智慧水利解决方案

智慧水利解决方案（河道）

政策背景12系统架构3方案内容4安全保障5创新亮点智慧水利解决方案（河道）

移动优势政策背景2015.22019.12019.62021.32021.6习近平总书记提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，强化水治理、保障水安全指明方向，是水利工作的指南中央财经领导小组会议水利部印发：《水利业务需求分析报告》、《加快推进智慧水利指导意见》、《智慧水利总体方案》、《水利网信水平提升三年行动方案》水利部印发《智慧水利总体方案》全国下一步水利工作的重心将转到“水利工程补短板、水利行业强监管”上来，这是当前和今后一个时期水利改革发展的总基调2019全国水利工作会议打造生态环境保护综合协同管理应用，构建水利“一张图”，完善水源水量预警模型，加强旱情预警、监测、分析。构建闭环监督管理体系浙江发改印发《数字化改革总体方案》以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，全面推进“三算”建设，加快构建“四预”的智慧水利体系水利部“三对标，一规划”总结大会智慧水利解决方案（河道）

政策背景12系统架构3方案内容4安全保障5创新亮点6移动优势智慧水利解决方案（河道）

全面感知智慧水利解决方案（河道）

建设思路1全面感知2高速互联3智慧中台4智能应用5孪生水利创新应用5G、云计算、边缘计算、大数据、物联网、人工智能、数字孪生技术，围绕水利行业“补短板，强监管”的工作重心，搭建全面感知、高速互联、智慧中台、智能应用、孪生水利为一体的智慧水利体系，为水旱灾害防范与抵御、水资源开发与配置、水环境监管与保护、河湖生态监督与管理等业务提供现代化支撑的新型业态更全面感知网络视频传感智能智能传感视频AI管理行为多维感知设备＋＋＋数据碰撞信息关联业务融合数据统一更融合数据模型数据中心接入清洗分类管理更智能应用服务水资源水环境水生态水安全智能报警执法指挥API接口辅助决策总体架构业务中台数据中台技术中台水利基础数据水工程运行库水质源监测库水环境监测库水生态监测库数据采集汇聚数据加工治理数据分类存储数据开放服务数据资源应用水利资源模型水利生态模型水利工程模型水利环境模型物联网平台慧眼视频平台AI平台边缘计算平台河道水雨情断面水质无人机监测指挥调度中心视频监控人工采集数字广播泵闸工况现实世界数字世界水利感知网5G传输网络水利政务网水工建筑孪生地理信息孪生涉水事件孪生水环境水生态孪生水利设施孪生iXR云平台水利大数据综合展示应急指挥调度系统水利业务基础应用水利全要素综合监视视频监控及智能识别城市内涝及交通预警预警报警发布系统智慧河湖长制系统水行政执法与监督城市智慧排水系统孪生水利水利工程运行管理业务应用支撑系统感知中枢数字孪生智慧中台神经网络智能应用物联平台构建天空地一体化水利物联网态势感知体系,重点围绕防汛/防台/抗旱的“四预”过程，应急指挥调度，水利大数据综合监视，水资源开发利用，水利工程安全运行，智慧河湖长管理，城市内涝防治，水行政执法监督，城乡供水、高效节水、水土流失、水利业务支撑，等十二大业务，充分利用传感、定位、视频、遥感、边缘计算、AI等技术，实现感知范围全域覆盖水文数据监测水环境监测水资源监测水利监测物联感知设备管理数据整合能力开放网络管理连接管理物联感知赋能水利监测监测数据反哺物联感知水利工程监测数据治理数据来源设施数据移动云平台数据采集数据服务数据资源挖掘分析水利数据服务目录数据可视化呈现水利计算引擎数据存储TrustedData元模型知识融合关联图谱认知图谱原始数据湖岸集市数据集市分析模型数据仓库元数据数据模型MasterDataReferenceData数据应用数字大堤水治理应用水资源应用水工程应用网页信息抽取IOT数据接入结构化数据同步消息服务非结构化数据同步数据资源数据标准数据质量数据审计数据脱敏风险识别数据加密省级市级区县级乡镇级村级水文数据水情数据工程数