从“可看”到“可计算”，数字孪生助力智慧水利创新发展
2023年6月16-18日，2023智慧水利建设论坛（第二期）在广州举办，美象信息杭州公司常务副总经理唐少杰就《从“可看”到“可计算”，数字孪生助力智慧水利创新发展》为主题进行了解读分享，展示了美象信息在智慧水务/水利领域的阶段性技术成果。
在水环境问题日趋严重的背景下，水利工程的建设得到了我国政府的政策扶持。长期以来，政府陆续出台了一系列水利相关的法律法规和政策，加码水利投资，推动重大水利工程建设提速。在此背景下，一系列数字孪生领域工程建设的指导文件相继出台，拉开了水利新型基础设施建设的序幕。随着数字孪生相关工程建设的不断深入，水利工程建设难点也逐渐清晰。系统隔离
业务可视化、自动化不足
存在业务不连贯、职能不清晰的问题
数据分散
图纸三维化程度不高
数据来源多、格式多样，坐标、高程体系不统一
数据权限不明确，共享机制不顺畅
预警不智能
基于数字化、模型化技术的自动化预警预报能力不足
美象信息，深耕数字孪生技术8年，智慧水利数字孪生解决方案已成功落地应用于水利监察、坝体监测、流域建设、防汛抗旱、灌溉监管、生态水利等各业务领域。美象信息作为智慧水利的践行者，近年来垂直于智慧水利领域不断探索挖掘数字孪生技术应用，积淀了丰富的水利项目经验，参与众多水利部先行先试的数字孪生项目建设，取得了显著成效。
水利数字孪生场景构建的能力
三维底座构建
MxDATA智慧水务/水利数字孪生平台可针对不同的场景应用需求，采用L1-L3级精度进行流域场景的构建。
数字孪生流域场景构建
统一表达、细节真实
• 地形高程、水下地形、卫星影像、倾斜摄影、BIM模型、建筑体块模型融合统一表达。
• 水利设施、天空、水体、植被、流体材质真实、细节逼真，动态可交互。
数据融合、实时监测• 水利设施工况、水文气象台风、工程安全监测等实时监测数据打点，关联实时和历史数据，直观查看三维空间定位和时空变化过程。
业务驱动、动态仿真
• 场景模型动作、水体、特效可关联实时数据驱动。
• 与水利专业算法模型结合，关联预演算法时间轴，实现算法结果的可视化动态仿真模拟。
实时数据驱动天气特效
• 三维孪生场景中的天气仿真，能实现基础的阴、晴、雨的天气仿真，可拓展雾、雪等天气效果实现。• 天气特效可对接实时气象数据接口，天气状况与实时数据相关联。
实时数据驱动建筑物特效
• 三维孪生场景中的水工建筑物特效可由实时数据驱动，特效效果与真实数据进行关联，反映水工建筑物的实际运行情况。
数字化表达
• 可对特定工程场景进行数字化、透明化表达，方便全局统览打点标签，并查询标签定位和详细信息。虚实融合• 在三维场景中，将实时监控视频融合到场景中，进而能够在三维虚拟场景中对真实世界进行实时监控。
水利数字孪生场景应用能力
四预平台
• 预报为基础：通过接入流域内对应天气水文数据，基于水文预报模型，可对不同时间尺度下的研究区域内降雨量进行预报。
• 预警为前哨：基于MxDATA数字孪生应用平台中的数据能力，可实现预警规则的设定。通过明确降雨量、水位、流量等预报要素，根据预警不同等级、发展态势以及可能造成的危害程度，明确不同等级预警要素的范围，进行行业和社会层面的分级预警。
• 预演为关键：平台通过将历史事件数据同水利专业模型相结合，依托数据驱动的泄洪模拟、水位变化模拟、下游城镇区域的动态淹没模拟等多项仿真技术，实现流域洪水风险和最大淹没范围的仿真预演。
•预案为目的：依据预演结果，MxDATA数字孪生水利“四预”平台可智能拟定事中和事前最佳调度方案。可结合实时水雨情、预报降雨、潮水位、工程调度运行等情况，对干流和平原河网每隔4小时进行滚动洪水预报和风险分析，提前制定预排预泄方案，最大化减少水利灾害损失。
