基于數(shù)字孿生技術(shù)的農(nóng)村供水管理系統(tǒng)框架設(shè)計

趙翠 孫付增 劉少博 蘇勝晗 宋家駿 高奇奇

摘要：為解決農(nóng)村供水信息化中存在的信息系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和挖掘不深入，系統(tǒng)性應(yīng)急響應(yīng)速度較慢等問題，實現(xiàn)農(nóng)村供水信息化到智慧農(nóng)飲的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建了數(shù)字孿生技術(shù)支撐下的一張網(wǎng)、二體系、三層級、四應(yīng)用、六媒體的智慧農(nóng)飲體系。提出的具體實現(xiàn)方式為：構(gòu)建全域感知智慧農(nóng)飲專題數(shù)據(jù)庫，打造數(shù)字孿生智能水廠、數(shù)字孿生管網(wǎng)、數(shù)字化監(jiān)管與應(yīng)急平臺。該系統(tǒng)建成后可以充分發(fā)揮數(shù)字孿生在數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)集成、人機(jī)交互等方面的優(yōu)勢，有效提高農(nóng)村供水工程安全運行能力和農(nóng)村供水工作智能監(jiān)管水平。

關(guān) 鍵 詞：農(nóng)村供水管理; 數(shù)字孿生; 智慧農(nóng)飲; 數(shù)字孿生智能水廠; 數(shù)字孿生管網(wǎng)

中圖法分類號： TU991.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.036

0 引 言

隨著多項國家網(wǎng)絡(luò)安全與信息化戰(zhàn)略和《水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的貫徹落實，全國水利信息化工作取得豐碩成果，信息技術(shù)與水利業(yè)務(wù)的融合程度進(jìn)一步加深，信息化發(fā)揮效益更加顯著。根據(jù)水利部智慧水利專項規(guī)劃體系編制的要求，智慧水利工作將是接下來水利工作的一項重點內(nèi)容。在國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略層面和智慧水利發(fā)展的趨動下，農(nóng)村供水自動化監(jiān)控和信息化監(jiān)管技術(shù)隨著農(nóng)村飲水安全工程的建設(shè)也逐步發(fā)展深化。全國有超過10個省份建立了省級農(nóng)村供水管理信息系統(tǒng)，有一半以上的千噸萬人供水工程建立了水廠級自動化監(jiān)控系統(tǒng)，在供水行業(yè)監(jiān)管和工程運營管理方面起到了積極推動作用。然而目前中國農(nóng)村供水信息化仍處于發(fā)展階段，與數(shù)字農(nóng)飲、智慧農(nóng)飲的發(fā)展目標(biāo)仍存在一定距離，需認(rèn)真分析存在問題，通過頂層設(shè)計、分步實施構(gòu)建完善的智慧農(nóng)飲體系。

1 農(nóng)村供水信息化中存在的問題

伴隨信息化技術(shù)的進(jìn)步，中國農(nóng)村供水信息化監(jiān)管技術(shù)也得到了長足發(fā)展，但從目前農(nóng)村供水信息化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看仍存在以下問題。

1.1 設(shè)計與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需規(guī)范和統(tǒng)一

從現(xiàn)有的農(nóng)村供水信息化系統(tǒng)來看，各級水行政主管部門和各級水廠的業(yè)務(wù)需求不同、側(cè)重點不同，建設(shè)的信息化系統(tǒng)功能要求也有較大差異，導(dǎo)致各單位設(shè)計與建設(shè)的系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)采集種類和數(shù)量、建設(shè)參照標(biāo)準(zhǔn)等皆不相同。同時，缺少區(qū)域級信息化監(jiān)管系統(tǒng)的頂層設(shè)計和統(tǒng)一規(guī)劃，造成了不同水廠之間和水廠與上位系統(tǒng)的信息利用率和共享度低，形成一個個“信息孤島”“業(yè)務(wù)孤島”，如圖1所示。

1.2 數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理與挖掘急需加強(qiáng)

農(nóng)村供水信息管理系統(tǒng)的建設(shè)使用過程中，數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、分享管理是重中之重。隨著信息管理系統(tǒng)的使用，現(xiàn)已擁有大量的農(nóng)村供水?dāng)?shù)據(jù)，并且還在源源不斷地產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)。但是，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)采集還存在大量人工參與的情況，造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象;數(shù)據(jù)傳送過程存在丟失、泄露的問題;數(shù)據(jù)存儲方面存在原有設(shè)計存儲空間不足無法存儲和數(shù)據(jù)丟失的情況;大量高價值的數(shù)據(jù)未充分發(fā)揮其應(yīng)有價值，無法滿足數(shù)字中國對農(nóng)村供水行業(yè)的要求。這些都制約著農(nóng)村供水信息化的發(fā)展，數(shù)據(jù)資產(chǎn)的管理與后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘工作急需加強(qiáng)。

