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北京数字智慧水闸系统解决方案-凯源恒润北京监控安装工程公司

发布日期:2026-04-22      访问量:42

北京数字智慧水闸系统解决方案-凯源恒润北京监控安装工程公司  

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一、建设背景

当前我国水利工程已进入数字化、网络化、智能化高质量发展新阶段。水闸作为防洪、分洪、挡潮、灌溉、引调水等水利体系的关键节点,承担着流域水安全保障与水资源优化配置重要功能。
为深入贯彻《数字中国建设整体布局规划》,全面落实 “节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路,水利部明确提出推进水库、水闸、蓄滞洪区运行管理数字孪生建设,构建现代化水利工程运行管理矩阵,提升工程安全运行、智能调度、风险防控与综合管理能力。
二、总体目标
构建天空地水工一体化监测感知体系;建成数据底板 + 孪生平台 + 智能应用三位一体系统;实现预报、预警、预演、预案四预能力;达成工程状态同步映射、在线分析、自主诊断、风险预判。
三、建设依据

(一)政策依据

  1. (1)水利部《关于推进水库、水闸、蓄滞洪区运行管理数字孪生的指导意见》(水运管〔2024〕269 号)
  2. (2)《水利部关于印发<水闸运行管理办法>的通知》(水运管〔2023〕135号)
  3. (3)《水利部关于印发<数字李生水利“天空地水工”一体化监测感知夯基提能行动方案(2024—2026年)>的通知》(水信息〔2024〕178号)
  4. (4)《水利部办公厅关于印发<水利工程信息化(数字李生)建设成果专业验收基本技术要求(试行)>的通知》(办信息〔2025〕176号)
  5. (5)《水利部办公厅关于印发<数字李生水利体系评价指南(试行)>的通知》(办信息〔2025〕203号)
  6. (6)《水利部办公厅关于印发<数字李生水利体系共建共享管理办法>的通知》(办信息〔2025〕205号)
  7. (7)《水利部关于印发<水闸安全鉴定管理办法>的通知》(水运管〔2026〕34号)

(二)国家标准与行业规范

(1)SL/T 853 《数字孪生流域建设技术导则》
(2)SL/T 854 《数字孪生水网建设技术导则》
(3)SL/T 855 《数字孪生水利工程建设技术导则》
(4)SL/T 847 《水利水电工程数字孪生设计导则》
(5)SL/T 837 《数字孪生水利数据底板地理空间数据规范》
(6)SL/T 75 《水闸技术管理规程》
(7)SL/T 214 《水闸安全评价导则》
(8)SL 588 《水利信息化项目验收规范》
(9)SL 768 《水闸安全监测技术规范》
(10)SL/T 803 《水利网络安全保护技术规范》
(11)SL/T 812.1 《水利监测数据传输规约 第 1 部分:总则》
(12)SL/T 830 《水闸安全管理应急预案技术导则》
四、建设内容
(一)天空地水工一体化监测感知体系建设

围绕水闸工程安全监测、运行控制、调度管理、防汛保安核心需求,全面补齐监测短板,构建全覆盖、全要素、全天候、高可靠的监测感知网络,实现水位、流量、结构安全、设备状态、环境工情、视频图像一体化智能感知,为数字孪生提供实时、准确、稳定的数据源头。

(1)工程安全监测系统建设

  • 闸前 / 闸后水位监测:雷达水位计、压力式水位计,实现水位连续在线采集。
  • 过闸流量监测:电磁流量计、超声波流量计、堰槽式测流设备,精准计量。
  • 闸门运行监测:开度、荷重、电流、电压、启停状态、故障信号实时采集。
  • 结构安全监测:位移、沉降、扬压力、渗流渗压、应力应变、振动监测。
  • 安防与视频监视:关键部位全覆盖视频,支持智能分析、入侵检测、烟火识别。

(2)新型智能监测装备应用

    无人机巡检:河道、堤防、岸坡、工程外观周期性巡查与影像回传。

    无人船 / 水下机器人:水下结构检查、闸室淤积、渗漏隐患探测。
    北斗高精度监测:结构形变、位移、沉降实时监测与趋势分析。
    智能气象水文监测:雨量、蒸发、风向风速、气温、气压、潮位等。
    (3)雨水情与工情信息接入

    • 接入流域雨水情、气象预报、洪水预报信息。
    • 共享上下游河道水位流量、堤防安全、行洪能力信息。
    • 整合洪水影响区人口、村庄、基础设施、土地利用等空间信息。

    (二)数字孪生数据底板建设

    以一数一源、动态更新、标准统一、安全共享为原则,整合地理空间、工程设计、监测感知、运行管理、防汛调度等全要素数据,构建标准规范、动态鲜活、可共享可复用的数字孪生数据底板,实现数据统一治理、统一服务、统一管理。

    (1)多源数据资源整合

    • 基础地理数据:地形、影像、水系、道路、行政区划、水利工程分布。
    • 工程属性数据:设计资料、竣工资料、监理资料、检测报告、安全鉴定成果。
    • 监测感知数据:水位、流量、位移、渗流、设备状态、视频、巡检记录。
    • 运行管理数据:调度指令、巡检养护、隐患整改、物资人员、应急预案。

    (2)数据治理与质量管控

      数据标准化:统一编码、统一格式、统一口径、统一更新机制。

      数据质量检查:完整性、准确性、一致性、时效性、唯一性校核。
      数据动态更新:实时入库、定期复核、变更留痕、版本管理。
      (3)数据共享与接口服务
      提供标准数据接口,支持向上归集至省级、流域、部级平台。
      对接水利一张图、防汛抗旱指挥系统、水闸运行管理系统。
      遵循水利监测数据传输规约,保障互联互通。
      (三)数字孪生平台与三维可视化系统建设

