數(shù)字孿生水利專題第五期|彭進雙：奧格數(shù)字孿生流域解決方案分享發(fā)表時間：2023-05-31 10:25
內(nèi)容來源：2023 智慧水利建設(shè)高峰論壇——數(shù)字孿生水利高級研討會 以下為奧格科技股份有限公司總經(jīng)理彭進雙的現(xiàn)場分享： 各位嘉賓大家好，今天給各位分享奧格數(shù)字孿生流域解決方案。本次報告主要從建設(shè)背景、解決方案、典型案例三個方面來展開。 第一部分：建設(shè)背景 首先從建設(shè)背景開始，黨的二十大明確提出了全面建成社會主義現(xiàn)代化強國、實現(xiàn)第二個百年奮斗目標，以中國式現(xiàn)代化全面推進中華民族偉大復(fù)興的中心任務(wù)。中國式現(xiàn)代化需要有力的現(xiàn)代化水利支撐保障，國家水安全保障能力是現(xiàn)代化水利支撐保障的核心，事關(guān)社會主義現(xiàn)代化國家建設(shè)和中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)性、全局性、戰(zhàn)略性問題。水是萬物之母、生存之本、文明之源。水安全保障是實現(xiàn)全體人民共同富裕的現(xiàn)代化的必然要求；是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和經(jīng)濟體系現(xiàn)代化的必然要求；實現(xiàn)國家安全體系和能力現(xiàn)代化的必然要求；是實現(xiàn)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化的必然要求。
2021年底，水利部印發(fā)智慧水利建設(shè)指導(dǎo)意見和實施方案，提出以數(shù)字孿生流域為核心；2022年2月25日，水利部對數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱、導(dǎo)則、要求等文件進行審查；5月18日，水利部組織開展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試實施方案和數(shù)字孿生流域水利工程建設(shè)方案審核；6月17日，水利部啟動七大江河“十四五”數(shù)字孿生流域建設(shè)方案審查；8月12日,《“十四五”數(shù)字孿生流域建設(shè)總體方案》通過水利部審查，數(shù)字孿生流域建設(shè)進入全面實施階段。 2021年以來，水利部先后提出數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水利工程、數(shù)字孿生水網(wǎng)，共同形成水利數(shù)字孿生系列。流域、水網(wǎng)、水利工程三個物理實體的相互關(guān)系決定了數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水利工程、數(shù)字孿生水網(wǎng)三者關(guān)系。 而數(shù)字孿生流域發(fā)展現(xiàn)狀分為三個方面講述： 感知能力方面：水利物聯(lián)感知正逐步向“全要素、全方位、立體化”目標發(fā)展，但現(xiàn)階段仍整體智能化程度低，監(jiān)測手段自動化程度不高，智能攝像頭、新型傳感器、精確位置測量等應(yīng)用不足，距離形成天空地一體化、支撐數(shù)字孿生流域的智能透徹感知體系還有較大距離。 信息資源利用方面：內(nèi)部整合不夠，數(shù)據(jù)標準不一致，在不同業(yè)務(wù)和不同層級之間存在“重采、重存”的現(xiàn)象；外部共享不足，業(yè)務(wù)聯(lián)系緊密的其他行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)還未能實現(xiàn)共享，對互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用也處于起步階段。 業(yè)務(wù)應(yīng)用智能化方面：各層級水利主管單位建有多個水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，但系統(tǒng)獨立分散、聯(lián)動性一；信息技術(shù)和水利業(yè)務(wù)融合不深入，不能全流程支撐業(yè)務(wù)工作，綜合分析和決策支持能力弱，距離能夠在物理水利及其影響區(qū)域的數(shù)字化映射中實現(xiàn)“四預(yù)”功能差距較大。 第二部分：解決方案 奧格數(shù)字孿生流域解決方案是基于AgCIM，以云計算、BIM、CIM、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為核心，數(shù)據(jù)底板依托統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準規(guī)范和奧格水務(wù)物聯(lián)技術(shù)，匯聚融合流域地理空間數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，同時提供數(shù)據(jù)治理與數(shù)據(jù)服務(wù)功能；模型平臺包括水利專業(yè)模型、智能模型、可視化模型和數(shù)字模擬仿真引擎，對水利業(yè)務(wù)過程進行模擬仿真及可視化呈現(xiàn)；知識平臺收集歷史水利知識、模型平臺的仿真計算結(jié)果、數(shù)據(jù)底板產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)知識引擎處理形成水利知識圖譜。在水利數(shù)字孿生平臺基礎(chǔ)上，開發(fā)流域“四預(yù)”防洪、水利工程安全運行管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，通過數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準化決策賦能智慧水利業(yè)務(wù)。