1.3 系統(tǒng)性應(yīng)急反應(yīng)速度需加快

農(nóng)村供水信息化管理與自動化監(jiān)控技術(shù)專業(yè)性較強(qiáng)，現(xiàn)有農(nóng)村水廠管理人員自控技術(shù)知識薄弱，造成后期維護(hù)保養(yǎng)跟不上，信息化系統(tǒng)難以發(fā)揮預(yù)期效益，甚至閑置擱置。部分水廠雖有自控設(shè)備，但系統(tǒng)落后，功能單一，部分視頻影像存在無法傳輸、設(shè)備損壞等問題，存在安防隱患。特別是缺乏長效機(jī)制和預(yù)警機(jī)制，無法滿足快速響應(yīng)、統(tǒng)一指揮的需求。

應(yīng)加強(qiáng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)規(guī)劃、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)挖掘和系統(tǒng)性應(yīng)急反應(yīng)等方面的工作，使農(nóng)村供水信息化進(jìn)化到智慧農(nóng)飲，以達(dá)到提升農(nóng)村供水安全保障水平的要求。

2 數(shù)字孿生與智慧農(nóng)飲的融合

數(shù)字孿生（Digital Twin，DT）是充分利用物理模型、更新傳感器、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實施已逐漸成為可能?，F(xiàn)階段，除了航空航天領(lǐng)域，數(shù)字孿生還被廣泛應(yīng)用于智能制造、智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智慧健康等行業(yè)。其中，智慧城市的空間規(guī)劃模擬分析、空間現(xiàn)狀可視化、社區(qū)網(wǎng)格化治理，以及智能制造的產(chǎn)品研發(fā)、運行模擬、設(shè)備維護(hù)及故障預(yù)測等都可以和智慧農(nóng)飲相融合，解決農(nóng)村供水信息化階段存在的問題。

農(nóng)村供水領(lǐng)域數(shù)字孿生的應(yīng)用目前尚在探索階段，但是智慧農(nóng)飲建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為各農(nóng)村供水主管部門重點關(guān)注的工作。農(nóng)村飲水安全是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展的重要組成部分和基礎(chǔ)保障，是廣大農(nóng)村居民高質(zhì)量生活的主要評價標(biāo)準(zhǔn)，也是建設(shè)美麗中國和實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要支柱。“十四五”期間，對農(nóng)村飲水安全提出了進(jìn)一步要求，農(nóng)村供水保障對改善農(nóng)村居民健康狀況、提高農(nóng)村生產(chǎn)生活水平、補(bǔ)齊農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施短板具有重要意義。在此形勢下，要切實提升農(nóng)村供水保障的數(shù)字化管控水平。通過打造基于數(shù)字孿生技術(shù)的智慧農(nóng)飲體系，實現(xiàn)“數(shù)字化、智能化、智慧化”3個階段的現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)。

3 基于數(shù)字孿生的智慧農(nóng)飲體系構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)一張網(wǎng)、二體系、三層級、四應(yīng)用、六媒體的12346架構(gòu)體系。一張網(wǎng)實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、數(shù)據(jù)共享、資源協(xié)同;二體系涵蓋了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全運維體系;三層級指數(shù)據(jù)匯集層、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理層、業(yè)務(wù)場景應(yīng)用層;四應(yīng)用包括從國家、省級、市縣、水廠為一體的全方位布局和規(guī)劃;六媒體則包括數(shù)據(jù)大屏、駕駛艙、GIS系統(tǒng)、數(shù)字孿生、電腦電視、移動端在內(nèi)的6種展示方式及信息化渠道，如圖2所示。202721CF-2710-420B-86C7-1BA5BC2CE632

3.2 實現(xiàn)方式及步驟

3.2.1 智慧農(nóng)飲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)全域標(biāo)識感知

數(shù)據(jù)的采集和管理是整個智慧農(nóng)飲建設(shè)的基礎(chǔ)，也是數(shù)字孿生技術(shù)得以體現(xiàn)的根本，主要考慮從全域數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)資產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理、主題數(shù)據(jù)庫建設(shè)3個方面進(jìn)行闡述。

