泰瑞水利數字孿生底座,賦能行業(yè)應用,助力“四預”升級

來(lái)源:投影時(shí)代 更新日期:2024-06-14 作者:pjtime資訊組

    水,塑造地表,滋養生靈,孕育著(zhù)自然萬(wàn)物。然而,洪澇、旱災也是造成人民流離失所的自然界重要推手。中國歷史上與水相關(guān)的重大災情多達2000多次,讓中國成為歷史上水害災害最多的國家。在科技發(fā)展如此進(jìn)步的今天,我們也從未停止過(guò)與治水的拉鋸。

    數字孿生是支撐水利現代化升級的新型基礎設施,也是輔助水利新時(shí)代建設的新質(zhì)生產(chǎn)力,更是推進(jìn)水利智慧化建設的理念升級!丁笆奈濉币巹澓2023年遠景目標規劃》提出“加快數字化發(fā)展,建設數字中國。構建智慧水利體系,以流域為單元提升水情測報和智能調度能力”。為進(jìn)一步響應習總書(shū)記的總體要求,水利部全面落實(shí)推進(jìn)水利高質(zhì)量建設發(fā)展的新標志—數字孿生水利。李國英部長(cháng)提出“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”十六字智慧水利建設要求,并將數字孿生作為智慧水利建設的核心與關(guān)鍵。建設數字孿生水利,即以物理流域為單元、時(shí)空數據為底座、數學(xué)模型為核心、水利知識為驅動(dòng),對物理流域全要素和水利治理管理全過(guò)程進(jìn)行數字化映射、智能化模擬,實(shí)現與物理流域同步仿真運行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化。

泰瑞水利數字孿生底座,賦能行業(yè)應用,助力“四預”升級

數字孿生流域建設總體推進(jìn)架構

SmartEarth 水利數字孿生底座

    SmartEarth 水利數字孿生底座,是基于SmartEarth數字孿生底座V5.0的數字孿生體模型、數據融合管理體系等,整合泰瑞幾十個(gè)國家級、省級(流域級)、地市級、區域級水行業(yè)相關(guān)案例,深耕水利數字孿生底層技術(shù)及水利業(yè)務(wù),研發(fā)的符合新時(shí)代水利建設特性的體系化產(chǎn)品。SmartEarth 水利數字孿生底座具備“數據融合一體化、平臺服務(wù)一體化、分析決策一體化、協(xié)同指揮一體化”能力。

泰瑞水利數字孿生底座,賦能行業(yè)應用,助力“四預”升級

    SmartEarth 水利數字孿生底座實(shí)現了高精地理空間數據采集、多維數據建模/加工/治理及融合、水利實(shí)體知識建模、多場(chǎng)態(tài)場(chǎng)景仿真可視化、多業(yè)態(tài)專(zhuān)業(yè)模型對接及實(shí)時(shí)渲染等體系化能力構建。以基礎水利實(shí)體要素為骨架,通過(guò)融合工程建設、業(yè)務(wù)管理、工程運行、感知物聯(lián)等多源多業(yè)態(tài)數據,以水利實(shí)體生產(chǎn)、實(shí)體管理、實(shí)體應用、實(shí)體仿真系統化能力為支撐,推進(jìn)水利業(yè)務(wù)數據結構化、結構語(yǔ)義化、語(yǔ)義場(chǎng)景化、場(chǎng)景孿生化、孿生資產(chǎn)化、資產(chǎn)要素化的“六化”迭代升級。SmartEarth 水利數字孿生底座是基于模型的系統工程方法論,構建的水利系統仿真(水利 MBSE)能力體模型,驅動(dòng)新時(shí)代水利時(shí)空數據要素價(jià)值深度服務(wù)及應用。

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01

高精數據采集,多源空間數據高效捕獲

    基于水利部對水利數據底板的建設要求,泰瑞自主研發(fā)了滿(mǎn)足L1~L3級地理空間數據類(lèi)型及精度要求的一體化軟硬件采集及建模產(chǎn)品。支持大尺度流域場(chǎng)景、中尺度重點(diǎn)防洪區段、微觀(guān)精細化尺度的重要防洪水利工程及機電設備的內外部多尺度現實(shí)場(chǎng)景采集及建模。強大的數據建模軟件產(chǎn)品驅動(dòng)海量原始TB級數據,高效、快速驅動(dòng)成三維立體模型,助力數字孿生水利場(chǎng)景下的地形地貌、河道實(shí)景、水下地形、水利工程、機電設備等多場(chǎng)景實(shí)體要素可視化展示及結構化管理。

