数字孪生再造"水利大脑"！防洪预警到设备维修的全链条智控

       水利数字孪生工程是通过数字化方式创建物理水利工程的虚拟对应体，利用实时数据、历史数据、模型算法等，对水利工程的全生命周期进行模拟、验证、预测和控制。其核心在于实现物理实体与虚拟模型的实时映射与交互，为水利工程的运行管理提供精准、全面的决策支持。建成后将实现智慧化运营和精细化决策支持。通过构建虚拟模型，可借助历史与实时数据，模拟、验证、预测和控制工程全生命周期，为工程安全运行管理提供有力支撑。

       水利工程安全关乎国计民生，一旦出现安全问题，如大坝溃决、堤防决口等，将对下游人民生命财产、生态环境等造成灾难性影响。安全分析预警能够提前察觉工程潜在安全隐患，在问题发展为严重事故前，采取有效措施进行处理，避免或减少灾害损失。在一些水库工程中，通过安全分析预警系统，及时发现大坝渗漏问题并进行加固处理，保障了水库安全运行及下游地区安全。

1、防洪排涝运行调度。

（1）洪水预报：运用水文模型，结合实时雨情、水情数据，预测洪水发生时间、洪峰流量、洪水过程等。采用新安江模型、TOPMODEL 等，通过对流域产汇流过程模拟，提前为防洪调度提供洪水预报信息。

（2）内涝预报：基于城市排水模型，考虑降雨强度、排水管网排水能力、地形地貌等因素，预测城区内涝发生区域、积水深度和积水时间。如利用 SWMM（暴雨洪水管理模型）对城市排水系统进行模拟分析，提前预警内涝风险。

（3）防洪调度方案：根据洪水预报结果，结合水库、堤防、分洪区等防洪工程实际情况，制定科学合理的防洪调度方案。确定水库的泄洪时机、泄洪流量，堤防的巡查防守策略，分洪区的启用条件与分洪流量等。

（4）排涝调度方案：依据内涝预报信息，针对排水管网、泵站、调蓄设施等排涝工程，制定排涝调度方案。明确泵站的开机时间、开机台数，调蓄设施的蓄水与排水计划，优化排水管网运行调度，提高排涝效率。

2、智能巡查养护。

对采集到的无人机影像、激光点云数据以及卫星遥感影像进行预处理。去除影像中的噪声、畸变，对激光点云数据进行滤波、去噪和拼接处理，确保数据的准确性和完整性。通过专业软件，Pix4Dmapper 用于无人机影像处理，CloudCompare 用于点云数据处理，对原始数据进行清洗和优化。根据水库的工程特点和安全管理要求，利用三维实景模型，对大坝、溢洪道、输水设施、周边山体等进行重点区域划分。将大坝坝顶、上下游坝坡、坝肩与基础连接处等易出现安全隐患的部位，设定为一级重点巡查区域；将溢洪道的控制闸、陡坡段、消力池等关键部位划定为二级重点巡查区域，以此类推，明确不同区域的巡查优先级和频率。

3、闸门远程控制。

在监控中心设置简洁直观的远程操作界面，操作人员通过点击界面按钮、输入参数等方式下达控制指令。操作界面采用图形化设计，以形象的图标展示闸门状态，绿色表示闸门开启，红色表示关闭，操作人员可一目了然掌握设备情况。控制指令在发送前进行加密处理，采用 SSL/TLS 加密协议，保障指令传输安全。加密后的指令通过网络传输至闸门控制系统，确保指令不被窃取或篡改。操作人员在监控中心下达“开启[闸门编号]至50%开度”指令，指令经加密后通过 4G/5G 网络或光纤传输至现场控制单元。

4、综合APP平台。

实现对水库各类设备（闸门、泵站、发电机组等）的全生命周期管理。记录设备基本信息、安装位置、运行参数、维护记录等。通过与设备智能监测系统联动，实时掌握设备运行状态，当设备出现故障时，自动推送预警信息，并提供维修建议和历史维修记录查询，方便维修人员快速定位和解决问题，如某闸门电机温度过高时，APP及时发出警报并提示可能的故障原因及维修流程。当巡视检查发现问题或监测监控系统发出故障预警时，移动应用自动生成维修工单。工单包含故障描述、位置、严重程度等信息，自动流转至维修人员。维修人员接收工单后，可查看详细信息，并安排维修计划。维修人员在维修过程中，通过移动应用实时更新维修进度。管理人员可随时查看工单状态，了解维修进展，如已到达现场、正在维修、维修完成待验收等。维修完成后，维修人员上传维修报告，包括维修内容、更换部件、维修前后对比照片等，实现维修流程闭环管理。

       中交路桥科技依托勘察、检测（含特检）、设计等传统行业能力，可提供“检、诊、修、应”的全生命周期综合一体化服务，推动城市安全风险管理技术创新、模式创新、应用创新，提升城市安全运行风险隐患发现、防范、化解、管控的智能化水平，为推动城市安全发展提供坚实保障。在迈向智慧城市的新时代征程中，中交路桥科技将始终坚守安全底线，不断完善和优化城市安全运行综合服务平台，为城市的平稳运行贡献科技力量。