据遥感数据人工采集河湖长数据水资源数据水工程数据水土保持数据中小河流数据从数据采集、数据治理、数据存储、数据分析、数据应用等各个方面，围绕大数据和水利场景化业务应用逐级流转；通过对数据同步采集，借助数据标准、数据质量、数据审计、数据资源调度等功能，完善数据机制，统一数据标准；构建持续更新的水利数据体系，实现数据挖掘分析、数据交换共享，形成“活水”数据库，提供面向水利业务应用；智慧中台政策背景12系统架构3方案内容4安全保障5创新亮点监测内容：1、河道：水位、流量、过水面积、流速、含沙量；2、降水：降雨量、降雪量、冰雹量、蒸发量3、水库：水位、入库流量、蓄水量、出库流量；4、堰闸：闸上/下水位、过闸门流量、开关状态、到位信号、故障报警监测目标：1、实现对雨水情信息的全天候实时采集，保证水文信息采集的高效性、及时性、准确性2、河道水情、雨情超警戒时，及时进行报警，向相关部门指定人员发出报警通知信息3、向其他相关平台系统提供数据共享服务提供规范性接口4、在实用、稳定可靠的基础上兼具良好扩展性、兼容性和开放性，为系统后期扩展升级数据应用：辅助决策，指导防汛抗旱、水利工程规划设计、水资源管理与开发利用、水环境保护、水科学研究及其他国民经济建设浮子水位计雷达流速仪感知体系建设-水文监测多参数在线分析仪水质监测浮漂站指标名称监测位置监测内容河道水质监测河道水质湖塘水质监测湖水水质水库水质监测库区水质指标名称监测位置监测内容排口水质监测雨污排污口水质溢流口水质监测溢流口水质地下水水质监测机井出水口水质浊度电导率ORPDO水温NH3-NCOD黑臭水体治理国家断面水质考核感知体系建设-水质监测北斗接收天线北斗收发机数据采集模块内埋式应力计固定式测斜仪水位计振弦式扬压力计振弦式裂缝计系统专用线缆基岩位移计振弦式渗压计温度计表面式应力计静力水准仪感知体系建设-大坝安全安全监测自动化系统是水闸安全监测系统的重要组成部分，通过对工程安全进行自动化监测，管理人员和管理局领导可以及时了解工程当前性态，为领导决策提供科学依据，为水闸的长期安全、经济运行提供可靠保证限位开关精密行程开关格雷码编码器开度仪现场控制柜通讯模块状态监测故障报警现场控制远程控制智能调度感知体系建设-闸门工况三相电流三相电压实时功率出水水压温度监测振动监测故障报警工况状态视频监控烟雾报警红外侦测温度湿度撤防布防门禁系统报警灯泵房环境人脸识别、越界识别、移动侦测、RFID感知体系建设-泵站工况日常监控日常的监控，现场画面和影像数据采集及保存，设备安全，人员安全，监视报警，震慑违法行为远程巡查通过视频监控系统的云台操作对工作现场进行远程的巡查和检查，如：检查设备工作状态等水位识别基于AI深度学习算法对河道、库区水位标尺测量水位进行远程识别，在提供视频监控的同时提升效率漂浮物识别对河道水面进行监控，通过智能检测技术检测漂浮物，并识别其种类，如：蓝藻暴发预警、水面清洁通知内涝识别基于图像大数据和深度学习技术，建立积滞水模型，通过模型分析城区低洼区域的积水情况，以评估城市内涝的严重程度险情识别基于AI识别技术，通过架设于通信铁塔上的重型云台摄像机对河道堤岸的水毁、溃坝、滑坡、漫堤等险情事件进行识别报警行为识别基于AI深度学习，对翻越护栏、违规下河、非法捕捞、破坏水利设施设备、雨水管排污、垃圾倾倒进行识别报警和取证河道四乱通过图像识别技术，辅助河湖四乱违法行为的认定和取证，对疑似四乱行为进行报警，通知行政执法人员及时处置违法行为感知体系建设-全域视频数字孪生灾害预警平台数据服务器手机用户用户5G指挥调度中心5G网络/移动专线防火墙路由器运营商基站手机短信播报电话紧急插播5G5G运营商基站预警广播机数字广播设备支持授权4/5G/PSTN号远程呼入具有短信/文本转语音功能白名单设置支持加密设备自检及异常故障报警感知体系建设-数字广播无人机应用无人机勘查通过无机搭载RTK\云台相机等相关的勘查设备，可完成各种不同功能需求的勘测，如：三维倾斜摄影（高程和影像）、工程对象剖面制作、岩体体积测量等无人机取证