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02

數據治理,TB級海量實(shí)體要素高效管理

    基于泰瑞二、三維水利實(shí)體數據治理產(chǎn)品,實(shí)現水利二、三維地理空間數據的標準化治理,增強水利時(shí)空數據的可管理、可更新、可應用。融合海量新型基礎測繪實(shí)體化建模標準范式,實(shí)現基礎地理空間數據的自動(dòng)化校核及自動(dòng)化輸出數據質(zhì)量報告,保障水利實(shí)體數據的合規性,提升實(shí)體要素質(zhì)量。迭代自動(dòng)化處理算法,增強實(shí)體數據的一體化治理能力,實(shí)現水利時(shí)空數據的條理化、體系化、結構化管理。

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03

數據融合,多源、多尺度數據無(wú)縫銜接

    基于泰瑞水利二三維實(shí)體數據融合產(chǎn)品,有效實(shí)現多源、多尺度高精地理空間的自動(dòng)化融合處理,自動(dòng)優(yōu)化不同精度、不同類(lèi)型數據的接邊過(guò)度及美化處理。在提升物理孿生場(chǎng)景展現效果的同時(shí),有效輔助實(shí)現物理場(chǎng)景的仿真仿實(shí)效果表達。進(jìn)一步提升數字孿生流域物理場(chǎng)景下的大江、大河、水庫、大壩、閘門(mén)、機電設備等涉水實(shí)體場(chǎng)景展現效果及應用分析能力。

泰瑞水利數字孿生底座,賦能行業(yè)應用,助力“四預”升級

04

數據管理,實(shí)體一碼多態(tài)、場(chǎng)景按需組裝

    基于實(shí)體要素的管理能力體系建設,實(shí)現水利時(shí)空數據集約化管控。打破傳統空間數據圖層化、文件化的管理模式,實(shí)現適應當前新時(shí)代水利建設需求及全空間數據對象化管理新模式的水利實(shí)體數據庫系統建設。有效實(shí)現多源、全量實(shí)體要素的一庫全管,保證實(shí)體要素多形態(tài)、多體征管理。一站式動(dòng)態(tài)實(shí)體要素更新及維護,提升實(shí)體運管能力。構建實(shí)體要素圖譜建模,實(shí)現實(shí)體要素的高效、快速檢索。

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05

語(yǔ)義服務(wù),驅動(dòng)實(shí)體要素場(chǎng)景化應用

    基于水利實(shí)體要素語(yǔ)義化服務(wù)能力,驅動(dòng)面向傳統業(yè)務(wù)知識、調度決策知識、應急處置知識、專(zhuān)家經(jīng)驗知識、規則知識等多元知識體的雙向應用。實(shí)現面向應用需求側的正向高效檢索、逆向智能匹配應用機制構建。通過(guò)場(chǎng)景化時(shí)空實(shí)體要素與業(yè)務(wù)實(shí)體要素嵌套關(guān)聯(lián),實(shí)現業(yè)務(wù)知識的多層級匯通,確保應用需求的向上可聯(lián)通、向下可檢索、中間可拓撲新型業(yè)務(wù)應用模式。提質(zhì)增效,優(yōu)化傳統業(yè)務(wù)結構,增強知識的靈活性、健壯性、可用性。

泰瑞水利數字孿生底座,賦能行業(yè)應用,助力“四預”升級

    通過(guò)建立知識引擎自動(dòng)知識拆解、知識建模、知識挖掘等能力,實(shí)現增量知識實(shí)體要素的互濟互通,提升水利時(shí)空語(yǔ)義服務(wù)的可持續性。

