2021年8月，水利部部長李國英在《推動新階段水利高質量發展為全面建設社會主義現代化國家提供水安全保障》主題講話中指出，推進智慧水利建設是推動新階段水利高質量發展的實施路徑之一，要加快構建數字孿生流域、開展智慧化模擬、支撐精細化決策三方面內容。今年開始，“數字孿生”技術開始在水利部文件中頻繁出現，全國各地都在積極推進智慧水利建設，大數據、云計算、仿真模擬、數字孿生等科技手段被廣泛應用。從政策落到實際，51WORLD數字孿生技術在智慧水資源與水環境解決方案上，已有多個細分領域的實際案例落地應用，覆蓋了智慧水務、智慧水利、智慧水運、生態環境、智慧灌溉五大領域。以下是關于51WORLD在水資源與水環境領域的最新典型場景應用及價值賦能，一起來看看吧~

    五大領域典型落地案例

    51WORLD智慧水資源與水環境業務，基于全要素場景（AES）數字孿生技術，聯合行業頂尖生態合作伙伴，融合多維數據信息，結合數字孿生三維場景與動態仿真推演能力，針對智慧水務、智慧水利、智慧水運、生態環境、智慧灌溉五大業務領域，形成了具備從自動化、信息化向智慧化轉型的有力支撐平臺。

    01 智慧水務

    智慧水務包括凈水廠、供水管網、二次供水、排水管網、污水處理廠、城市內澇、海綿城市等細分領域。

    城市內澇推演：

    基于仿真平臺輸出的數據結果進行孿生服務數據要求清洗，提取出淹沒仿真數據的柵格面狀數據，作為各時刻區域大小的映射范圍，將映射數據信息進行梳理，關聯參數與柵格數據信息，通過渲染技術手段將帶有多維信息的灰度圖進行一次渲染，并可對灰度圖進行多方式二次渲染。在此基礎上，結合降雨量、排水管網情況和算法，串聯多個時間點的圖像數據，實現真實水體材質或熱力成像近似模擬淹沒過程的推演狀態。

▲ ‍‍城市內澇推演

    水廠智能管控：

    基于水廠設備設施建模、數據信號采集、工藝段仿真還原，實時監控水量、工藝水質情況、設備管理情況、生產安全指標、效率指標等，實現全廠可視化、精細化、智能化運營管理，提升科學決策能力，提高水廠運營績效。

▲污水工藝處理流程

▲污水處理實時視頻融合

▲污水處理設備孿生映射

    02 智慧水利

    智慧水利包括水利設施、長距離引水調水工程、防洪預報/預警/預演/預案、水力發電、水資源調度等細分領域。

    水庫蓄水調度：

    基于水庫結構建模、雨情水情預報及實測數據、大壩安全監測評估，配合水庫調度算法，平衡蓄水和泄洪需求，為判斷、會商、決策、協同調度、應急指揮等提供支撐，實現汛期防洪預報、預警、預演、預案應用，和汛末蓄水儲備，提升水旱災害防御和水庫水資源智能調度能力。

▲水庫洪水調度

    水利設施管控：

    基于水利設施遠程智能管控，如根據目標累計流量、瞬時流量等要求，結合泵組性能、閘門情況以及上下游水位測量數據等信息，分析計算啟泵數量、葉片角度、電機頻率，或閘門開度、孔數等參數，配合水利模型算法等技術，實現開停機組、啟閉閘門等流程的智能管控，提升水旱災害防御、水資源節約利用和優化調度等業務能力。

▲水利設施管控，閘門控制

▲水利設施管控，水泵控制

    03 智慧水運

    智慧水運包括航道船閘管理、船舶AIS、航道測繪、疏浚指揮等細分領域。

    航道智慧管理：

    基于遙感地圖、傾斜攝影測量、虛擬仿真建模、BIM 建模、實景影像采集等技術，接入實時船舶AIS數據，以及船閘輸水閥門、閘門、水位等數據信息，賦予船舶動態行駛的能力，可視化還原了航道實時的船舶分布、行駛等交通狀況。實現各種航道負荷熱力展示、船舶基礎信息、過閘信號數據、電子卡口、視頻融合、船閘收費等功能。