（1） 全域數(shù)據(jù)采集。

在全域數(shù)據(jù)采集方面，水廠運行管理設(shè)備采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)至關(guān)重要，包括水源監(jiān)控、水廠監(jiān)控、管網(wǎng)監(jiān)控、視頻監(jiān)視信息4種類型數(shù)據(jù)的采集。水源監(jiān)控包括水廠對水源地取水信息的監(jiān)測及對泵站機(jī)組的啟?？刂?，其中，監(jiān)測信息主要包括水位、流量、水量、濁度、水泵機(jī)組的工作電流、電壓、電量、功率、水泵機(jī)組的啟停、故障狀態(tài)及水泵機(jī)組的運行狀態(tài)等。水廠監(jiān)控包括水廠的制水、配水等流程的監(jiān)控，其中，信息采集主要包括流量設(shè)備、壓力設(shè)備、供水設(shè)備、水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備等;數(shù)據(jù)采集及控制單元實現(xiàn)對水位、流量、機(jī)組工作情況、機(jī)組運行狀態(tài)等信息的采集等。管網(wǎng)監(jiān)控包括水廠的供配水管網(wǎng)的重要節(jié)點、

末端流量、壓力、水質(zhì)的監(jiān)測等。視頻監(jiān)視信息包括通過前端監(jiān)視點設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)，將所采集的圖像信息傳送到視頻信息服務(wù)器，再通過相應(yīng)軟件處理后存入數(shù)據(jù)庫。

全域數(shù)據(jù)的感知，除應(yīng)包含設(shè)備采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)外，還應(yīng)包含日常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)主要包括漏損管理、統(tǒng)計分析、工程管理、客服營收、巡檢管理、值班管理、考核管理、超限報警、成本庫存、遠(yuǎn)程控制、化驗管理等。多維業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的匯集，有助于上級單位對各處水廠的綜合運營情況進(jìn)行實時跟蹤了解，亦可對各處水廠運行狀況進(jìn)行橫向比較分析，為節(jié)省水廠運營開支，提高運行質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支撐。

對于有條件的地區(qū)，可以對區(qū)域管網(wǎng)地理數(shù)據(jù)信息以及水廠基建設(shè)施進(jìn)行高精度數(shù)字化還原，生成物理鏡像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”的先進(jìn)管理模式。從根本上解決以往人工管理所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失、檔案不全、版本不一、精度不高、檢索不便、種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等多種問題，為合理化布局管網(wǎng)、精準(zhǔn)定位搶修、輔助運行調(diào)度提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

（2） 數(shù)據(jù)資產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。

數(shù)據(jù)資產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)該按照國家和水利部門對信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的要求，把現(xiàn)有數(shù)據(jù)和以后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)一按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理。包括但不限于通過數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)加工等處理方式，對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行進(jìn)一步整理、篩選，為后續(xù)應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。

（3） 專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)。

基于大數(shù)據(jù)手段，將處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)一步篩選、清洗、識別、口徑對接等，形成具有一定聚類性、有意義、有價值、可供分析的智慧農(nóng)飲專題數(shù)據(jù)庫。

3.2.2 構(gòu)建數(shù)字孿生系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值

基于已建立的智慧農(nóng)飲專題數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)字孿生技術(shù)打造數(shù)字孿生智能水廠、數(shù)字孿生管網(wǎng)、數(shù)字化監(jiān)管與應(yīng)急平臺，充分挖掘數(shù)據(jù)價值，提升農(nóng)村供水工程安全運行能力和農(nóng)村供水工作智能監(jiān)管水平。

（1） 打造數(shù)字孿生智能水廠。

利用BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）、工藝單元數(shù)學(xué)建模、虛擬現(xiàn)實、三維模擬等技術(shù)構(gòu)建飲用水處理工藝單元的虛擬仿真模型，結(jié)合由水質(zhì)、水量、水壓等多類型傳感器組成的在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，圍繞混凝劑智能化投加、沉淀、（膜）過濾、消毒工藝參數(shù)的優(yōu)化及工藝過程的智能調(diào)控等核心應(yīng)用，打造數(shù)字孿生智能水廠（見圖3）。

建設(shè)完整的自動化監(jiān)控系統(tǒng)（見圖4），實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線自動監(jiān)測水廠的運行狀況及臨界值報警，水泵、消毒設(shè)備的自動運行監(jiān)控及故障報警，水廠的水源地水質(zhì)及周邊環(huán)境監(jiān)測及報警，視頻安防監(jiān)控，數(shù)據(jù)上報與信息管理，水廠運營管理，提高農(nóng)村供水工程自動化與信息化管理水平。

