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虚实融合开启“四预”之门 数字孪生支撑智慧治河
——黄委信息中心2022年信息化建设纪实

虚实融合开启“四预”之门 数字孪生支撑智慧治河

【字体:      】     打印      2023-01-13 10:16      来源: 黄河网  

在建设完善黄河“一张图”“天空地一体化监测感知体系”“一本账”的坚实基础上打造数据底板、构建数字化场景,在加强黄河云数据中心服务能力、网络安全互联能力的基础上提升算力水平、支撑智慧化模拟,在强化“四预”能力、推动集成协同的基础上建设防汛、水资源管理调配等“2+N”智能业务应用体系、赋能精准化决策……2022年,黄委信息中心信息化建设尤其是数字孪生黄河建设亮点纷呈。

建底座夯基础 打造数字化场景

流域治理管理“四统一”需要权威、准确、全面的治黄数据作为算据基础。2022年,黄委党组将“一本账”建设列入强化流域治理管理十大标志性举措。

按照信息“全、准、活”的目标,黄委信息中心以黄河流域为单元,梳理、整编和融合6大类33小类近1千万条数据,在七大流域机构中率先建立涵盖河湖基本情况、水利工程基本情况、河湖保护治理、经济社会用水情况等内容的流域水利工作“一本账”,整编入库数据330万余条,同时印发《黄河流域水利工作“一本账”管理办法(试行)》。

黄河流域水利工作“一本账”台账界面

防洪防凌、水资源管理调配等流域治理管理全局性工作的智慧化模拟与精准化决策都需要基于全河水情、雨情、工情、险情以及上中下游涵闸、取水口等系列数据作出综合研判分析。这是黄委党组多年来大力推进资源整合共享的意义所在,更是当前数字孪生黄河建设的必然要求。

黄委信息中心深度融合黄委与国家地理信息公共服务平台、水利“一张图”等多源数据,基本形成统一的黄河流域基础地理信息服务和信息汇聚展示平台,初步构建黄河下游河道重点河段和典型区域L2级空间地理数据底板,水文、防汛、水资源、水保、工情、险情等黄河保护治理数据在这里汇聚,形成黄河治理管理的翔实底图。同时,开发三维可视化场景,实现三花间(三门峡-花园口)与下游河道重点河段和典型区域数字化场景构建。

这是数字孪生黄河的基座,是物理流域与孪生流域共同的“根”。有了“根”,数字孪生黄河就有了“实”的基础,成为物理流域真正的“孪生兄弟”。否则,可能会“貌合”而“神离”。

AI人工智能的基础还是信息数据。起步于20世纪七八十年代的黄河遥感,数十年来积累了大量影像数据。2021年,黄河干流韩城龙门段侵占河道问题的核查落实,就赖于其监测数据支撑。

依托领先于各大流域机构的遥感技术,黄委信息中心着力推进构建天空地一体化感知网,通过宏观全局的卫星遥感监测、中尺度高精度的无人机监测以及固定及移动点位的地面视频监视相互配合,全方位感知黄河脉动及变化,初步形成集卫星、航空、无人机等手段的智能化遥感信息采集体系。2022年,勾绘流域(片)3218条河流疑似“四乱”问题图斑,质效在流域机构中排名领先。

提算力保安全 支撑智慧化模拟

数字孪生黄河是“数字黄河”的延续和发展,强调以数字化、网络化、智能化为主线。这要求不仅能够实现全方位监测,还要达到智能化、自动化识别与预报预警;不仅能够形成服务局部的算力资源,还要通过网络化实现各类资源的融合协同利用,满足不断增长的高性能算力需求。

在自动化、智能化方面,黄委信息中心不断提升天空地一体化采集能力,推动实现遥感卫星信息的自动获取,形成半自动化的遥感影像分析解译技术和工作模式,并与有关单位合作探索应用无人机自动巡航与发现预警。