水行政执法人员通过无人机可快速的锁定涉水违法行为（水污染、非法捕捞、河湖四乱等）发生的位置，并根据需求进行取证，自动完成违法证据的保存无人机救援当水灾发生人员被困时，通过无人机挂载救援绳索，快速到达人员被困的区域，通过绳索对被困人员快速展开救援无人机应用无人机巡检定时自动巡检，将图片、视频实时传输回控制中心，高速率低延时的视频传输以及云存储，通过AI智能识别技术，对异常情况进行报警无人机取样

利用无人机挂载水体取样设备，可快速便捷到达预定采集点坐标，通过集成的视频传感器，观察水面周围情况，利用取水系统快速采集指定深度的水样无人机监测无人机搭载雷达流速仪、温度监测传感器对指定水域指定位置的流速、水温进行随时的测量感知体系建设-无人机应用洪水影响监测旱情遥测感知水库工程遥感水域提取河湖四乱监管感知体系建设-遥感卫星渠系调查河湖富营养化水域污染调查排污感知体系建设-遥感卫星指挥调度中心是承担多种工作任务的综合型场所，既要担负汛情、台风、事件、突发事件的现场决策指挥，又要进行日常的办公工作，还要承担会议、访问等接待任务指挥中心应以监控、管理为手段，以控制、优化为目的，以智能化、高效率的管理模式取代传统的、低效的管理模式，以提升信息系统管理效率和服务管理质量，降低人工操作和管理带来的风险。应充分利用了现代化音视频技术、数字化技术、计算机多媒体技术、网络技术、智能控制技术等指挥中心基础建设包括：大屏幕显示系统、数字会议系统、智能扩声系统、全媒体融合管理平台等调度指挥中心建设智慧水利平台01基于全要素场景数字孪生技术，融合多维数据信息，结合数字孪生三维场景与动态仿真推演，构建“四预”数据底板水利数字孪生系统02利用大数据分析技术，对辖区内的水雨情、水文、气象、台风、水质、专项行动、水利建设新闻等进行综合的展示水利综合展示系统03集成综合研判、汛情会商、指挥协同、灾后评估等功能，为相关人员提供汛情模拟分析、视频会商、指挥协同等功能应急指挥调度系统04基于基础物联感知系统对辖区河道雨水情、水环境、设备工况、气象数据、城区内涝、路况、水资源等进行实时监测全要素监视系统06基于AI识别技术对水位、漂浮物、内涝、险情、非法捕捞、破坏设备、偷排、及河湖四乱等违法行为进行识别并取证智能监控识别系统07集成河长地图、一河一档、信息服务、河湖巡查、巡河事件、投诉举报、考核评价、事件督办、会商决策、河湖保洁智慧河湖长制系统08重大水违法事件督办，水行政执法监督、水行政监察巡查、涉水不法行为举报、涉河项目申报，河道资源开发利用等行政执法监督系统09水利工程规划、建设管理，水利工程安全运行（水利设施运维、考核评价）、水利工程开发利用（水利景区、经营）水利工程管理系统10在河道数据基板基础上，通过专业模型耦合实时雨水情、工情、险情等要素进行预演，构建“四预”功能的防洪体系流域河道防洪系统05提供预警信息管理、预警生成、预警发布（各种途径发布）、预警响应、预警信息共享等各种预警相关的服务预警及发布系统智慧水利平台-水利数字孪生系统可视化修缮管理对修缮记录的可视化管理管线浏览针对项目内管线通过BIM建模实现可视化管理可视化导航通过BIM技术及移动终端实现快速可视化导航预案管理预

案制定、预案预演、预案的响

应均实现过程可视化项目综合管理平台成熟的项目管理平台，结合APP，实现多系统互动管理可视化交互管理BIM+GIS管理应用，实现项目高度集成的可视化管理BIM技术与物联网互动开放的共享API，便于二次开发，基于一个数据大平台；可多应用系统集成及互动隐蔽工程移动终端浏览针对隐蔽工程给通过扫描二维码即可实现详细信息查询浏览单体微观BIM整体宏观3DGIS12345678使用无人机倾斜摄影、BIM、3Dmax对始丰溪流域进行地理信息和水工建筑建模，构建水利数字孪生系统自然背景、流场动态、水利工程、水利机电设备、“四预”5大类可视化智慧水利平台-水利数字孪生系统智慧水利平台-水利综合展示系统水质数据旱情数据水文数据多种呈现方式全要素展示需求定制开发数据实时更新全要素可视化监控展示水工建筑数据智慧水利平台-应急指挥调度系统汛情分析汛情会商综合研判模拟预演调度建议指挥调度物联感知调度反馈应对总结智慧水利平台-应急指挥调度系统(汛情会商)智慧水利平台-应急指挥调度系统(综合研判)汛情分析昆玉河永引渠清河北护土城沟小月河西护暗沟南护坝河通惠河凉水河