      搭建BIM+GIS+IoT+AI融合的数字孪生平台,实现物理水闸与数字模型实时同步、高保真映射、全场景仿真,提供三维可视化展示、综合监控、模型计算、调度仿真、会商决策支撑能力,打造 “一屏观全域、一网管全闸” 的中枢系统。

      (1)三维数字孪生建模

      • 工程三维建模:闸室、岸墙、翼墙、启闭机房、河道、堤防高精度建模。
      • 设备建模:闸门、启闭机、电气设备、监控设备等精细化建模。
      • 场景融合:BIM+GIS 融合,实现室内外、地上地下、工程环境一体化展示。
      • 实时映射:监测数据驱动模型,实现状态同步、动画联动、告警闪烁。

      (2)孪生平台核心功能

        • 综合监控大屏:水情、工情、设备、调度、预警、视频一屏总览。
        • 模型管理:水动力模型、安全评估模型、故障诊断模型、调度优化模型。
        • 知识管理:法规、规程、预案、案例、处置流程、专家知识库。
        • 仿真引擎:洪水演进、调度预演、应急抢险、风险分析模拟。

        (3)基础设施配套
        计算与存储:服务器、存储、云平台、备份系统。
        • 网络与机房:工控网、业务网、核心交换机、防火墙、机柜 UPS。
        • 会商环境:调度中心、大屏显示、会商桌椅、音视频指挥系统。
        • 供电保障:双回路供电、UPS 不间断电源、断电存储、应急供电。
        (四)智能分析预警与 “四预” 能力建设

        以预报、预警、预演、预案为核心,构建智能分析与风险防控体系,实现水情工情自动研判、隐患智能诊断、调度仿真优化、应急快速响应,全面提升水闸安全管控与科学调度水平。

        (1)智能监测分析与预警

          1. 多源数据融合:实时数据、历史数据、模型数据综合分析。
          2. 异常智能识别:超限、突变、趋势异常自动识别。
          3. 分级分类预警:水位、流量、结构安全、设备故障、渗漏隐患分级告警。
          4. 闭环处置:自动推送、短信 / APP / 大屏联动、工单派发、处置反馈、销号管理。
          5. (2)预报预警能力建设

          雨水情预报:降雨、水位、流量、潮位、洪水预报。
          工程安全预报:结构变形、渗流趋势、健康度评估。
          预警发布:分级阈值、自动发布、对象精准、记录可追溯。
          (3)仿真预演与调度优化
          调度预演:防洪、挡潮、灌溉、引水、生态补水多场景模拟。
          • 洪水演进:河道行洪、淹没范围、风险影响可视化推演。
          • 方案比选:正向预演 + 逆向推演,自动推荐最优调度方案。
          (4)预案管理与迭代优化
          应急预案数字化、结构化、可视化、一键调用。
          • 历史极端工况复盘,优化模型参数与预警指标。
          • 持续迭代提升模拟精度与决策可靠性。
          (五)运行管理业务数字化融合建设

          将日常巡检、维修养护、安全管理、调度运行、档案管理等业务全面数字化,实现流程线上化、业务标准化、管理精细化、过程可追溯,提升水闸规范化、智能化管理水平。

          (1)日常巡检管理

            1. 移动端巡检:任务派发、定位打卡、现场拍照、记录上传。
            2. 智能辅助:AI 图像识别、隐患自动标注、问题一键上报。
            3. 巡检台账:自动归档、统计分析、考核评价。
            4. (2)维修养护管理

            设备全生命周期台账:基础信息、维保记录、故障历史。
            维保计划:定期保养、到期提醒、工单自动生成。
            工单闭环:派单、执行、验收、归档、评价全流程管理。
            (3)安全管理
            • 安全鉴定管理:资料归档、周期提醒、成果应用。
            • 隐患排查治理:排查、登记、整改、复查、销号闭环。
            • 工程健康评价:性态分析、风险等级、评估报告自动生成。
            (4)调度运行管理

            • 调度指令管理:申请、审批、下达、执行、记录全程留痕。
            • 生态流量管控:实时监测、自动告警、台账统计。
            • 运行日志:自动生成、一键导出、长期存档。

            (六)网络安全与数据安全保障体系建设

            按照等保 2.0 与水利网络安全要求,构建分区分域、自主可控、密码保障、全程防护的安全体系,确保网络、系统、数据、设备安全可靠,保障极端工况下系统稳定运行。

            (1)网络安全建设

            工控网与业务网物理 / 逻辑隔离,边界防护。

            入侵检测、访问控制、安全审计、病毒防护。

            等保 2.0 建设与测评整改,满足合规要求。

            (2)数据安全建设

              数据分级分类、加密存储、传输加密、权限精细化管控。
              国产密码应用、数据脱敏、水印追溯、操作留痕。
              定时备份、异地备份、应急恢复机制。
              (3)系统可靠性保障

                多链路通信:有线 + 无线 + 卫星 / 北斗短报文。

                设备冗余:双机热备、负载均衡、故障自动切换。
                断电保护、断网续传、边缘计算本地缓存。
                五、适用场景

                  • 1、大型水闸、重点中型水闸先行先试。
                1. 2、水闸除险加固同步数字化升级,实现工程改造与智慧化建设一体推进。
                2. 3、防洪、分洪、挡潮、灌溉、引调水工程,水闸安全管控与智能调度场景。
                3. 4、省级 / 流域数字孪生水利工程落地,支持数据归集与平台互联互通。
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