利用農(nóng)村居民用水大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)水廠運營管理工作。基于居民用水大數(shù)據(jù)，可分析確定不同區(qū)域的用水需求變化，不同時間段的用水需求變化以及不同用水性質(zhì)的用水需求變化。當(dāng)大數(shù)據(jù)顯示某一地區(qū)用水量接近水廠供水量時，可采取一定方式將供水能力有剩余的水廠作為備用水廠，還可以聯(lián)動水廠控制系統(tǒng)提前加大水泵功率，保證居民供水穩(wěn)定，從而實現(xiàn)智慧化調(diào)度的效果。

（2） 構(gòu)建數(shù)字孿生管網(wǎng)運行及管理系統(tǒng)。

利用三維GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）、管網(wǎng)在線水力水質(zhì)模擬、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等手段構(gòu)建供水管網(wǎng)的實時在線模型系統(tǒng)，圍繞智能優(yōu)化調(diào)度、漏損爆管偵測與定位、管網(wǎng)水質(zhì)保障與突發(fā)污染防控等核心應(yīng)用，構(gòu)建數(shù)字孿生供水管網(wǎng)。通過供水系統(tǒng)數(shù)字孿生體的構(gòu)建，為農(nóng)村供水系統(tǒng)的智能化與智慧化運行提供技術(shù)與平臺支撐。對每次漏水區(qū)域維護(hù)后的漏水情況進(jìn)行在線診斷和評估，將漏水管理從漏水監(jiān)測、漏水分析、漏水維修、維修績效評估、基礎(chǔ)設(shè)施改造計劃和投資管理等方面形成閉環(huán)狀態(tài)。

（3） 數(shù)字化監(jiān)管與應(yīng)急平臺。

以GIS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，整合SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、收費管理系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)等信息系統(tǒng)形成統(tǒng)一的農(nóng)村供水?dāng)?shù)字化監(jiān)管平臺，實時、準(zhǔn)確、動態(tài)地滿足決策管理部門和運營管理單位的需要，實現(xiàn)農(nóng)村供水工程和供水管網(wǎng)資料科學(xué)、實時、高效、規(guī)范地管理;實現(xiàn)智能化監(jiān)測、統(tǒng)計分析、用水計量、工程管理、考核管理、水質(zhì)管理等功能，并提供在線輔助、營收、移動應(yīng)用等功能。

依托各級政府政務(wù)大數(shù)據(jù)和云中心，充分利用手機(jī)等移動設(shè)備，建立智能化農(nóng)飲在線工作服務(wù)系統(tǒng)，為各級管理人員提供良好的技術(shù)平臺支撐，及時準(zhǔn)確地記錄走訪情況、生產(chǎn)經(jīng)營情況和存在的主要問題、困難，及時有效地推動各級農(nóng)村供水工作的直接傳達(dá)、實施進(jìn)度確認(rèn)、效果反饋等。

建設(shè)實時數(shù)字化農(nóng)村供水應(yīng)急響應(yīng)指揮平臺，對供水水量、水質(zhì)、管網(wǎng)等方面進(jìn)行全方位監(jiān)管，及時采取應(yīng)急措施應(yīng)對突發(fā)狀況等。當(dāng)水廠的水質(zhì)超標(biāo)、廠內(nèi)設(shè)備故障、供水管網(wǎng)流量和壓力異常時，可基于電子地圖以形象的圖標(biāo)進(jìn)行報警;同時，可以多種方式通知管理人員，并發(fā)送預(yù)警的位置、水體情況和解決的辦法，并生成預(yù)警信息的統(tǒng)計報表和預(yù)警原因，方便管理者從根本上分析解決問題。202721CF-2710-420B-86C7-1BA5BC2CE632

4 面臨的挑戰(zhàn)

數(shù)字孿生技術(shù)已在多個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，給我們提供了很多參考和啟示，但是，在智慧農(nóng)飲建設(shè)中仍然面臨諸多困難和挑戰(zhàn)。

（1） 農(nóng)村供水工程自動控制與數(shù)據(jù)采集等環(huán)節(jié)較薄弱，部分規(guī)?；畯S仍無法完全實現(xiàn)自動化制水和在線水質(zhì)監(jiān)測，在取輸凈配全流程中，眾多小規(guī)模水廠存在手動控制的情況，仍需進(jìn)行深度智能化改造。

