葉茂盛，冶運(yùn)濤，蔣云鐘，李劍峰

（1.中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)東線(xiàn)有限公司，100029，北京；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所，100038，北京；3.水利部數(shù)字孿生流域重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100038，北京；4.北京市科學(xué)技術(shù)研究院城市安全與環(huán)境科學(xué)研究所，100054，北京）

實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)工程，是貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院決策部署，加快完善現(xiàn)代化高質(zhì)量水利基礎(chǔ)設(shè)施體系的重要任務(wù)，是優(yōu)化我國(guó)水資源配置、全面提高水安全保障能力的根本舉措。黨的十九屆五中全會(huì)及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要明確提出實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)重大工程，并提出加快建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施。國(guó)家水網(wǎng)工程作為傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，加快其數(shù)字化改造與智能升級(jí)，加強(qiáng)泛在感知、終端聯(lián)網(wǎng)、智能調(diào)度體系建設(shè)，構(gòu)建國(guó)家智慧水網(wǎng)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家水網(wǎng)工程全生命周期管控，對(duì)建設(shè)現(xiàn)代化水利基礎(chǔ)設(shè)施具有重要意義。

一、機(jī)遇與挑戰(zhàn)

1.加快推進(jìn)國(guó)家水網(wǎng)工程為國(guó)家智慧水網(wǎng)建設(shè)提供新機(jī)遇

為全面提升水安全保障能力，習(xí)近平總書(shū)記把構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，要求統(tǒng)籌存量和增量，加強(qiáng)互聯(lián)互通，加快構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)主骨架和大動(dòng)脈。為貫徹黨的十九屆五中全會(huì)關(guān)于實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)重大工程的部署，認(rèn)真落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記在南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上的重要精神，水利部黨組把實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)工程作為推進(jìn)新時(shí)期水利高質(zhì)量發(fā)展六條實(shí)施路徑之一。《“十四五”水安全保障規(guī)劃》要求推進(jìn)傳統(tǒng)水利工程向新型水利基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型，加快已建水利工程智能化改造，不斷提升水利工程建設(shè)運(yùn)行管理智能化水平；水利部印發(fā)的《關(guān)于實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)重大工程的指導(dǎo)意見(jiàn)》《“十四五”時(shí)期實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)重大工程實(shí)施方案》等文件，要求加快構(gòu)建“系統(tǒng)完備、安全可靠，集約高效、綠色智能，循環(huán)通暢、調(diào)控有序”的國(guó)家水網(wǎng)，加強(qiáng)與新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相融合，以數(shù)字孿生工程為重點(diǎn)，推進(jìn)工程智慧化建設(shè)，提升工程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，強(qiáng)化預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案能力，提高水資源配置工程調(diào)度管理水平。

2.網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略思想實(shí)施為國(guó)家智慧水網(wǎng)建設(shè)提出新要求

習(xí)近平總書(shū)記高度重視網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)建設(shè)，對(duì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化提出系列明確要求。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要明確指出，構(gòu)建智慧水利體系，以流域?yàn)閱卧嵘闇y(cè)報(bào)和智能調(diào)度能力?！秶?guó)家“十四五”新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》明確提出要推動(dòng)大江大河數(shù)字孿生、智慧化模擬和智能業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)?！丁笆奈濉眹?guó)家信息化規(guī)劃》多處提到有關(guān)智慧水利建設(shè)相關(guān)內(nèi)容，如“綠色智慧生態(tài)文明建設(shè)行動(dòng)”章節(jié)提出“推進(jìn)智慧水利建設(shè)”，要求“推進(jìn)新一代信息技術(shù)與水利業(yè)務(wù)融合，完善大江大河監(jiān)測(cè)體系，加強(qiáng)水利大數(shù)據(jù)應(yīng)用，加速推進(jìn)水文、水資源等重要水利數(shù)據(jù)有序共享。以流域?yàn)閱卧嵘闇y(cè)報(bào)和智能調(diào)度能力”；“建設(shè)物聯(lián)數(shù)通的新型感知基礎(chǔ)設(shè)施”章節(jié)把將水利領(lǐng)域公共基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化升級(jí)作為建設(shè)物聯(lián)數(shù)通的新型感知基礎(chǔ)設(shè)施的重要任務(wù)；“提升數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)利用水平”章節(jié)把水利領(lǐng)域作為支持構(gòu)建規(guī)范化數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)利用場(chǎng)景之一，以提升數(shù)據(jù)資源價(jià)值；“打造一體化智慧化公共安全體系”章節(jié)把水利設(shè)施作為加強(qiáng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)感知和智能分析的領(lǐng)域之一，以提升公共安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)報(bào)預(yù)警能力；“完善升級(jí)鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施”章節(jié)把水利基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型作為重要行動(dòng)。