松林闸安定闸东直门闸安定门雨水口德胜门雨水口安德路雨水口东直门雨水口北护实测计算水面线路面汛情分析汛情分析区域洪水预测结果：根据降雨临近预报，所选区域未来2小时有20毫米以上降雨。预计该区域可能会有100万方洪水，4个地铁口可能会受到影响。

降雨分析区域洪水分析河道洪水预测河道洪水分析城区积水分析智慧水利平台-应急指挥调度系统(模拟预演)对成都中心城区采用IFMS/urban水动力模型，研究区建模范围约600km2，采用四边形和三角形混合网格剖分降雨→产流→汇流→演进智慧水利平台-应急指挥调度系统智慧水利平台-应急指挥调度系统领导公众智慧水利平台-水利全要素监视系统智慧水利物联感知基于智慧水利物联感知平台，对水利相关的要素进行实时的监测河道雨水情河湖水环境水利设备工况气象信息城区内涝交通路况视频影像水资源信息智慧水利平台-预警及发布系统预警判断确认预警发布单预警发布新媒体电视广播短信定向发布微信公众号网站发布预警反馈确认预警信息共享预警发布对象预警发布渠道综合研判会商结果市应急办应急预案蓝色预警预报预警站水位将接近警戒水位黄色预警预报预警站水位将超过警戒水位，低于保证水位橙色预警预报预警站水位将超过保证水位，低于20年一遇水位红色预警预报预警站水位将超过20年一遇水位智慧水利平台-智能监控识别系统翻越爬攀识别下河行为识别蓝藻暴发识别内涝识别河道垃圾识别四乱识别水位识别险情识别随着水利行业的发展，越来越多的图形、图像信息需要进行处理和分析，以满足日常的业务应用需求。如何利用最新的图像识别算法服务水利行业用户成为水利人的研究重点。我们基于“AI+图像识别”原理，自主研发了人工智能AI平台，该平台通过对海量专业数据的自主训练和学习，能够从图像视频当中快速高效的识别用户所需的业务信息。通过在水利防汛减灾场景中的应用证明，利用人工智能AI平台能够极大的提高业务监测的图像数据分析处理效率，减轻工作人员数据处理的负担智慧水利平台-智慧河湖长系统巡河湖人员移动巡查—动态监管巡河湖通河湖长一机在手—随时关注河湖长通社会公众微信治水—全民监督河长公众号河长总览河湖名录河长名单河湖地图业务联动一河一策一河一档智慧水利平台-智慧河湖长系统乱占：填占水域乱建：建设涉河项目乱采：河湖采砂取土乱堆：堆放阻碍行洪的物体遥感四乱解译四乱解译成果一张图无人机巡查路线远程规划，现场无人机执行规划路线无人机实时视频、轨迹、飞行成果、飞行历史管理智慧水利平台-水政执法监督系统搭建“互联网+监督管理”系统，整合共享信息资源、建设“水利一张图”通过“水利一张图”，各类用户可根据数据指标进行相应的研判，指导下一步工作，同时通过IP定位实现信息找人，为社会公众提供定制汛情服务全面支撑水利工程、河湖、水资源、水土保持、水利资金、水利政务行政执法等监管工作实现“查、认、改、罚”的全流程管理，为开展“双随机、一公开”监管、协同监管、信用监管提供有力的平台支撑积极落实《数字化改革总体方案》，业务服务数据接入“浙里办”、“浙政钉”智慧水利平台-水政执法监督系统提供最新水利相关动态信息的及时发布提供公众参与水利建设，建议献策提供公众监督水利建设的渠道提供公众对水利行政执法的监督提供公众对涉水违法行为的举报提供对涉河项目的申报受理窗口提供对重大水事违法事件的督办核心目标：实现水利工程全生命周期数字化管控基于BIM+GIS技术，实现以施工单元为核心的工程建设过程中重要业务数据的监控与采集、实施分析、反馈与共享、实现工程进度、质量、安全的闭环管理。覆盖业主、设计、监理、施工及运行管理单位。支持全面工程建设过程的回溯与数字化建设档案的同步移交。智慧水利平台-水利工程管理系统施工机械施工过程在BIM三维空间进行实时作业呈现，并将施工机械的关键指标信息展示出来，施工完成后BIM模型及进度实时更新建设过程中可查看施工进度、所用材料、材料用量、体积、所在部位高程等，模型上关联现场的照片视频、质检验收等相关资料等智慧水利平台-水利工程管理系统碾压遍数行驶速度碾压轨迹震动强度智慧水利平台-水利工程管理系统通过数据感知能力、专业知识能力、安全把控能力和运行管理能力等4方面建设，实现对病险水库预报、预警、预演和预案的全面掌控;接入水雨情、安全监测、视频监控、闸控、巡检等数据，通过三维实景建模、人工智能分析、径流预报、水量调度等模型的应用，实现水库管理的智慧化智慧水利平台-水利工程管理系统SUMMIT-RESERVOIR