（2） 農(nóng)村通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)欠缺及傳輸穩(wěn)定性較差等問題可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，影響數(shù)字孿生在虛擬空間中的可靠性，使得數(shù)字孿生的整個系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（3） 交互與協(xié)同是數(shù)字孿生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何在虛擬空間通過仿真計算驗證水廠、管網(wǎng)、環(huán)境等水利設(shè)施的運行狀態(tài)，排除干擾因素，并最終實現(xiàn)對物理實體的操作，為虛擬實體、物理實體和人的深度信息交互與協(xié)同提供支持還存在很多難題和挑戰(zhàn)。

5 結(jié) 語

基于數(shù)字孿生技術(shù)的智慧農(nóng)飲體系，可充分發(fā)揮數(shù)字孿生在數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)集成、人機(jī)交互等方面的優(yōu)勢，有效提高農(nóng)村供水系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的挖掘與利用水平。對于打造數(shù)字孿生水廠、提高水廠安全運行能力和農(nóng)村供水工作智能監(jiān)管水平具有積極作用。數(shù)字孿生技術(shù)的不斷發(fā)展和專用模型的深入研究，可以進(jìn)一步實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)農(nóng)村供水系統(tǒng)的合理規(guī)劃和高效管理，從而滿足水利現(xiàn)代化建設(shè)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 發(fā)改委，水利部.關(guān)于做好“十三五”農(nóng)村飲水安全鞏固提升工作的通知[Z].改農(nóng)經(jīng)〔2017〕410號，2017.

[2] 石焱文，蔡鐘瑤.基于數(shù)字孿生技術(shù)的水利工程運行管理體系構(gòu)建[C]∥河海大學(xué).2019（第七屆）中國水利信息化技術(shù)論壇論文集.北京沃特咨詢有限公司，2019：6.

[3] 林云志，祁小兵，陳浪先，等.基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的城市地鐵3D運維平臺應(yīng)用研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2018，47（10）：39-42，168.

[4] 蘇新瑞，徐曉飛，衛(wèi)詩嘉，等.數(shù)字孿生技術(shù)關(guān)鍵應(yīng)用及方法研究[J].中國儀器儀表，2019（7）：47-53.

[5] 謝晉，張曄明，蔣懷德.基于數(shù)字孿生的智慧供水運管體系研究和構(gòu)建[J].城鎮(zhèn)供水，2021（1）：74-77.

[6] 田英，袁勇，張越，等.水利工程智慧化運行管理探析[J].人民長江，2021，52（3）：214-218.

[7] 徐健，李國忠，徐堅，等.智慧水利信息平臺設(shè)計與實現(xiàn)：以福建省沙縣智慧水利信息平臺為例[J].人民長江，2021，52（1）：230-234.

[8] 王躍國，趙翠，宋家駿.人工智能技術(shù)在安徽省縣級農(nóng)村供水工程信息化建設(shè)中的應(yīng)用建議[J].中國水利，2020（1）：43-44，47.

[9] 王躍國，趙翠，高奇奇.農(nóng)村供水?dāng)?shù)字化戰(zhàn)略分析與應(yīng)用[J].中國水利，2021（5）：50-51.

[10] 王躍國，趙翠，孫付增.新發(fā)展階段數(shù)字農(nóng)飲總體布局及技術(shù)路線研究[J].水利發(fā)展研究，2021，21（6）：18-23.

（編輯：黃文晉）

Framework design of rural water supply management system based on digital twin technology

ZHAO Cui1，SUN Fuzeng1，LIU Shaobo2，SU Shenghan2，SONG Jiajun1，GAO Qiqi1

（1.National Center for Efficient Irrigation Engineering and Technology Research，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China; 2.Huarong Technology （Dalian） Co.，Ltd.，Dalian 116000，China）

Abstract：

There are some problems in the informatization management of rural water supply，including：① the design and construction standards of information systems are not standardized and unified，② the data asset management and mining are not deep enough，③ the systemic emergency response speed is slow.The goal of this article is to solve these problems and realize the transformation from rural water supply informatization to intelligence，so as to meet the requirements of improving the level of rural water supply management.This paper built a smart rural water supply system with one network，two systems，three levels，four applications，and six media supported by digital twin technology，and proposed specific implementation methods and steps：① building universe perception thematic database for smart rural water supply，② making the digital twin intelligent water plant，digital twin pipe network，and digital supervision and emergency platform.The smart rural water supply system can give full play to the advantages of digital twin technology in data perception，data integration，and human-computer interaction.It has a positive effect on improving the safe operation of water plants and the level of intelligent supervision of rural water supply works.

Key words：

rural water supply management;digital twin;smart rural water supply;digital twin intelligent water plant;digital twin pipe network202721CF-2710-420B-86C7-1BA5BC2CE632