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国家智慧水网建设思路与对策——基于数字化转型与国产化自主双轮驱动的视角

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中国水利 2023年第1期 32-36页

作者：叶茂盛冶运涛蒋云钟李剑峰中国南水北调集团东线有限公司北京100029 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038 北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所北京100054

为将新一代信息技术与水网工程全生命周期管控相结合,分析国家智慧水网建设面临的机遇与挑战,设计国家智慧水网发展目标和建设路径,提出国家智慧水网建设的总体方向、基本思路和技术对策,统筹数字化发展与网络安全底线。在国家水网工程... 详细信息

为将新一代信息技术与水网工程全生命周期管控相结合,分析国家智慧水网建设面临的机遇与挑战,设计国家智慧水网发展目标和建设路径,提出国家智慧水网建设的总体方向、基本思路和技术对策,统筹数字化发展与网络安全底线。在国家水网工程建设已上升为国家战略的大背景下,构建国家智慧水网体系对于提升水网工程的数字化、网络化和智能化水平具有重要意义。

关键词：国家水网智慧水网数字孪生水网数字化转型国产化

人工智能视频识别在水利数字孪生中的典型应用

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长江科学院院报 2023年第3期40卷 186-190页

作者：赵科锋曹慧群林莉靖争罗平安长江科学院流域水环境研究所武汉430010 长江科学院流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室武汉430010

视频监控与人工智能技术越来越广泛应用在水利智慧化建设方面,数字孪生建设是构建智慧水利的关键和核心。针对水利数字孪生建设实际需求,利用视频监控、图像处理、人工智能等技术手段,研发视频智能识别模型系统,通过智能模拟,实现与物... 详细信息

视频监控与人工智能技术越来越广泛应用在水利智慧化建设方面,数字孪生建设是构建智慧水利的关键和核心。针对水利数字孪生建设实际需求,利用视频监控、图像处理、人工智能等技术手段,研发视频智能识别模型系统,通过智能模拟,实现与物理要素仿真运行、虚实交互。主要针对视频智能识别在水利数字孪生中主要应用场景进行系统化设计,实现如水尺识别、漂浮物识别、地表水体检测等应用。从实际运行情况来看,视频智能识别系统能够实现对物理对象进行不间断监控、分析、识别及预测预警,在水利智慧化建设方面具有较大的应用价值。

关键词：人工智能数字孪生水尺识别漂浮物识别地表水体检测

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面向“四预”的水资源智能业务应用体系研究

水利发展研究 2023年第8期23卷 1-6页

作者：杜军凯游进军仇亚琴贾玲林鹏飞郝春沣董颢中国水利水电科学研究院北京100044 流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

数字孪生流域是当下智慧水利的主要研究方向。以数字孪生流域为底板,强化预报、预警、预演、预案功能进行数字化模拟是水利高质量发展的重点领域。文章总结了水资源管理面临的形势和问题,梳理了数字孪生流域建设背景下的水资源“预报-预... 详细信息

数字孪生流域是当下智慧水利的主要研究方向。以数字孪生流域为底板,强化预报、预警、预演、预案功能进行数字化模拟是水利高质量发展的重点领域。文章总结了水资源管理面临的形势和问题,梳理了数字孪生流域建设背景下的水资源“预报-预警-预演-预案”需求,以水资源动态评价模型和水资源动态配置两大模型作为核心引擎,初步构建了面向业务需求的水资源“四预”架构体系,并对其功能进行了设计,可为数字孪生流域建设提供参考和借鉴。

关键词：数字孪生流域水资源评价水资源调配四预

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矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术

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煤炭学报 2022年第1期47卷 564-578页

作者：丁恩杰俞啸夏冰赵小虎张达刘统玉王卫东中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008 北京矿冶科技集团有限公司北京100160 山东科学院激光研究所山东省光纤传感器重点实验室山东济南250014 北京邮电大学电子工程学院北京100876

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山... 详细信息

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。

关键词：智慧矿山物联网数字孪生人工智能大数据

基于深度强化学习与流固耦合技术的鱼类自主游动行为模拟

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科学技术与工程 2022年第32期22卷 14392-14400页

作者：李涛张春泽但云峰赵旭重庆交通大学西南水运工程科学研究所重庆400010 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 重庆西科水运工程咨询中心重庆400074

鱼类自主游动的模拟问题一直是仿生学、鱼类行为学以及生态水力学等诸多学科共同关注的重要难题。建立一种基于流固耦合数值模拟技术与深度强化学习算法的智慧鱼体自主行为决策平台,可以实现鱼体在不同周围环境条件下以最优决策方案完... 详细信息