3.數(shù)字化轉(zhuǎn)型、國(guó)產(chǎn)化替代對(duì)國(guó)家智慧水網(wǎng)建設(shè)提出新挑戰(zhàn)

當(dāng)前我國(guó)已建成世界上規(guī)模最大、范圍最廣、受益人口最多的水利基礎(chǔ)設(shè)施體系。近年，隨著長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程、南水北調(diào)中線(xiàn)工程、南水北調(diào)東線(xiàn)工程等大型水利水電工程建設(shè)，我國(guó)擁有了世界領(lǐng)先的工程規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)械化施工手段、現(xiàn)代化建設(shè)與運(yùn)行管理能力。但從整體看，受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)制約，我國(guó)大部分水利基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平較低，而且采用的信息化設(shè)施設(shè)備多是國(guó)外品牌，帶來(lái)安全隱患。

（1）數(shù)字化智能化建設(shè)滯后，距離數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求相差甚遠(yuǎn)

目前水網(wǎng)工程信息化系統(tǒng)分散化、碎片化問(wèn)題嚴(yán)重，尚未形成一體化運(yùn)營(yíng)管理模式；數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重，數(shù)據(jù)資源尚未有效利用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策；平臺(tái)化集約化水平低，小而散、小而全建設(shè)問(wèn)題突出，平臺(tái)化專(zhuān)業(yè)化能力不足，投資效能整體不高；智能化水平不足，在感知全面化、控制精細(xì)化、決策智能化等方面存在諸多短板，基于數(shù)字化智能化基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)、預(yù)演、預(yù)判尚未實(shí)現(xiàn)；調(diào)度效能較低，統(tǒng)一調(diào)度、精細(xì)調(diào)度、多級(jí)聯(lián)動(dòng)調(diào)度能力不足，與構(gòu)建新時(shí)期全國(guó)水網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨域協(xié)同調(diào)度、高效運(yùn)營(yíng)不匹配、不適應(yīng)。

（2）關(guān)鍵設(shè)備嚴(yán)重依賴(lài)國(guó)外，自主可控國(guó)產(chǎn)化替代任重道遠(yuǎn)

水利行業(yè)的重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、信息系統(tǒng)被列為國(guó)家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，需要監(jiān)測(cè)、防御、處置來(lái)自境內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)和威脅，保護(hù)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施免受攻擊、侵入、干擾和破壞。目前我國(guó)核心元器件嚴(yán)重依賴(lài)外國(guó)，需要緊緊牽住核心技術(shù)自主創(chuàng)新這個(gè)“牛鼻子”，抓緊突破網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的前沿技術(shù)和具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵核心技術(shù)，加快推進(jìn)國(guó)產(chǎn)自主可控替代計(jì)劃，構(gòu)建安全可控的信息技術(shù)體系。這些核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)國(guó)計(jì)民生、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的安全穩(wěn)定具有重要支撐保障作用，因此對(duì)替代的高穩(wěn)定性、高可用性、高實(shí)時(shí)性等提出更高要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在南水北調(diào)東線(xiàn)等水利設(shè)施的信息化和工控設(shè)備中，國(guó)外設(shè)備應(yīng)用平均占比超過(guò)90%，其中，美國(guó)設(shè)備占比超過(guò)80%，國(guó)產(chǎn)化設(shè)備應(yīng)用占比不足10%，面臨技術(shù)“卡脖子”、供應(yīng)鏈斷供、信息安全不可控等風(fēng)險(xiǎn)。

二、目標(biāo)與路徑

1.發(fā)展目標(biāo)

智慧水網(wǎng)是由物理水網(wǎng)、數(shù)字水網(wǎng)和業(yè)務(wù)水網(wǎng)耦合組成的新型基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)構(gòu)建物理水網(wǎng)與數(shù)字水網(wǎng)組成的數(shù)字孿生水網(wǎng)，支撐業(yè)務(wù)水網(wǎng)的智慧應(yīng)用。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和國(guó)產(chǎn)化替代背景下，統(tǒng)籌發(fā)展和安全，國(guó)家智慧水網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)為以智慧水網(wǎng)理論指導(dǎo)國(guó)家智慧水網(wǎng)建設(shè)，提升水網(wǎng)工程運(yùn)行效率效能、保障關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全可控、助力國(guó)家水網(wǎng)科研創(chuàng)新突破。