利用CIM成熟的可視化模型引擎，為模擬仿真提供實時渲染和可視化呈現(xiàn)，服務(wù)于業(yè)務(wù)過程和決策支撐的仿真模擬需求。 “幾何+機理+數(shù)據(jù)驅(qū)動”定義數(shù)字孿生。語義模型是信息模型的核心，服務(wù)于高階的機器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練。基于CIM平臺構(gòu)建融合幾何、機理、數(shù)據(jù)驅(qū)動等多種數(shù)字模型，為模型平臺和知識平臺提供支撐。 以下為奧格數(shù)字孿生流域解決方案建設(shè)內(nèi)容: ●構(gòu)建天地空一體化水利感知網(wǎng)：奧格“水況云”物聯(lián)網(wǎng)平臺，提供設(shè)備接入、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理、接口服務(wù)管理等功能。為OT-IT兩化融合提供基礎(chǔ)，實現(xiàn)水務(wù)傳感設(shè)備統(tǒng)一接入（支持多種網(wǎng)絡(luò)方式、通信協(xié)議、標準規(guī)約）、感知數(shù)據(jù)標準建模、感知數(shù)據(jù)共享，為水務(wù)應(yīng)用提供多維實時感知數(shù)據(jù)服務(wù)。從感知體系角度：擴大感知及監(jiān)測范圍，提供全覆蓋、高精度、高時效、長時間序列的感知功能；從感知數(shù)據(jù)解譯和管理的角度：在云邊端一體化理念指導(dǎo)下，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接入與匯集機制，制定統(tǒng)一通信規(guī)約，并建立數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類分層管理。 ●數(shù)據(jù)底板：包括外業(yè)采集、傾斜攝影建模（場地）、水利工程BIM建模、數(shù)字孿生流域建模。 ●模型平臺：為了便捷地在三維大場景上瀏覽海量的水利工程BIM模型構(gòu)件組成，可視化模型引擎必須具備BIM模型高效渲染和輕量化的能力，在融合集成水情、雨情、工情等智能感知信息的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于BIM的業(yè)務(wù)精細化管理。建立水務(wù)專題遙感解譯模型，對河網(wǎng)水系、下墊面、防洪工程等數(shù)字化解譯、要素更新與變化監(jiān)測；建立水務(wù)專題AI模型，識別水尺水位、異物入侵、機器故障等問題，提升水務(wù)感知能力。 ●2+N智慧應(yīng)用：通過產(chǎn)品和定制開發(fā)相結(jié)合的方式，為水利行業(yè)基于“四預(yù)”功能的智慧應(yīng)用?！端麡I(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求》明確指出：“四預(yù)”是數(shù)字孿生流域建設(shè)的出發(fā)點和落腳點，也是檢驗數(shù)字孿生流域建設(shè)成果的主要標準。 包括以下方面： ①水利“一張圖”輕量化匯聚展示地形級流域時空數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字化場景的綜合展示。 ②基于“四預(yù)”的防洪系統(tǒng)：基于”平戰(zhàn)結(jié)合、洪澇兼治“的理念，包括氣象雨水情、應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動、防御保障、值班與信息報送、會商研判、調(diào)度指揮等功能模塊，以模型平臺與知識平臺為支撐，實現(xiàn)洪水預(yù)報、預(yù)警發(fā)布、洪水預(yù)演、應(yīng)急預(yù)案等”四預(yù)“功能。 ③水利工程運行管理系統(tǒng)：基于BIM實現(xiàn)水利工程進行巡查巡檢、維修養(yǎng)護、操作運用、標準化考核等業(yè)務(wù)進行信息化管理，為高層管理者提供科學(xué)決策的依據(jù)、為中層管理者提供實時的監(jiān)管工具、為一線工作人員提供便捷的作業(yè)工具，提升水利工程運行管理的工作效率和工作質(zhì)量，保障水利工程安全穩(wěn)定運行。 ④排水防澇管理系統(tǒng)：主要面向流域城鎮(zhèn)非常態(tài)救災(zāi)場景，主要包括：當前態(tài)勢——當前的雨情水情工情等態(tài)勢；風(fēng)險情況——設(shè)施隱患、歷史內(nèi)澇事件等；水情預(yù)報——未來的水情推演分析；綜合分析——未來的風(fēng)險、造成的危害等推演分析。 奧格數(shù)字孿生流域解決方案的優(yōu)勢： 第一，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合能力。融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的能力，實現(xiàn)水利對象（河道、水庫、堤防、水閘、泵站等）地理空間數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)等流域全要素、全過程數(shù)據(jù)的集成與展示，建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一、監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、二三維一體化、三級貫通的數(shù)據(jù)底板。 第二，高效的可視化模型輕量化處理能力?