方向六 水利水电工程数字孪生框架研究和技术探索
长距离引调水工程泵站群运行管控数字孪生关键技术
泵站（群）是国家水网工程中长距离引调水工程的重要组成部分。目前，由于泵站群运行管控决策多依赖人工经验，智能业务应用普及程度不高，在实际运行中时常发生提水不足、效益不高、隐患频发、成本控制困难等问题。数字孪生技术作为智慧水利的核心构成，将其运用到长距离引调水工程泵站群中能够显著提升其运管的智慧化程度。但目前此技术在行业内依然处于起步阶段，其关键内容如数据、模型、知识的融合，数据底板的搭建，可视化场景构建，数字孪生平台的研发，四预功能的实践等尚未形成成熟体系，因此对泵站（群）运行管控数字孪生关键技术开展研究具有重要意义。
本课题组依托水利部重大科技专项课题开展如下研究工作：
（1）提出了数字孪生泵站（群）总体架构与建设方案。借助物联网、大数据、云计算等技术，以时空数据为底板、自预测自诊断自优化等模型为依据，运行管控知识引擎为驱动，四预功能业务应用为目标，构建了数字孪生泵站（群）总体架构；
（2）提出了泵站（群）数字孪生体轻量化处理方法。针对大型数字孪生虚拟场景加载效果差，解析效率低等问题，形成“模型建立-数据提取与转换-数据标准化处理-模型压缩与传输-模型解析与渲染”技术路线；
（3）提出了基于数字孪生动态场景的泵站（群）运行管控数据、模型、知识融合方法。研究了多源感知数据与规则知识的关联，以及与机理模型、可视化模型、智能模型间的挂接，形成了数字孪生泵站（群）海量异构数据融合模式。
（4）研发了数字孪生泵站群运行管控平台。形成了具备虚实交互能力的数字孪生数据底板，实现了数字孪生泵站（群）运行仿真模拟预演、机组健康诊断预测、运行方案优化预案、智能感知监控预警、智能运行安全管控、安全控制环境搭建等功能。
