數(shù)字孿生守護(hù)黃河安瀾

陳燕奇

2023 年，河南黃河數(shù)字孿生建設(shè)的“大明星”當(dāng)數(shù)馬渡黃河邊的一塊“小石頭”。2022 年年底，水利部部長李國英對其點(diǎn)贊，使得這塊“小石頭”迅速火出圈。其先后亮相中央電視臺《朝聞天下》、第18 屆世界水資源大會(huì)，并在數(shù)字孿生水利建設(shè)現(xiàn)場會(huì)上再獲李國英部長肯定，多次被新華社、《中國水利報(bào)》《河南日報(bào)》報(bào)道……它就是裝置了多種傳感器、能第一時(shí)間感知壩岸險(xiǎn)情的“智能石頭”。

這僅僅是河南黃河河務(wù)局?jǐn)?shù)字孿生黃河建設(shè)成果的一個(gè)縮影。

數(shù)字孿生黃河建設(shè)是黃河流域水利高質(zhì)量發(fā)展的有力驅(qū)動(dòng)和支撐，也是實(shí)現(xiàn)河南黃河保護(hù)治理現(xiàn)代化的必由之路。2023 年，按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的總體要求，河南黃河河務(wù)局黨組整體謀劃、統(tǒng)一部署，初步建成“全域智能感知、高速互聯(lián)互通、統(tǒng)一共享平臺、智慧業(yè)務(wù)應(yīng)用”的數(shù)字孿生體系，給黃河裝上了“智慧大腦”。

布局先行?構(gòu)建智能高效感知網(wǎng)絡(luò)

數(shù)字孿生黃河是利用數(shù)字技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測、模擬黃河的運(yùn)行狀態(tài)，從而預(yù)測黃河的一舉一動(dòng)。而在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵。

2023 年，河南黃河河務(wù)局全面鋪開“五級四線”全覆蓋建設(shè)，監(jiān)測感知點(diǎn)位布局不斷優(yōu)化，扁平化的新型感知網(wǎng)絡(luò)貫通大河，成為河南黃河監(jiān)測數(shù)據(jù)匯聚的重要載體。

在711 千米的黃河兩岸布設(shè)804 處視頻點(diǎn)、26 處高空攝像頭，在86 道壩岸上布設(shè)根石走失監(jiān)測設(shè)備，重點(diǎn)河段安裝水尺44 處、智能語音警示系統(tǒng)220 處，全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測河道、工程等動(dòng)態(tài)，是工程險(xiǎn)情的“偵察兵”。

在馬渡、趙口2 處工程部署全天候、全自動(dòng)河道巡查預(yù)警機(jī)，配合95 架無人機(jī)，開展常態(tài)化河道巡查，高空視野俯瞰河勢變化、工程搶險(xiǎn)情況，既是“千里眼”，又是“順風(fēng)耳”。

部署河南黃河云視訊平臺，接入終端171 臺（套），實(shí)現(xiàn)“1+6+26+N”視頻會(huì)議實(shí)時(shí)召開，發(fā)揮指揮中樞作用。

多項(xiàng)技術(shù)疊加優(yōu)化，共同打造河南黃河信息敏銳感知的“末梢神經(jīng)”。

重點(diǎn)突破?強(qiáng)化重大問題和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

數(shù)字孿生黃河的建設(shè)道路并非一帆風(fēng)順，根石出險(xiǎn)態(tài)勢預(yù)判、復(fù)雜環(huán)境下壩前水深測量效率低等問題長期困擾著工作人員。

2023 年，河南黃河河務(wù)局聚焦黃河重大應(yīng)用問題和技術(shù)難題，組建科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，激發(fā)科技人才創(chuàng)新活力，科研攻關(guān)取得一系列突破。

重點(diǎn)項(xiàng)目黃河工情險(xiǎn)情全天候監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)不斷優(yōu)化升級，增加信息感知功能，提升綜合預(yù)判預(yù)警能力，解決了根石狀態(tài)難以及時(shí)跟蹤、出險(xiǎn)態(tài)勢難以預(yù)判的難題。

研制“黃河智能半潛式測量艇”，一站式解決了多泥沙河流水下地形、水壓力、含沙量等信息采集難題，填補(bǔ)了智能半潛測量的空白。

“天眼巡河智能化監(jiān)控平臺”有機(jī)融合智能分析算法與前端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了以報(bào)警為核心的人工智能研判功能。

