调度|国家水网工程智能化建设的思考

一、现状与不足
新中国成立以来，我国已建成世界上规模最大、范围最广、受益人口最多的水利基础设施体系，近年来，随着三峡、南水北调工程等大型水利水电工程的建设，我国水利工程规划、设计、施工、建设与运行管理水平逐步提高，我国拥有了世界领先的工程规划设计技术、机械化施工手段、现代化的建设与运行管理能力。特别是最近一段时期，随着工程数字化技术在现代水利工程的规划设计、施工和管理中的应用，数字化设计、智能化建造、智慧化管理成为水利工程建设和管理的发展趋势。
但从整体看，受技术和经济的制约，我国大部分水利基础设施的智能化水平较低，约50%的中小河流、73%的小型水库、23%的中型水库没有水文监测设施，大多数江河堤防、中型水库和几乎所有小型水库都没有安全监测设施。信息化共享能力和智慧调度调配与精准控制能力不足，重要江河湖库水利要素监测智能化水平低，卫星、雷达、视频、物联网等智能化监测措施欠缺，水旱灾害智能化预测预警功能单一，为科学决策提供可靠依据能力不足;网络覆盖面窄，水利基础设施全互联差距大，网络服务水平和信息共享程度不能满足要求;水利工程智能化管理水平不高，大数据、人工智能等新一代信息技术研究和应用不足;宏观智慧调度调配与精准控制能力有待提升，联合调度技术与新技术、新手段的融合程度低，防洪风险评估的实时高效支撑能力弱，防灾联合调度决策支持响应能力不能满足国家和人民对新形势下防灾工作需求，不能有效发挥水利工程防灾联合调度体系的潜力，无法充分发挥水利工程整体优势和规模效益，已建防灾调度系统和水资源调配系统的不足和问题凸显。水利工程与新型基础设施融合不足，数字化建设标准不一，智能化应用标准缺失，信息资源共享能力和智慧调度调配与精准控制能力不足，特别是起关键调控作用的水利工程智能化联合调度支撑薄弱，影响水利工程整体效益发挥。
二、建设思路
国家水网工程已经纳入“十四五”规划和2035年远景目标纲要，其中网络化、数字化、智能化被认为是国家水网的高质量发展的重要标志，主要建设思路是围绕国家水网的“纲、目、结”构建智慧化体系，通过提高水利工程的智能化标准，打造传统水利基础设施和新型基础设施相融合的智能水利工程。

文章插图
▲基于BIM的工程监控会商系统
1.依托国家水网工程建设形成水利基础设施的智慧化体系
构建国家水网智慧化体系，核心是依托“新基建”和“智慧水利”，提高感知能力和调度与决策支持能力。具体思路是:面向国家水网工程中的江河湖库，以在线精准监测为基础，以网络协同共享为纽带，以数字孪生和智能分析为核心，以智慧调度和自动控制为目标，构建“一网、三中心、N结点”(1+3+N)的国家水网智慧化水利基础设施网络;形成数字孪生国家水网工程。
这其中，“一网”是指联通国家、流域、区域水网，覆盖重大水利工程，集“工程物联、智能控制、智慧调度”融合的一张信息化监测与通信网络。
“三中心”一是以国家水网联合调度中心为中枢，建设国家、流域、区域分级调度中心，形成指挥调度体系，国家水网联合调度中心面向防洪减灾、跨流域水资源调配、应急水量调度，集智慧调度与控制为一体，实现防洪减灾和水资源配置等多目标的联合智慧调度;
二是依托水利大数据中心的核心算力，建设国家水网数据中心，在水利工程中分布式建设工程数据结点，为国家水网工程调度提供算据，国家水网数据中心肩负水利工程数据治理任务，汇聚气象、水情、雨情、墒情、工情、灾情、生态环境和经济社会等多元信息，构建数字江河湖库;