大坝安全监测
充分利用物联网（ IoT ）技术，实现24小时全天候不间断监控坝体变形、渗流、应力应变等大坝安全关键指标等信息，提高坝体安全监测的实时性、可靠性和精度，实现大坝安全实时预警，并及时发送堤坝告警信息给相关责任人。
水库资产管理
• 统计图表：前端图表进行设备资产统计及关键词查询，支持前端图表与三维场景流畅交互。
• 设备打点：三维场景标签打点，点击数据标签展示设备详细信息。
• 实时数据：设备资产数据库化，接入设备运行数据，展示实时运行情况；支持历史数据调用查询。
虚拟巡查
• 基于孪生场景中自动执行漫游功能，到达指定重点巡查设备后，三维模型动画停止在当前场景，在三维模型中显示该设备的实时数据。• 可按需调取设备监测的历史视频、设备的历史监测曲线、关联设备的监控数据等，辅助虚拟巡查人员判断设备的运行状态。• 直观展示执行虚拟巡查的次数、周期内待执行任务数量、异常数量、异常处置情况等。
探索与实践
水安全
美象信息参与建设了水利部第一批数字孪生流域建设先行先试项目，平台以数字孪生为核心技术路线，地形高程、水下地形、卫星影像、倾斜摄影、BIM模型、建筑体块模型统一融合表达。支持广域大体积、高精度水域孪生场景模型的建构与流畅加载。打造了流域多源三维数据融合底板，将场景模型动作、水体、特效关联实时数据驱动，以B/S云推流方式供业务系统及决策驾驶舱调用，围绕四预与业务流程做深度融合。
架构上实现孪生底座与业务系统深入融合
技术上实现与三维GIS数据的融合，支持3DTile格式数据导入
技术上实现流域二、三维耦合淹没模拟网格数据秒级加载
水资源
基于MxDATA数字孪生应用平台，构建三维立体的水厂数字孪生场景，将水厂地形地貌、建筑植被等室内外环境要素，设备设施分布、管道分布等水厂全要素信息真实还原到孪生空间中，并且将污水厂、净水厂及试点片区地下管网等整合在一个平台上，对原水、水处理、供水整个流程做三维孪生还原，通过三维来实现各个节点的把控,打造业务流程动画仿真，支持业务培训。
大小近百种设施设备还原监管
打造业务流程动画仿真，支持业务培训
打通反控接口以及业务数据对接，在数字孪生场景中实现业务闭环
水环境
MxDATA数字孪生应用平台，采用领先的数据采集、处理、推理、分析技术，实现对景区及生态环境周边的水环境进行综合管理。并且帮助我们深入了解水生态系统的结构和演化规律。模拟水生态系统中各种生物群落之间的相互作用和影响，可以识别出潜在的生态风险，预测未来生态环境的变化趋势，并提供对水生态环境的管理和保护方案。
动态仿真植被，严格按照现场、图纸种类进行匹配
数据的动态更新和分析，及时发出预警和处理信息
未来美象信息将继续深耕数字孪生技术，探索更多水利/水务垂直领域的数字孪生创新应用场景，打造更多业务前沿解决方案，助力中国智慧水利/水务建设。
美象信息成立于2015年11月，是国内领先探索智慧城市数字孪生技术创新，并成功商业化的国家级高新技术企业。公司围绕“MxDATA数字孪生应用平台”；内核由“EVR孪生底座编辑器”、“EDT无代码数据模块”2大自主研发的核心产品驱动；聚焦数字孪生技术研发与应用，拓展泛园区、大交通、水利/水务等多元业务领域；更直观便捷及高效协同地解决项目前期规划、中期建设和后期运营3个阶段中的成本高、不好管、难预料等问题；发挥数据价值，最终通过AI为决策未来提供科学支撑。公司依托宁波、杭州、深圳三地研发+运营中心，正通过不断加快技术创新和发展步伐，努力成为国内全面领先的数字孪生综合服务商。