“特殊環(huán)境高排架渡槽小斷面渠道施工技術(shù)研究”“折疊式拋石排的研制與應(yīng)用”有效解決施工難題。

一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破，助力河南黃河河務(wù)局在治理能力和治理體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上邁出堅(jiān)實(shí)步伐。

應(yīng)用為王 加速治河業(yè)務(wù)“數(shù)智化”轉(zhuǎn)型

再好的技術(shù)也要落地，數(shù)字孿生技術(shù)如果不能應(yīng)用到黃河保護(hù)治理實(shí)際中，就只是空中樓閣。

2023 年，河南黃河河務(wù)局深化數(shù)字孿生技術(shù)和黃河保護(hù)治理業(yè)務(wù)融合，持續(xù)優(yōu)化完善河南黃河智慧應(yīng)用體系，1 個(gè)“四預(yù)”一體化平臺、1 個(gè)河務(wù)通App以及N 項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，打破時(shí)間、空間和系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)多條線和多系統(tǒng)共享應(yīng)用，共同構(gòu)成河南黃河智慧應(yīng)用體系，加速推進(jìn)防汛、建管、水調(diào)等業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

“天空地河”一體化的信息感知網(wǎng)初步建成，“五級四線”全覆蓋實(shí)時(shí)采集河南黃河灘區(qū)、工程、堤防等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為數(shù)字孿生平臺提供穩(wěn)定、全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

建設(shè)基于河南黃河大數(shù)據(jù)的工程安全指數(shù)動(dòng)態(tài)評價(jià)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)掌握河南黃河段193處工程、5606 道壩垛實(shí)時(shí)安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情早關(guān)注、防守重點(diǎn)早布防。

以“智能石頭”為核心的黃河工情險(xiǎn)情全天候監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，與黃河馬渡段典型場景融合應(yīng)用，實(shí)時(shí)掌握壩岸根石狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“搶早、搶小、搶住”的險(xiǎn)情預(yù)防目標(biāo)。

基于數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的智慧管理系統(tǒng)（河務(wù)通App），打破單位和部門條塊界限，工程數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一次采集錄入，實(shí)現(xiàn)汛情直報(bào)、指令直達(dá)，有效支撐汛期險(xiǎn)情“預(yù)警—核實(shí)—上報(bào)—決策—處置”的線上閉環(huán)管理。

河南黃河“四預(yù)”一體化平臺，貫通氣象、水文、雨情、水情等信息，一屏掌控防汛監(jiān)測、感知、巡查、防守等重點(diǎn)信息。

河南黃河數(shù)字孿生建設(shè)實(shí)現(xiàn)了全要素、全數(shù)據(jù)在各系統(tǒng)、各平臺有機(jī)聯(lián)動(dòng)，有力驅(qū)動(dòng)了黃河保護(hù)治理業(yè)務(wù)流程再造、工作模式創(chuàng)新。

2023 年，河南黃河數(shù)字孿生建設(shè)成績亮眼：3 項(xiàng)成果入選水利部數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試優(yōu)秀應(yīng)用案例；5 項(xiàng)入選黃委優(yōu)秀應(yīng)用案例；榮獲黃委科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)12 項(xiàng)，其中1 項(xiàng)獲一等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)數(shù)量居全河之首，并包攬首次設(shè)立的科學(xué)普及獎(jiǎng)。與山西黃河河務(wù)局開展信息化共建工作，河務(wù)通App、“智能石頭”等一批可復(fù)制、可推廣、可借鑒的優(yōu)秀建設(shè)成果在山西黃河落地開花。積極爭取地方支持，加強(qiáng)河地融合，推進(jìn)小花間（小浪底至花園口區(qū)間）暴雨洪水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)一期順利落地，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展交出精彩答卷。

大河科技翻涌，數(shù)字智慧賦能。下一步，河南黃河數(shù)字孿生建設(shè)將堅(jiān)持以“管用、實(shí)用、好用”為導(dǎo)向，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，深化新一代信息技術(shù)與黃河保護(hù)治理業(yè)務(wù)的融合，織密數(shù)字感知網(wǎng)，強(qiáng)化數(shù)據(jù)及應(yīng)用的共享整合，做大做強(qiáng)河務(wù)通App，優(yōu)化完善“四預(yù)”平臺，加強(qiáng)一線及各級業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用，提升業(yè)務(wù)數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策能力，為河南黃河保護(hù)治理事業(yè)提供強(qiáng)大“數(shù)智”支撐。