▲智慧航道

    04 生態環境

    生態環境包括水質監測、水質反演、污染擴散分析、排污監管、大江大河大湖生態保護治理等細分領域。

    河湖水質反演：

    基于河流湖泊等水域的水質監測數據，以及水體高程等數據模型，將歷史監測數據映射于水體內部相對鄰近位置的采樣點，并通過對采樣點著色等方式進行可視化表達，映射的采樣點周邊采取插值算法進行擬合，通過時間軸控制，實現河流湖泊等水域水質反演的完整過程表達。

    污染擴散推演：

    基于管網GIS等模型，以及水質采樣監測數據，結合算法模型，根據水質污染方向、速度前后變化，反向推演污染過程并進行溯源，確定污染發生精準范圍，同時對污染擴散進行預測，為污染管控采取措施提供依據。

    05 智慧灌溉

    智慧灌溉包括取水輸水、灌區監控、灌溉設備管理、農作物生長、水資源節約利用等細分領域。

    滴灌智能應用：

    基于對自然江河湖水源、蓄水池取水流程還原，以及對水泵水閘閥門等設備的自動化調控，結合算法統計分析配水調水，仿真還原農業灌溉的取水、輸水、配水、噴灌滴灌的各環節，進行灌區情況總覽、輸水配水及收費等功能的智能應用管理，達到節水灌溉的目的。

    三大價值賦能行業

    今年8月，李國英部長在人民日報發表的署名文章《推進南水北調后續工程高質量發展》一文中提出，要堅持科技引領和數字賦能，綜合運用大數據、云計算、仿真模擬、數字孿生等科技手段，提升國家水網的數字化、網絡化、智能化水平，更高質量保障國家水安全。水利部為了加快水利建設，早在2019年就先后下發了《水利業務需求分析報告》、《智慧水利總體方案》、《加快推進智慧水利指導意見》、《水利網信水平提升三年行動方案(2019-2021)》4份文件。到了2020年，水利部的智慧水利先行先試工作已在三大流域、五省（區）三市開展。

    51WORLD的數字孿生技術，在智慧水資源與水環境解決方案上，不但繼承了自動化信息化技術的應用及服務，還進一步帶來了三大價值賦能點。

    01 視覺賦能

    即通過虛擬現實技術，帶來全新的人機交互模式，提升可視化效果，在美觀、直觀、便捷層次解決問題，由此不論是專業技術人員還是泛行業管理人員，都可以通過三維可視化界面，完整的了解涉水對象及活動的真實情況。

    02 數據賦能

    是基于數據模型、通過開發者工具，實現數據驅動，拓展新的功能服務。在傳統自動化信息化技術的基礎上，疊加BIM、GIS等真實世界的物理模型，實現虛實互動、真實映射；在傳統的統計分析上，疊加算法和人工智能等技術，再突破時間維度，強化預測仿真能力，再達到真實的過去、真實的現在，展望真實的未來。

    03 融合智能

    基于全要素場景技術，提升了數據集成能力，進行多維數據融合。能夠打通各子系統的之間的互通，以及各行業之間的互通，也就是解決跨領域、跨類型、跨尺度的問題，復雜真實世界的映射還原，能夠承載更多維度的數據和信息。

    水資源與水環境建設走上智慧化之路

    推進水資源與水環境建設需要全面提升數字化、網絡化、智能化能力，以數字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑，全面推進算據、算法、算力建設，加快構建智慧體系。今年5月，水利部信息中心在智慧水利先行先試的《開展“思路對標”學習研討 積極謀劃智慧水利建設》專題中，倡導與互聯網企業專題研究“數字孿生流域、數字孿生工程”。 地方水利部門、科研院校和互聯網企業針對開展智慧水行業建設進行了業務需求分析、技術研討等系列行動，加強了數字孿生流域、數字孿生工程、工程智能控制等概念和新技術的水行業應用。通過數字孿生技術推動水行業數字化、智能化變革的同時，降低碳排放，實現綠色科技也是智慧水利建設的重要組成部分，智慧水行業發展必須堅持走綠色低碳道路。水資源與水環境關乎國計民生，隨著我國從農業社會走向信息化社會腳步的前進，相關建設也走上了智慧化之路。數字孿生技術是智慧化發展的新模式、新探索，隨著技術的不斷成熟，數字孿生正在成為推動水行業深刻變革的創新動力。智慧水行業是智慧社會的重要組成部分，是推動水行業現代化發展的必由之路。51WORLD將在水行業智慧化發展中以先進的理念和技術帶來持續創新應用，成為智慧水資源與水環境建設的驅動引擎。