智能模型方面,构建桥梁、建筑物等典型河湖“四乱”问题遥感影像识别模型,初步实现问题自动识别。在黄河视频应用系统综合管理共享平台集成全河2832路重要视频图像基础上,积极开展视频智能识别有靶位移监测系统功能的试点建设和应用。升级完善有关智能模型,初步形成流域取用水管理关系图谱模型、流域取用水趋势分析模型以及水情预警知识推理模型,实现水库水情预警消息的自动生成等。

网络安全及视频会议保障

发挥网络互联的技术优势,依托全河五级通信与计算机网络,黄委信息中心推动构建相互连接、统一高效的算力网络,谋划通过对通信传输、计算能力、服务器资源等算力要素的在线冗余分配,整合重构,协同服务,构建算力资源体系,满足数字孪生黄河的数据处理、模型计算等算力要求。同时,不断完善黄委云视讯系统,实现黄委与水利部、沿黄9省(区)防指及118个黄委所属单位视频会议系统的互联互通,支持跨网络、跨系统即时会商,2022年保障黄委视频会议8000余场次。目前,黄委信息中心正抓紧落实《黄河保护法》尤其是第十五条要求,积极谋划构建流域大数据资源池。

持续提升网络安全整体防护能力,改造骨干网IPv6网络设备,部署态势感知系统和流量探针,初步构建集防御、检测、响应为一体的主动防御体系。强化信息共享、渗透测试、隐患整改,保障党的二十大等重要时期网络安全。在公安部、水利部网络安全攻防演练中,黄委核心网取得“零问题”的良好成绩,安全稳定的网络互联成为打造算力网络的重要保障。

促应用强“四预” 赋能精准化决策

技术最终要服务业务应用。基于黄河“一张图”及流域空间地理数据底板,在数字化场景的基础上,黄委信息中心围绕流域防汛抗旱、水资源管理调配与节约保护等“2+N”流域治理管理业务,以强化“四预”为着力点,推动智能业务应用体系建设取得突破进展。

历时半年集中攻关,于2022年汛前建成运行的黄河防汛会商预演系统,按照防汛会商业务流程,集成流域产汇流模型、中下游五库联合调度模型等预报调度模型计算与洪水风险图成果,升级完善洪水预报、预警功能模块,建设预演模块,支撑预案选择,实现预报与调度动态交互和耦合模拟,全链路辅助制定科学可行的调度方案,有力支撑了黄河防御大洪水调度演练、调水调沙等防汛决策部署。

2022年黄河防御大洪水调度演练

建成水资源管理与节约保护应用系统,与水量调度及过程监管、生态流量监管、取用水管理和水资源保护等业务深度融合,实现对年用水量1万立方米及以上工业和服务业用水单位用水情况动态监管,为水资源预报预警、调度预演预案和引退水远程监控等水资源管理调配全过程业务提供智慧化支撑。

同时,在水行政执法与河湖管理方面,上线黄河流域(片)“四乱”问题动态台账APP,纵深推进“清四乱”常态化规范化。在流域规划管理方面,建设黄河流域(片)重大水利工程项目库,协助完成“十四五”重大项目入库管理,为统筹流域(片)工程布局和项目实施,强化流域统一治理管理提供技术支持。

黄河防汛会商预演系统界面

“目前,业务应用智能程度较低、模型算法距高保真的目标有差距、算力缺口较大等短板比较明显,接下来的任务仍然艰巨,我们将一如既往扛起黄河保护治理信息化主力军的重任,在数字孪生流域建设中走在前列、干出实绩,向部、委党组交出满意答卷。”黄委信息中心负责人表示。

20年前,黄委信息中心全程参与“数字黄河”工程规划与建设;今天,黄委信息中心深入思考数字孪生黄河先进理念及建设目标任务,追寻理念与技术、理论与实践、信息化与业务、先进与实用的契合统一,在仿真运行、虚实交互、迭代优化中,赋能新阶段黄河流域水利高质量发展。

作者: 刘湍康    责编: 徐倩
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