（1）提升水網(wǎng)工程運(yùn)行效率效能

主要是縮短調(diào)水計(jì)劃周期，提高調(diào)水精度，降低輸水損耗，提高水質(zhì)達(dá)標(biāo)率和供水保證率，減少用能成本，增強(qiáng)泵機(jī)設(shè)備穩(wěn)定性，保證工程設(shè)施安全性，大幅度提升各種應(yīng)用效能指標(biāo)。

（2）保障關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全可控

主要是提高水網(wǎng)工程水量水質(zhì)在線(xiàn)感知能力、水量水質(zhì)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能力、一體化水量水質(zhì)優(yōu)化配置和聯(lián)合調(diào)度能力、閘泵站群智能化監(jiān)控能力、安全事故應(yīng)急響應(yīng)能力，顯著增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)化自主可控能力。

（3）助力國(guó)家水網(wǎng)科研創(chuàng)新突破

主要在自動(dòng)控制設(shè)備、水質(zhì)水文監(jiān)測(cè)傳感器、大型機(jī)組在線(xiàn)故障診斷、大型調(diào)水工程聯(lián)調(diào)聯(lián)控模型及仿真、水利設(shè)施計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件等方面突破一批關(guān)鍵技術(shù)，帶動(dòng)促進(jìn)國(guó)產(chǎn)生態(tài)鏈產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

2.建設(shè)路徑

國(guó)家智慧水網(wǎng)按照“全息狀態(tài)感知、全態(tài)量化診斷、全程精準(zhǔn)控制、全域智能交互、全景透明導(dǎo)向”路徑開(kāi)展建設(shè)。

（1）全息狀態(tài)感知

主要包含水網(wǎng)水源、輸水、配水、用水、排水各環(huán)節(jié)設(shè)施設(shè)備級(jí)層面的狀態(tài)信息及其監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知，以及各類(lèi)系統(tǒng)級(jí)層面的控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)感知等，同時(shí)還包含各類(lèi)社會(huì)、氣象等與水網(wǎng)直接或間接關(guān)聯(lián)的信息。

（2）全態(tài)量化診斷

主要采用仿真分析與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)兩種模式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)在不同時(shí)間尺度、空間尺度下不同穩(wěn)定問(wèn)題（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)等）的安全穩(wěn)定態(tài)勢(shì)量化評(píng)估。主要包含實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)（實(shí)時(shí)態(tài)）、各類(lèi)預(yù)想方式或故障集（預(yù)想態(tài)）以及未來(lái)演變趨勢(shì)（未來(lái)態(tài)）三大場(chǎng)景。進(jìn)一步建立綜合反映水網(wǎng)安全穩(wěn)定水平及設(shè)備全生命周期健康指數(shù)的實(shí)用化量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，方便調(diào)度運(yùn)行人員及設(shè)備維護(hù)人員直觀、精準(zhǔn)掌握水網(wǎng)真實(shí)運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

（3）全程精準(zhǔn)控制

同樣采用仿真分析與信息驅(qū)動(dòng)兩種模式相結(jié)合，主要針對(duì)水網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行及故障演變過(guò)程，采用故障前以經(jīng)濟(jì)性為主導(dǎo)的優(yōu)化預(yù)防控制、故障中以安全性為主導(dǎo)的緊急協(xié)同控制和故障后恢復(fù)控制，確保水網(wǎng)真實(shí)運(yùn)行場(chǎng)景下的全過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。主要在全態(tài)量化診斷基礎(chǔ)上在線(xiàn)快速識(shí)別主控“源（水源）—網(wǎng)（供水網(wǎng)）—荷（用戶(hù)）”對(duì)象及其時(shí)空關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立自適應(yīng)在線(xiàn)廣域協(xié)同控制數(shù)學(xué)模型。采用廣義靈敏度技術(shù)及高性能魯棒優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)大水網(wǎng)全過(guò)程精準(zhǔn)化廣域協(xié)同控制，提升大水網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、綜合運(yùn)行水平和抵御風(fēng)險(xiǎn)能力。同時(shí)，在水網(wǎng)設(shè)備全生命周期實(shí)時(shí)監(jiān)視和評(píng)估基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)智能設(shè)備養(yǎng)護(hù)與維修。