鱼类自主游动的模拟问题一直是仿生学、鱼类行为学以及生态水力学等诸多学科共同关注的重要难题。建立一种基于流固耦合数值模拟技术与深度强化学习算法的智慧鱼体自主行为决策平台,可以实现鱼体在不同周围环境条件下以最优决策方案完成游泳任务。该平台采用深度强化学习算法实现鱼脑功能,模拟其不断学习和最终决策;通过浸没边界-Lattice Boltzmann方法对流场及鱼体运动进行实时模拟,可为鱼体提供丰富的训练样本并执行鱼脑决策。基于该平台对鱼类典型捕食运动以及卡门游动进行训练并分析其训练效果。仿真结果表明:在捕食游动问题中,具有不同初始位置偏角的鱼体均能以最优轨迹到达目标点;在卡门游动问题中,鱼体能自主调节尾拍频率,使之接近涡街脱落频率,进而从卡门涡场中吸收能量,以稳定步态在涡街中运动。在鱼类自主游动问题的研究方面,该决策平台较传统物理实验具有更强大的复杂流场适应性,并可为水利工程、生态环境工程等领域的数字孪生提供技术支持。

关键词：流固耦合鱼类游泳人工智能深度学习强化学习

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水利小卫星星座总体构想

中国防汛抗旱 2022年第11期32卷 1-6,31页

作者：张艳军罗兰张过沈欣邓青刘攀史良胜蒋永华汪韬阳景茂强武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 山东锋士信息技术有限公司济南250101 武汉大学遥感信息工程学院武汉430070

卫星遥感技术可实现大范围全天候全天时的动态监测,在水利遥感中发挥着重要的作用。但是目前尚无专门针对水利行业的卫星星座,因此卫星影像的时空分辨率不足以满足水利行业应用,无法有效支撑智慧水利和数字孪生的建设。针对水利行业的需... 详细信息

卫星遥感技术可实现大范围全天候全天时的动态监测,在水利遥感中发挥着重要的作用。但是目前尚无专门针对水利行业的卫星星座,因此卫星影像的时空分辨率不足以满足水利行业应用,无法有效支撑智慧水利和数字孪生的建设。针对水利行业的需求,提出了空间分辨率优于1 m,时间分辨率优于1 h的SAR(Synthetic Aperture Radar)/光学混合小卫星星座,阐述了其总体设计和关键技术,为水利及其相关的农业、环保等行业提供定制化服务,以支撑国家水利重大战略。

关键词：水利遥感小卫星星座 SAR卫星太空水文站太空水质站

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城市防洪“四预”智能调度系统建设与应用

江苏水利 2022年第S2期 5-10页

作者：范子武刘国庆杨光黎东洲王蔚张小稳水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部太湖流域水治理重点实验室江苏南京210029 无锡市防汛防旱指挥部办公室江苏无锡214021

围绕太湖流域平原河网城市防洪“四预”智能调度系统建设,从算据、算法、算力、“四预”业务和信息融合共享等方面剖析了传统防汛信息化系统存在的问题,结合无锡大包围水工程智能调度系统实践,从多源数据资源集成汇聚、精细化河网模型... 详细信息

围绕太湖流域平原河网城市防洪“四预”智能调度系统建设,从算据、算法、算力、“四预”业务和信息融合共享等方面剖析了传统防汛信息化系统存在的问题,结合无锡大包围水工程智能调度系统实践,从多源数据资源集成汇聚、精细化河网模型构建和知识模型算法深度融合等方面提出了建设措施与技术途径,将滚动预报和调度预演作为核心关键技术,构建了“监测预报-动态预警-场景预演-调度预案”的防洪“四预”业务应用体系,全力打造水工程预报调度一体化防汛模式,对于加快太湖流域数字孪生水网工程和智慧水利建设具有重要的指导意义。

关键词：无锡大包围防洪四预河网模型数据底板预报预警智能调度

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水库智慧调度研究进展与展望

人民珠江 2023年第10期44卷 25-34页

作者：王森王霞雨贾文豪倪效宽刘夏水利部珠江河口治理与保护重点实验室广东广州510611 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611 河海大学水文水资源学院江苏南京210013 上海市浦东新区应急管理局上海200129

水库调度是适应气候变化与水旱灾害防御的重要手段之一,随着数字化进程的不断推进,新一代信息技术开始与传统水库调度进行融合。以2000—2023年中国知网收录的445篇文献以及Web of Science核心合集数据库的412篇文献为基础,利用CiteSpac... 详细信息

水库调度是适应气候变化与水旱灾害防御的重要手段之一,随着数字化进程的不断推进,新一代信息技术开始与传统水库调度进行融合。以2000—2023年中国知网收录的445篇文献以及Web of Science核心合集数据库的412篇文献为基础,利用CiteSpace软件分析了智慧调度研究的现状与趋势,对模型构建与模型求解两类调度技术以及知识图谱、物联网、大数据、云平台、人工智能及数字孪生六类信息技术进行了系统梳理,智慧调度给流域水库群调度及水旱灾害防御提供了新思路和新手段,但未来仍需在透彻感知、数据挖掘、通用模型构建、智能决策等方面进一步突破。

关键词：智慧调度知识图谱调度技术信息技术

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黄河山东河段防洪“四预”平台建设及应用

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