6月7日-9日,“2023中国水博览会暨中国(国际)水务高峰论坛”上,“智慧水利”再次成为热议话题。
智慧水利是在以智慧城市为代表的智慧型社会建设中产生的相关先进理念和高新技术在水利行业的创新应用,是云计算、大数据、物联网、传感器等技术的综合应用。与传统水利相比,智慧水利可以促进水利规划、工程建设、运行管理和社会服务的智慧化,提升水资源的利用效率和水旱灾害的防御能力,改善水环境和水生态,保障国家水安全和经济社会的可持续发展。
一切新技术的兴起都有其对应的时代背景,智慧水利自然也不例外。
智慧水利应时而生
二十世纪,随着各国经济的恢复和发展,水利事业进入蓬勃发展的新时期。但是在某些地方,由于对水土资源的过量开发,或未能有效地进行保护,已造成恶果。例如:大量侵占江河湖泊水域,降低了防洪能力;滥伐滥垦森林草原,加剧了水土流失;工矿排放有毒废水,污染了水源;超量开采地下水,造成了水源危机等。因此,水利事业又面临许多新的课题。
进入二十一世纪,以信息化技术为支撑,通过云计算、大数据、物联网、移动终端、人工智能、水利模型、传感器等新兴技术的应用,对于水利行业管理部门服务于民生水利工程和城市水务领域,提出了新的要求。
近几年通过国家的大力引导,智慧水利的概念应时而生。
随着水利数字化建设的落地推进,伴随“智慧水利”被频频提及的还有“水利数字孪生”这一概念。水利数字孪生工程指在数字空间虚拟再现真实水利工程的复杂系统,它的效用至少能够包含六个方面:防灾减灾,水量调度,水质监测,水土流失治理与监测,水利工程运行与管理,能有效提高提高水利事业的数字化、网络化、智能化水平。
政策推动快速发展
水利部历来高度重视水利信息化建设,提出了以水利信息化带动水利现代化的总体要求。2017年5月水利部正式印发《关于推进水利大数据发展的指导意见》,旨在水利行业推进数据资源共享开放,促进水利大数据发展与创新应用。
2019年水利部《加快推进智慧水利指导意见》指出全方位推进智慧水利建设是加快推进新时代水利现代化的重要举措。
“十四五”以来,国家多次在政策层面推动智慧水利体系的构建。“十四五”规划纲要明确提出“构建智慧水利体系,以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”。水利部高度重视智慧水利建设,将其作为推动新阶段水利高质量发展的重要实施路径之一,提出构建数字孪生流域,决定在“十四五”期间,按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求,优先选择11个重点水利工程开展数字孪生水利工程建设,发挥技术攻关和示范引领作用,助力全国智慧水利建设。
2021年12月21日,全国水利行业首个正式开工建设的数字孪生水利工程——大藤峡数字孪生工程建设正式启动。
2022年1月15日,智慧水利先行先试任务顺利通过验收。水利部组织完成了对11家单位及36项先行先试任务的验收,先行先试工作圆满完成既定任务、取得积极成效。
市场前景广阔
2022年9月13日,“中国这十年”系列主题新闻发布会上,水利部规划计划司司长张祥伟介绍,十年来,全国完成水利建设投资达到6.66万亿元,是之前十年的五倍。
数据显示,目前水利行业的数字化投资占比保持在1%~2%,在相关政策和项目的推动下,未来几年将进入信息化投资加速周期,预计2025年投资占比达到2.2%,届时数字化投资比重上升会带来每年超200亿元规模的智慧水利市场空间。
在智慧水利建设的牵引下,特别是数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程的稳步推动下,数字投资比例稳步提升,将带来广阔的市场空间。各大技术供应商正积极布局智慧水利市场,联合合作伙伴推出基于大数据、人工智能、物联网、空间信息等新兴技术的解决方案,随着新技术的持续深入应用,未来将不断赋能水利行业构筑数字孪生体系。
千寻位置助力智慧水利建设
智慧水利往往通过一系列的复合型集成类项目来实现,过程中往往需要专业的ICT(信息与通信技术)与解决方案提供商生态配合完成项目。在参与智慧水利建设的大军中,涌现出不少新兴的科技企业。
以千寻位置为例,其以智慧水利建设顶层设计和客户需求为牵引,充分利用北斗高精度定位、统一时空基准和短报文通信等能力,基于自主研发、云端图一体化的数字孪生核心产品,联合行业顶尖合作伙伴,为水利工程安全监测、水环境管理、流域防洪、城市防涝等应用场景提供创新型解决方案,以北斗时空智能技术为水利行业赋能,提升智慧水利“四预”能力,助力水利数字孪生建设。
针对行业之前普遍存在的各种痛点,千寻位置创新性地提出五大水利数字孪生解决方案——
1、中小水库雨水情测报和安全监测解决方案
2、水利水电工程北斗/GNSS自动化变形监测解决方案
3、水环境智慧化管理解决方案
4、中小流域防洪、城市防汛防涝综合解决方案
5、水利数字孪生地理空间数据底板解决方案
截止目前,五大水利数字孪生解决方案已服务于全国各地诸多水利工程,接受实践检验,并取得良好成效。在湖北鄂州、广西龙滩、绍兴上虞、安徽铜陵、山东济宁等地均有成熟项目上线:
湖北鄂州水库大坝安全监测设施建设项目
搭建水库雨水情测报和安全监测平台,通过GIS一张图将各设备状态信息、实时数据、预警信息进行集中展示,保障水库的适度蓄水和安全运行,实现水库的信息化管理。
广西龙滩水电站北斗高精度变形监测项目
基于北斗卫星导航系统的高精度变形监测技术应用,形成一套“平战结合、有效管用、稳定可靠、经济便捷”的北斗高精度监测系统,水平和垂直位移精度分别达到2mm和3mm,实现全天候、不间断、高精度变形监测,满足水电站大坝运行安全监督管理应用要求。
绍兴上虞区河湖长制智慧监管应用
对水环境治理“发现-派发-处理-反馈”的事件处置流程再造,实现了事件的闭环管理,通过线上分析和线下治水深度互动,任务落实和跟踪督办的云-端同步,改变传统治水的时空限制,实现了水环境治理履职方式的迭代。
安徽铜陵市智慧防汛系统
通过北斗精准定位技术,完善信息精准采集。防汛信息全面汇总,最短时间最高效率将实时信息同步各级防汛部门,提高汛期巡检效率及数据精度。通过对有效数据深度加工融合和知识挖掘,智能化提高未来城市防汛治理水平。
山东济宁智慧水利项目
凭借千巡翼QX-200XT激光雷达系统所具备的快速、高精度、强穿透性、点云生成快等特点,快速、精确获取地貌和地物三维信息,轻松穿透河道两岸的植被,精准采集真实地形数据,数据后处理软件支持自动去燥分类,一键完成河道断面提取。
预计未来千寻位置将进一步推动各地项目落地,让水利数字孪生的智慧功能得到更加充分的显现。