圖形用戶(hù)界面, 網(wǎng)站 描述已自動(dòng)生成

06

場(chǎng)景智能,便捷高效的場(chǎng)景分發(fā)及組配

    基于水利時(shí)空場(chǎng)景智能服務(wù)能力,實(shí)現水利孿生場(chǎng)景的模型快速編輯、模型快速美化、場(chǎng)景便捷管理、場(chǎng)景高效發(fā)布,為水利時(shí)空場(chǎng)景建設提供一體化智能服務(wù)。結合成熟的SDK工具包,提升開(kāi)發(fā)者的應用開(kāi)發(fā)效率,有效助力數字孿生水利場(chǎng)景的高效建設。

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07

水利系統仿真,多場(chǎng)景建設及治理核心

    通過(guò)在水利建設、運行及管理等活動(dòng)中運用基于模型的系統工程(MBSE)方法論,構建水利系統仿真(水利 MBSE)能力。依托人工智能、大數據、水利大模型等技術(shù),耦合水文水力學(xué)、防洪調度、水資源調度、工程健康輔助評價(jià)等機理模型,預測水利實(shí)體對象多場(chǎng)景變化態(tài)勢及規律,全面地、智能地、系統地仿真各機理特性,為水利系統工程建設、運行及管理提供更全面的機理支撐,有效提升水利實(shí)體要素對象綜合治理的智能化水平。 

    · 多場(chǎng)景仿實(shí)仿真分析

    基于數字孿生水利的真實(shí)鏡像物理世界場(chǎng)景特性,結合數字孿生對水利實(shí)體仿實(shí)擬實(shí)的技術(shù)優(yōu)勢。通過(guò)仿真分析不同現實(shí)水利實(shí)體的空間體征變化規律,驅動(dòng)水利分場(chǎng)景尺度下的宏觀(guān)級(S1)、中觀(guān)級(S2)、微觀(guān)級(S3)場(chǎng)景的仿真分析及表達展示。通過(guò)仿真分析不同水利實(shí)體對于與場(chǎng)景關(guān)聯(lián)要素的耦合及鏈接形態(tài),建立水利場(chǎng)景的四季變化、晝夜交替、天氣變化、粒子流場(chǎng)、水利工程管控、機電設備組態(tài)運行等多場(chǎng)景實(shí)體要素一體化仿真分析服務(wù)能力。

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  • 多現象推演仿真分析

    以基于模型的系統工程(MBSE)方法論為牽引,以水利語(yǔ)義實(shí)體為主體,融合物聯(lián)感知數據、專(zhuān)業(yè)模型演算數據,通過(guò)對水專(zhuān)項業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行流程化拆解,構建針對關(guān)鍵流程仿真元模型,形成水利專(zhuān)項業(yè)務(wù)需求的全流程、全過(guò)程的仿真模型,實(shí)現對多水利業(yè)務(wù)場(chǎng)景的仿真推演。包括:風(fēng)場(chǎng)仿真推演、溫度場(chǎng)仿真推演、洪水演進(jìn)仿真推演、淹沒(méi)分析仿真推演、承壓形變仿真推演、河道水流流態(tài)仿真推演、河道沖淤仿真推演、水下地形演變仿真推演、城市內澇仿真推演。建立面向水利實(shí)體要素多模態(tài)現象級一體化動(dòng)態(tài)仿真推演決策分析服務(wù),推進(jìn)水利多應用場(chǎng)景的決策分析科學(xué)化。

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水利數字孿生底座產(chǎn)品應用支撐

    建立以水利數字孿生數據底座為基礎,語(yǔ)義實(shí)體融合及水利系統仿真為核心的能力體系迭代升級,形成以水利系統仿真為主線(xiàn)的水業(yè)務(wù)智慧化升級應用。推進(jìn)水網(wǎng)、流域、水利工程、灌區為應用主體下的流域防洪、水工程管控、水生態(tài)管護、河道管養、工程運行維護、城市內澇等多業(yè)務(wù)智慧化升級。賦能“2+N”水業(yè)務(wù)專(zhuān)項,保障水利“四預”標況業(yè)務(wù)高效應用。

