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智慧水利
Smart Water Conservancy


利用物联网、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实等技术，将实体空间映射到虚拟数字空间，通过“数字底板”和“模型平台”的建设，统筹“三个孪生”，共同支撑水利“2+N”业务应用“四预”体系，提升水利治理管理数字化、网络化、智能化水平。


北科智慧水利总体框架

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1.数据底板

基于水利部“一张图”，依托B-DCPS（北科无人机管控处理分享平台）和专业团队，补充建设L2、L3级数据底板，确保时空数据实用基础。

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2.B-Model 模型管理平台

基于统一标准、接口规范、分布部署、快速组装、敏捷复用思路建设，目前集成了三大类50多种模型。

（1）水利专业模型：利用水利模型库装配能力，灵活组装生成新模型，构建与集成自主可控的水文模型、水力学模型、水资源模型、水环境模型、水利工程安全模型等，实现统一管理与调用。

（2）水利智能算法：构建语音识别、图像与视频识别、遥感识别、自然语言处理等智能模型，分类、回归、推荐、搜索等学习算法。

（3）仿真可视化模型：构建仿真可视化模型，实现自然背景、流场动态、水利工程、水利机电设备等水利要素和超前预报、警戒预警、实时预演、全息预案等场景的可视化。

3.B-SEngine 模拟仿真引擎

支持实时仿真应用开发、数字孪生引擎和API，提升水利数字孪生应用建设效率，降低开发成本。已实现16类63个标准API接口，包括多种水利专有业务场景，无需开发、开箱即用。


智慧水利业务应用

1.水旱灾害防御

AF3P(全要素洪水预报平台)：融合气象、水文、遥测和空间等全要素数据，利用集总式、分布式、水力学等多种水文预报模型，实现河流、水文站、水库交互式预报以及网格化分布式预报，水力学精细化预报，支撑“预报、预警、预演、预案”四预应用场景，提高洪水预报效率、预报精度、延长预见期。

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2.水资源管理

利用水利信息化感知技术，以资源整合和信息共享为手段，通过水资源总量控制、用水信息告警、取水许可预警等手段，搭建水资源监管一张图，构建水资源监管能力；通过对来水、需水、供水等预测分析，实现数字化场景下区域水资源调配的“四预”，推进水资源管理智能化决策支持。

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3.水库运行管理

按照《构建现代化水库运行管理矩阵试点水库建设技术要求》，提供从水库调度运用到降等报废全生命周期的全要素采集监测，包括水库核查、水库水雨情检测、大坝安全监测、无人机监测、视频监测等；依法依规管理水库，落实“三个责任人”责任；从洪水预报和大坝安全分析研判两个维度提供“预报、预警、预演、预案”四预功能；提供水库巡检、病险水库核查、除险加固、汛前检查、运行调度、远程控制、工单、值班等管理功能。

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4.河湖长制和河湖管理

利用全国“水利一张图”及河湖遥感本底数据库，及时将河湖管理范围划定成果、岸线规划分区成果、涉河建设项目位置信息上图；打造以“一张图+遥感智能+视频监控+巡查APP+无人机”为技术手段的河湖督查体系。

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5.水土保持管理

遵循国家标准，针对流域、省、市、县级监管单位和企事业单位用户，基于3S、VR、三维、大数据、云计算、移动互联、无人机、人工智能等先进技术，构建覆盖水土保持全业务管理的一体化平台。

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6.水文管理

优化行政区界断面、取退水口、地下水等监测站网布局，实现对水量、水位、流量、水质等全要素的实时在线监测，提升信息捕捉和感知能力；一站式的水文站网管理、水文测站信息管理、数据处理与监控、报汛管理、资料整编、暴雨图集数字化、水文专题图制作等业务功能，为洪涝灾害防御和水资源管理提供数据支撑。

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7.数字灌区

建设数字孪生灌区，提供取水许可、用水管理、远程监测、水量调度、水费计收、节水管理、灌区工程巡检养护、用水需求预测、用水调度预演、工程安全预演等模块，围绕粮食和重要农产品生产合理用水需求，科学制定供用水计划，优化灌溉用水调度配置，提高灌溉供水保障程度。

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