（4）全域智能交互

主要面向各級(jí)調(diào)度指揮中心的調(diào)度運(yùn)行人員，充分利用先進(jìn)的地理信息引擎和可視化渲染技術(shù)，實(shí)時(shí)、同步、直觀展示水網(wǎng)優(yōu)化的目標(biāo)靶向系統(tǒng)。另外，采用先進(jìn)的電子沙盤(pán)、多屏互動(dòng)和語(yǔ)音等人機(jī)交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行人員與實(shí)際水網(wǎng)的智能靈活交互和組態(tài)模擬推演，提高調(diào)度員對(duì)大水網(wǎng)運(yùn)動(dòng)特性的深度認(rèn)知與掌控能力。

（5）全景透明導(dǎo)向

主要在全息狀態(tài)感知、全態(tài)量化診斷、全程精準(zhǔn)控制、全域智能交互基礎(chǔ)上，通過(guò)空間地理信息、狀態(tài)診斷信息的疊加及展示技術(shù)，建立一個(gè)與現(xiàn)實(shí)物理水網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行實(shí)時(shí)同步的虛擬導(dǎo)向系統(tǒng)。該導(dǎo)向系統(tǒng)能夠直觀展現(xiàn)現(xiàn)實(shí)水網(wǎng)系統(tǒng)，以更加科學(xué)、合理、優(yōu)化的目標(biāo)狀態(tài)和控制途徑，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)水網(wǎng)系統(tǒng)的智能評(píng)估與科學(xué)決策。

三、思路與對(duì)策

1.基本思路

國(guó)家智慧水網(wǎng)建設(shè)應(yīng)遵循“目標(biāo)導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)重心轉(zhuǎn)變；理念創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)變；開(kāi)放共享，推動(dòng)機(jī)制轉(zhuǎn)變；統(tǒng)籌整合，加快模式轉(zhuǎn)變”的基本思路。

（1）目標(biāo)導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)重心轉(zhuǎn)變

緊密?chē)@挖潛擴(kuò)容、提質(zhì)增效、科學(xué)規(guī)劃、高效建設(shè)等發(fā)展目標(biāo)，構(gòu)建一體化協(xié)同化的大數(shù)據(jù)決策管理平臺(tái)，有效提升調(diào)水的精確精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)由工程日常管理為主向以提升效率效能為主的重心轉(zhuǎn)變。

（2）理念創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)變

充分利用新技術(shù)、新模式、新理念，優(yōu)化工作流程，創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式，改革管理制度，強(qiáng)化縱橫聯(lián)動(dòng)協(xié)同治理，強(qiáng)化技術(shù)供給側(cè)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)由投資驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)變。

（3）開(kāi)放共享，推動(dòng)機(jī)制轉(zhuǎn)變

充分發(fā)揮社會(huì)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)的作用，積極采用聯(lián)合攻關(guān)、服務(wù)外包等模式，促進(jìn)服務(wù)主體、服務(wù)方式的多元化，實(shí)現(xiàn)由自建自管為主向自有技術(shù)力量與社會(huì)技術(shù)力量雙向發(fā)力的機(jī)制轉(zhuǎn)變。

（4）統(tǒng)籌整合，加快模式轉(zhuǎn)變

加強(qiáng)信息基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)籌整合、數(shù)據(jù)資源有效匯聚，統(tǒng)籌強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)信息安全保障，實(shí)現(xiàn)由分散化碎片化建設(shè)向集約化平臺(tái)化的模式轉(zhuǎn)變。

2.建設(shè)重點(diǎn)

（1）工程立項(xiàng)、項(xiàng)目建設(shè)階段

圍繞數(shù)據(jù)決策、高效建設(shè)，開(kāi)展數(shù)字化勘探、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化論證、數(shù)字化仿真、數(shù)字化決策、數(shù)字化施工、數(shù)字化運(yùn)營(yíng)研究，為設(shè)計(jì)階段論證優(yōu)化、決策階段方案比選、實(shí)施階段成本控制、運(yùn)維階段精細(xì)管理等提供一體化全流程高質(zhì)量支撐服務(wù)。

（2）工程管理、高效運(yùn)營(yíng)階段

圍繞挖潛擴(kuò)容、提質(zhì)增效，開(kāi)展降水價(jià)、提水質(zhì)、擴(kuò)產(chǎn)能、保安全、拓維度（儲(chǔ)水儲(chǔ)能、生態(tài)旅游等）等精準(zhǔn)化、精細(xì)化、集約化、綠色化的管理運(yùn)營(yíng)。