01

城市防洪水安全防治

    以“降雨-產(chǎn)流-匯流-演進(jìn)-淹沒(méi)”為抓手,防洪“四預”體系化能力建設為措施,降雨預報模型、水文水力學(xué)模型及排水分析模型系統仿真為核心,綜合貫通流域河道重點(diǎn)斷面、重要防洪區段、重要防洪工程、重要建構筑物、重要排水設施及重要城市防范區等防洪關(guān)注對象,建立面向水利流域系統仿真的一體化防洪調度體系。形成面向事前、事中、事后的多時(shí)空尺度分析單元,強化防洪基礎預報、前哨預警、核心預演、目標預案的系統化能力建設。建立以水利語(yǔ)義實(shí)體為中心、流域系統仿真決策為重要判定依據的多防洪因素影響分析,提升防洪、抗洪、治洪決斷能力,加強城市河道上游來(lái)水、內部降水、管網(wǎng)排水的多要素系統仿真分析,提升防洪內澇決策科學(xué)化。

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02

水資源優(yōu)化調度

    預報,以需水模型、調度預報模型為核心實(shí)現調水工程對未來(lái)多時(shí)空尺度的配水及調度分析。預警,綜合預警閾值指標信息,驅動(dòng)分對象、分類(lèi)型下的未來(lái)預警前哨提醒。預演,以數字孿生水利底座為基礎,實(shí)現基于水利仿真系統下的仿真推演、迭代優(yōu)化,驅動(dòng)最優(yōu)調度方案獲取。預案,一鍵自動(dòng)生成預案,實(shí)現預案校驗、推送,提升調水工程水量調配科學(xué)性。

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03

水工程安全運行管控

    以水利工程語(yǔ)義實(shí)體模型為內核的水利底座為基礎,工程安全健康評測及風(fēng)險評估系統仿真模型為核心,水利工程及機電設備BIM模型為載體,工程科學(xué)化運行管控為目標,建立面向水利工程語(yǔ)義實(shí)體與現實(shí)工程的互饋、互感、互識、互通、互聯(lián)的“五互”孿生模式。通過(guò)系統仿真模型對業(yè)務(wù)應用的驅動(dòng)及支撐,仿真推演各個(gè)水利工程實(shí)體要素的多場(chǎng)態(tài)特征,如:閘門(mén)啟閉、過(guò)閘水流、開(kāi)閘放水、閉閘止水、閘前閘后水位變化等多物理場(chǎng)形態(tài)。進(jìn)一步匯通監測感知數據及未來(lái)工情數據,通過(guò)系統仿真的推演,實(shí)現維保運行態(tài)勢的超前掌握,保障水利工程的安全穩定運行,提升運行管護的科學(xué)化、自動(dòng)化及智能化。

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04

水生態(tài)科學(xué)保護

    建立基于水質(zhì)系統仿真體系下的水質(zhì)語(yǔ)義實(shí)體的數據模型,通過(guò)與標準化預警流程、閾值、指標等的有效融合,實(shí)現基于仿真系統推演下的水生態(tài)未來(lái)指標要素科學(xué)預測預報。形成實(shí)體預警閾值模型體系,實(shí)現指標數據集約化管控,有效掌握水質(zhì)預警信息。關(guān)聯(lián)標準化模型預警流程,強化預警信息的多渠道分發(fā),保障目前受眾預警信息接收的及時(shí)性、有效性。結合遙感數據的智能建模,實(shí)現河道周邊林草健康、土地利用入侵等的及時(shí)監測,有效保證水生態(tài)環(huán)境健康穩定發(fā)展。

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05

航河道科學(xué)管控

    基于水利系統仿真能力、水利語(yǔ)義實(shí)體融合的有效支撐,在航河道物理數據底座之上,進(jìn)一步面向航河道數據的深度集成融合挖掘,仿真推演空間場(chǎng)景下的深度業(yè)務(wù)實(shí)體要素。實(shí)現地形沖淤對比分析、三維地形動(dòng)態(tài)演變分析、水流流場(chǎng)動(dòng)態(tài)分析,實(shí)現二三維電子航道圖數據無(wú)縫銜接融合,提升場(chǎng)景即視感;跇I(yè)務(wù)模型的深度仿真推演,優(yōu)化整治建筑物損毀分析、河道地形等深線(xiàn)輔助分析。通過(guò)對相關(guān)航河道語(yǔ)義實(shí)體業(yè)務(wù)數據與系統仿真的推演結合,為航道的智能化建設、智慧化管理提供重要技術(shù)保障。