；谇岸藢Ρ磉_模型加載要快、渲染要流暢、模型要美觀的可視化表達要求，AgCIM Desktop利用多項自研的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)對三維模型及BIM模型進行輕量化處理。 第三，高逼真渲染能力。平臺同時兼容WebGL、三維GIS和游戲引擎。其中游戲引擎基于云渲染技術(shù)以推送視頻流的方式實現(xiàn)高逼真渲染，場景更逼真，提供游戲級體驗的同時保證數(shù)據(jù)安全。 第四，一種數(shù)據(jù)發(fā)布多種服務(wù)能力。WFS (Web Feature Service)、WMS (Web Map Service)、WMTS (OpenGIS Web Map Title Service)、RFS(Restful Feature Service)（奧格自主）、WPS (Web Processing Server)、3DTiles、 S3M、I3S、C3S等。 關(guān)鍵技術(shù)的未來展望，因為流域仿真算法專業(yè)門檻高，仿真計算成果渲染難度大。而流域水文模擬是非常嚴肅的工作，要求可視化必須準確?，F(xiàn)階段仿真模型與渲染引擎仍然難以融合，盡管游戲引擎中強大的物理引擎已經(jīng)解決了可視化的真實感問題，但是如何關(guān)聯(lián)仿真結(jié)果實現(xiàn)可視化的準確性，仍是國際研究前沿迫切解決的問題。
第三部分：典型案例 奧格在全國50多個城市積累了超過100個項目經(jīng)驗，在“智慧排水”、“城市防洪排澇”、“污水系統(tǒng)提質(zhì)增效”、“海綿城市建設(shè)”、“地下管線管理”等方面的應(yīng)用得到了水務(wù)、住建、城管等部門的高度認可。
案例一：廣州智慧水務(wù)項目 廣州智慧水務(wù)項目已經(jīng)通過初驗，項目覆蓋廣州市全域，涉及1718條河流、297個水庫、108座山塘、3萬多公里排水管網(wǎng)、63座污水處理廠、105個排澇片、977個雨水分區(qū)、3.9734萬個排水單元。 建成“9+2”成果體系，包括建設(shè)11個標準規(guī)范（排水5個+三防6個）、部署6000多個物聯(lián)感知站點（含548個雨量監(jiān)測站點、431個水庫三要素監(jiān)測站+71個山塘三要素監(jiān)測站+880個河道斷面三要素監(jiān)測+109個攔河壩（含堰閘）三要素監(jiān)測+4水土流失監(jiān)測站點+3個土壤墑情監(jiān)測站點、289個閘站狀態(tài)監(jiān)測+298個泵站狀態(tài)監(jiān)測+518個路面積水監(jiān)測+3248個窨井水位監(jiān)測+80個供排水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測+151個污水廠進出口水質(zhì)監(jiān)測站）、集成近29萬路視頻資源、建設(shè)1個可視會商指揮平臺（1個主會場+37個分會場）、1個水務(wù)APP、2套應(yīng)用系統(tǒng)。助力廣州治水和水旱災(zāi)害防御邁向成功，使廣州水務(wù)管理初步實現(xiàn)“全覆蓋、全流程、精細化、可朔源”，提升了廣州智慧水務(wù)管理現(xiàn)代化、智能化水平，解決了廣州水務(wù)家底不清、狀態(tài)不明、調(diào)度不科學(xué)等問題。 案例二：中山市水利工程建設(shè)與管理系統(tǒng)項目 建成水利工程建設(shè)管理系統(tǒng)、水利工程運行管理系統(tǒng)以及水利建設(shè)市場信用信息管理系統(tǒng)。進一步提升中山市水利工程建設(shè)項目信息化管理水平；落實信息公開與共享長效管理機制，全面提高提升水利工程建設(shè)與運行管理水平；有效保護水環(huán)境，推動水利信息化建設(shè)建設(shè)。 案例三:深圳市龍崗區(qū)智慧水務(wù)CIM融合項目 建成CIM基礎(chǔ)平臺+水務(wù)CIM數(shù)據(jù)整合服務(wù)。構(gòu)建數(shù)字孿生水務(wù)CIM1~CIM3數(shù)字孿生城市信息模型，將龍崗區(qū)的水務(wù)相關(guān)要素數(shù)字化，完整的映射在城市信息模型中，支撐水務(wù)數(shù)字化運行，實現(xiàn)智慧水務(wù)的“可知、可視、可控、可預(yù)測”。 案例四:南寧邕江防洪排澇項目 建成“6-1-1-9”成果體系，即升級改造六大工程（閘泵自動化+調(diào)度指揮中心+視頻監(jiān)控系統(tǒng)+遠程視頻會議+水文遙測系統(tǒng)+遠程擴聲廣播系統(tǒng)），構(gòu)建防洪排澇“一個庫”、 防洪預(yù)警“一張圖”和九大核心應(yīng)用（日常運營管理+應(yīng)急調(diào)度管理）。初步滿足邕江分級調(diào)度、統(tǒng)一會商的要求，實現(xiàn)遠程辦公，縮短了工作審批周期（提升40%），減少了30%的設(shè)備損耗率，規(guī)范了防洪閘等設(shè)施的啟閉操作審批流程和步驟，采用移動端開展日常巡查，使處理周期縮短了40%，提升了南寧城市防洪安全保障。獲得國防總王勇等領(lǐng)導(dǎo)高度認可，起到示范工程作用。
奧格數(shù)字孿生流域解決方案為數(shù)字孿生流域業(yè)務(wù)應(yīng)用提供“算據(jù)”和“算法”支撐與服務(wù)，在數(shù)字孿生的基礎(chǔ)上，開發(fā)流域“四預(yù)”防洪、水利工程安全運行管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，通過數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準化決策賦能智慧水利業(yè)務(wù)。 以上圖文來源：根據(jù)彭進雙《奧格數(shù)字孿生流域解決方案》報告編輯整理
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