水库监测预报预警系统无人机三维倾斜摄影建模及水工建筑物精细化建模，水库预报成果模拟智慧水利平台-水利工程管理系统构建洪水防御应用场景，实现物理防洪工程在数字化场景里的全要素、全过程、实时动态展示，支撑河道泄洪、水库调蓄、分蓄洪区的分洪和蓄洪、淤地坝防洪等水利业务，支撑防洪会商、防汛调度指挥等业务应用。三维建模倾斜摄影数字孪生激光侧扫BIM建模数字流场智慧水利平台-流域河道防洪系统

按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的流域防洪体系

预报预警预演预案准。与气象、水文部门协作、联动配合，加强实时雨水情信息监测报送和分析研判，利用水文气象耦合、大数据、人工智能等技术，提高预报精准度、延长预见期快。建立多阶段渐进式预警体系，一旦出现险情，及时向可能受影响的相关部门和地区发布预警，提醒提前做好避险防范，确保预警信息传递到人、防御责任到人真。在数字流场中进行预演，标准内洪涝如何调度，发生超标准洪水如何防，洪水往哪去，人往哪转移，都要安排好、落实好，为防汛提供科学决策支持实。预案响应与预报、预警、预演计算结果相结合，贯穿系统全生命周期，要逼近实战，强化预案的指导性和可操作性，确保预案到位智慧水利平台-流域河道防洪系统水文模型无资料地区洪水预报5调度模型管网模型水文水动力耦合模型核心模块降雨预测水文模型水动力模型管网模型调度模型人工智能人工智能模型引擎预案1234预警预演预报智慧水利平台-流域河道防洪系统短期降雨预警汛前气象预警城市内涝预警流域洪水预警预案1234预警预演预报智慧水利平台-流域河道防洪系统基于数字孪生流域，利用水利模型、可视化模型仿真模拟的数字流场，实现河道洪水一维二维动态演进、蓄滞洪区洪水二维动态运用及城市洪涝动态模拟。结合水库、蓄滞洪区、提防、闸、泵站等水利工程调度规则，对特定频率、历史典型、模拟预报的洪水过程，实现以流域为单元的防洪工程调度预演体系，同时对防洪形势、调度预演效果快速的分析与评估。预案1234预警预演预报智慧水利平台-流域河道防洪系统预案1234预警预演预报智慧水利平台-流域河道防洪系统围绕预案库，通过智慧研判，在灾情处置过程中提供持续的应急决策服务，根据事态发展形势，不断调整应对预案，适应防洪形式动态发展过程，输出行之有效的应对措施，确保事前、事中、事后应对部署科学有效、应对措施精准得力事前建立智慧“预案库”为预案快速变方案服务强调多部门联合制定预案、及时开展预案修编工作，强调预案的可操作性及可指导性；事中结合实测结果及预报结果，实时监测预案启动条件指标情况，自动匹配生成相应的应急预案；通过智慧研判，根据事态发展形势，不断调整预案等级，并转换为具体的行动方案事后评价预案执行情况评价预案适应性；提供预案库整改依据预案1234预警预演预报智慧水利平台-流域河道防洪系统政策背景12系统架构3方案内容4安全保障5