雨量站個雨量站3H3H累計雨量累計雨量雨量站雨量站降雨降雨傳統預警狀傳統預警狀態態一次校一次校正正二次校二次校正正預警狀態預警狀態高峰堡高峰堡8080立即轉移立即轉移6464無無準備轉移準備轉移白臺子白臺子59.559.5準備轉移準備轉移47.647.651.9851.98安全安全凌海凌海63.163.1準

20、備轉移準備轉移50.4850.4853.5553.55安全安全石山石山5454安全安全43.243.247.1747.17安全安全謝屯謝屯48.548.5安全安全38.838.841.1441.14安全安全有效減少空報有效減少空報2121次，預警空報率降低次，預警空報率降低42%42%一次校正一次校正二次校正二次校正土壤含水量蓄滿狀態土壤含水量蓄滿狀態保守，易進入預警狀態未考慮上游影響未考慮上游影響分析上下游、左右岸的災害傳遞關系及累積效應，實現多信息聯合預警分析上下游、左右岸的災害傳遞關系及累積效應，實現多信息聯合預警根據前期雨量調整根據前期雨量調整實用技術：山洪動態臨界實用技術：山洪動態臨

21、界雨量雨量預警方法預警方法靜態靜態上游降水可能增加下游預警等級考慮上下游拓撲關系考慮上下游拓撲關系符合客觀現實忽視潛在風險n遼寧省凌海市防洪預報預警實例遼寧省凌海市防洪預報預警實例動態動態山洪預演缺乏動態淹沒分析，洪水風險無法準確把握缺乏動態淹沒分析，洪水風險無法準確把握預演特點預演特點淹沒水淹沒水深深到達時到達時間間淹沒歷淹沒歷時時演進模擬演進模擬以預報信息、實時水情作為洪水量級、控制以預報信息、實時水情作為洪水量級、控制泄量的判別標準，利用預報降雨和洪水信息泄量的判別標準，利用預報降雨和洪水信息制定預蓄預泄調度方案合集制定預蓄預泄調度方案合集預報調度預報調度數字孿生數字孿生“多尺度多尺度-

22、分布式分布式-多層次多層次”全面多維精全面多維精細刻畫及動態模擬流域全景過程的模型細刻畫及動態模擬流域全景過程的模型系統，對流域數字化管理系統，對流域數字化管理不同來水條件不同來水條件多種調度方案多種調度方案預演模擬的載體預演模擬的載體淹沒過程動態展示淹沒過程動態展示提升風險評估可靠性提升風險評估可靠性預演模擬的輸入預演模擬的輸入預報調度預報調度數字孿生數字孿生洪水淹沒洪水淹沒模擬預演模擬預演應急預案總體總體預案預案庫庫實時實時預演預演修正、更新修正、更新動態動態預案預案集集實時預案一實時預案一實時預案二實時預案二實時預案三實時預案三實時預案四實時預案四篩選、比對篩選、比對調整、生成調整、生成

23、江河洪水江河洪水城市內澇城市內澇山區洪水山區洪水水庫堤防水庫堤防洪水防御預案洪水防御預案城市防澇預案城市防澇預案山洪災害防御預案山洪災害防御預案水庫防洪應急預案水庫防洪應急預案河道防洪搶險預案河道防洪搶險預案預演結果一預演結果一預演結果二預演結果二人工指定結果人工指定結果實時洪水風險圖實時洪水風險圖洪水風險損失評估洪水風險損失評估水工程優化調度水工程優化調度水資源管理一張圖展現全市河流治理情況一張圖展現全市河流治理情況河流水質類別地圖標注全市河流水質排名巡河完成率考核巡河事件類型比例事件處理完成率月份事件處理統計水資源調配3D3D呈現呈現微信手機端微信手機端水資源調度是在飲用水源地、取用水戶、供排水管網、地下水超采區等監控取水排口水質、水位、流量、閘壩壩前壩后的水位、流量、水質、視頻等等監測數據，實現水源、取水、供水、用水、排水全過程管理，調度管理機構的相互協商。并可通過三維建模實現對閘壩控制的虛擬現實交互虛擬現實交互，模擬取水、排水實時過程排水實時過程。未來展望一屏掌控提升管理運作效率降低運營管理成本橫向跨設備匯聚縱向跨系統融合數據模型核心數據孿生底座大數據分析水利知識驅動物聯感知監測數字數字賦能賦能自主可控的一站式數字孿生平臺服務商