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水利數字孿生底座產(chǎn)品創(chuàng )新點(diǎn)

    01 數據全周期能力擬合,提升數據質(zhì)量

    整合及嵌入數據生產(chǎn)、數據治理、數據融合、數據質(zhì)檢的標準化范式,建立面向數據多過(guò)程的并行分治能力體征,健全面向水利實(shí)體要素的自主辨識度。增強水利實(shí)體要素的定義項優(yōu)化完善,分割被定義項的同質(zhì)性,促進(jìn)面向水利數據實(shí)體語(yǔ)義化能力模型建設。打通面向水利要素數據的“生產(chǎn)-治理-管理-融合-應用-更新”全生命周期的多過(guò)程迭代更新。

    02 重新定義數據融通,強化數據應用

    水利數據底座通過(guò)糅合新型基礎測繪的實(shí)體語(yǔ)義理念,建立面向新時(shí)代水利建設需求的技術(shù)模式,深入嵌套水行業(yè)多業(yè)務(wù)專(zhuān)項業(yè)務(wù)模型,實(shí)現水利要素數據的“可管、可識、可用”。橫向拓寬水利數據的應用尺度,縱向拉伸水利實(shí)體要素的應用維度,提升數據要素的行業(yè)業(yè)務(wù)屬性賦能及價(jià)值。

    03 模型系統仿真,強化業(yè)務(wù)全過(guò)程決斷

    建立水利系統仿真為能力核心的機理模型與仿真引擎的融合模型,驅動(dòng)實(shí)現面向水利系統工程多專(zhuān)項業(yè)務(wù)分析下的水利模型的統一集成求解,進(jìn)一步深化計算層耦合;谝惑w化的“嵌套-耦合-計算-仿真”模式,削減模型計算、模型結果數據分發(fā)、數據轉譯、仿真渲染建模、仿真引擎結果數據渲染等系統仿真全過(guò)程多時(shí)段損耗,保障仿真決策及應用實(shí)時(shí)性,推進(jìn)水利分場(chǎng)景全過(guò)程“及算、及仿、及演”體系能力構建。

結束語(yǔ)

    數字孿生作為水利新時(shí)代數字化管理理念及新型基礎設施是智慧水利建設的核心與關(guān)鍵。然而,在推進(jìn)數字孿生水利系統的建設過(guò)程中,面臨著(zhù)一系列技術(shù)挑戰,主要包括時(shí)空海量數據治理管理及應用、數據安全、軟硬件國產(chǎn)信創(chuàng )、仿真推演實(shí)時(shí)性等問(wèn)題。泰瑞數創(chuàng )通過(guò)構建SmartEarth水利數字孿生底座產(chǎn)品體系,實(shí)現對水利時(shí)空數據的數據結構化、結構語(yǔ)義化、語(yǔ)義場(chǎng)景化、場(chǎng)景孿生化、孿生資產(chǎn)化、資產(chǎn)要素化的迭代升級,將有效賦能新時(shí)代水利新質(zhì)生產(chǎn)力建設,夯實(shí)新型基礎設施的支撐能力,高效賦能水業(yè)務(wù)智慧化升級、智能化應用。

    數字孿生水利標志著(zhù)水利現代化的新篇章,泰瑞數創(chuàng )在水利行業(yè)中將持續發(fā)力,通過(guò)不斷創(chuàng )新技術(shù)體系、不斷深耕水利業(yè)務(wù)、不斷提升本體能力,致力于向數字孿生水利建設提供卓越產(chǎn)品與服務(wù),滿(mǎn)足多元化需求,為實(shí)現國家的數字化轉型和智能化升級目標作出積極貢獻,為推動(dòng)人水和諧的水利新局面而不斷努力。

    更多SmartEarth數字孿生底座產(chǎn)品V5.0跨界融合內容,將于6月18日在北京舉行的“2024數字孿生賦能實(shí)景三維中國建設研討會(huì )”上正式亮相。掃描下方二維碼,立即報名參加,我們期待您的參與。

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