数字孪生灌区建设是智慧水利建设的重要内容,是提升灌区建设管理水平的有效手段。
我国灌区南北和地方差异较大,缺乏有效的统一管理手段;且存在计量精度不够、水费征收困难、水资源利用率较低等情况。当前灌区需要实现的目标是通过信息化管理方式,结合不同灌区地势地貌,依托水利模型计算,实现水资源利用最大化,为灌区的管理提供数据支撑和辅助决策。
用水计量
数据精准度不够
沟渠道用水计量偏差大
量水设备运维管理难度大
水权运营
水费征收实施难
地方管理差异大
管理难度大
配水调度
配水调度没有依据
水资源利用率不高
防汛抗旱能力差
四信数字孪生灌区信息化平台
四信数字孪生灌区信息化平台通过底层感知设备,包含水位监测、气象监测、土壤墒情监测、水质监测等进行水利信息采集,利用计算机局域网、GPRS、2G/3G/4G、ZigBee、LoRa、VHF、有线通信网等进行监测点、监控中心和灌区信息中心之间的信息传输,在数据中台经过统一清洗处理后,以标准数据结果输出至业务系统呈现相关数据。
同时,结合国家气象局的气象服务、第三方或四信视频服务、设备云管家等支撑平台,对业务系统提供数据扩展、底座支撑、统一标准等支持,并提供了配套的安卓APP,实现移动化管理。
平台基于业务系统及支撑平台提供的各项数据,以物理灌区为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动,重构灌区的感知体系,整合灌区相关联的数字化资源,对灌区水利工程的内、外部环境及运行过程进行数字化映射、智能化模拟步仿真运行、虚实交互、迭代优化等,提升灌区用水管理的精准决策能力。
1、灌区管理驾驶舱
提供了一张图管理界面,管理者可通过此界面实现灌区的多元化管理
2、供需水预报与决策
●供需水感知:水情量测信息、塘库蓄水动态变化、作物种植结构、土壤墒情、作物需耗水等
●供需水预报:来水预报、需水预测
3、水资源配置与调度
●水资源配置:水资源供需平衡分析和生成配置方案
●水资源调度:自动生成调度预案、调度方案仿真推演、调度方案实时动态调整和供水调度评价
4、水旱灾害防御
●旱灾防御:旱情监测评估、抗旱调度、旱灾报警、旱灾评估等
●灌区防汛:洪水预报、汛情预演、汛限预警、防汛预案、物资管理、调度评价
5、数字沙盘工程管理
在GIS地图上,对灌区的各类工程信息进行监管,显示流域、河流、湖泊、水库、泵站、沟渠道、取水井、水闸、农田等工程的位置和图标,支持点位、线段、区域等不同的图层叠加方式
展示不同的水工图标,按照类型显示不同的工程信息数据,包含了工程特征信息和工程标识信息等,同时对工程文件进行管理查看
展示渠道、灌区,可查看渠道、灌区的流量计算,在图上直观的对灌区的当前流量进行可视化监管
6、量水与水费征收
●渠系用水计量
对渠系的用水量进行计算,包含了来水口流量、渠中段流量、排水口流量、日用水量及时间等数据,考虑到过流时间差,算法可对过流时间进行配置,提高了流量计算经度
●灌区用水计量
对灌区的用水量进行计算,包含了来水口流量、排水口流量、日用水量及时间等数据,考虑到过流时间差,算法可对过流时间进行配置,提高了流量计算经度
●泵站用水计量
以泵站为单位,实现泵站的用水统计,根据泵站及泵站的用水卡为维度,对泵站的次用水进行列表展示
●水费征收
根据不同的用水类型可设定不同的水价模板,支持阶梯水价和非阶梯水价的收费方式,实现线上费用管理功能
7、设备远程控制
支持远程控制广播、泵站、阀门、闸门、视频等设备,对设备的最新状态进行展示,并结合视频、BIM动画等对设备的启闭、开关进行联动
8、配套移动应用
支持GIS地图查看、监测数据查看、视频监控、预警广播、闸门控制及巡查巡检、监测预警等功能
山东沾化引黄灌区
内蒙古灌区流量监测项目
福建厦门水库农业水价改革项目
茜安中型灌区续建配套与节水改造信息化项目