3.技術(shù)對(duì)策

圍繞上述建設(shè)重點(diǎn)，梳理了亟須攻克的關(guān)鍵技術(shù)。

（1）水質(zhì)水文水量智能感知和監(jiān)控預(yù)測(cè)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

①突出問(wèn)題

主要針對(duì)水質(zhì)水文感知不健全、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)不完備，水量庫(kù)容時(shí)間空間分布底數(shù)不清、調(diào)水供水聯(lián)調(diào)聯(lián)控缺乏數(shù)據(jù)模型支撐等問(wèn)題。

2018年度第五屆法國(guó)INNODESIGN PRIZE國(guó)際創(chuàng)新設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮于11月7日在法國(guó)梅斯隆重舉行?；顒?dòng)得到了法國(guó)梅斯市政廳、法國(guó)創(chuàng)意與設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)及中國(guó)駐斯特拉斯堡總領(lǐng)館的大力支持。今年大獎(jiǎng)注重設(shè)計(jì)與生態(tài)、科技、環(huán)保、商業(yè)相結(jié)合，堅(jiān)持多元與融合的審核標(biāo)準(zhǔn)下，法國(guó)INNODESIGN PRIZE國(guó)際創(chuàng)新設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)專(zhuān)業(yè)評(píng)審團(tuán)共收到各國(guó)參賽設(shè)計(jì)作品1607套，其中中方（含港澳臺(tái)地區(qū)）設(shè)計(jì)師成果豐碩，獲得提名作品162套，在平面設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、空間設(shè)計(jì)類(lèi)等方面獲獎(jiǎng)作品36套。

②關(guān)鍵技術(shù)

研究突破水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器等國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵元器件、全光譜污染物快速篩查和溯源、在線(xiàn)質(zhì)譜監(jiān)測(cè)預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)；研究突破全網(wǎng)水質(zhì)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)、時(shí)空動(dòng)態(tài)演變仿真、污染追蹤溯源及影響評(píng)估等關(guān)鍵算法；突破多源衛(wèi)星雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)、多維河湖水域岸線(xiàn)數(shù)據(jù)融合分析、長(zhǎng)中短降雨預(yù)報(bào)預(yù)警、水量高精度監(jiān)控預(yù)測(cè)模型等關(guān)鍵技術(shù)。

③應(yīng)用目標(biāo)

構(gòu)建水質(zhì)智能監(jiān)控和綜合管控平臺(tái)，以及河湖水網(wǎng)動(dòng)態(tài)庫(kù)容和水量滾動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)水區(qū)域內(nèi)水質(zhì)水文實(shí)時(shí)全面感知監(jiān)測(cè)、水量降雨動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)，為精準(zhǔn)精確調(diào)水、安全高效調(diào)水提供大數(shù)據(jù)決策支撐。

（2）大型機(jī)組安全監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

①突出問(wèn)題

主要針對(duì)傳統(tǒng)大型機(jī)組“周期性、巡檢式”維護(hù)維修中存在的維修過(guò)度與維修不足并存、整體效能不高，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)手段有限、數(shù)據(jù)采集單一、故障診斷時(shí)效性差、準(zhǔn)確度低，機(jī)電傳感器、故障分析算法核心技術(shù)受制于人等問(wèn)題。

②關(guān)鍵技術(shù)

研究突破傳感器國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵元器件，以及聲學(xué)指紋識(shí)別、細(xì)微特征提取技術(shù)、低資源非協(xié)作深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、泵站機(jī)組剩余壽命估計(jì)模型等技術(shù)。

③應(yīng)用目標(biāo)

構(gòu)建全生命周期智能管理平臺(tái)，形成故障知識(shí)圖譜，泵機(jī)健康指標(biāo)體系、運(yùn)維工作評(píng)價(jià)指標(biāo)體系推動(dòng)由“故障修、計(jì)劃修”轉(zhuǎn)向“狀態(tài)修、預(yù)測(cè)修”，由“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)、流程驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、事件驅(qū)動(dòng)”新作業(yè)模式，有效提升設(shè)備健康監(jiān)測(cè)與故障診斷的數(shù)字化、精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化能力，并為機(jī)組廠商設(shè)備功能性能提升、產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)等提供大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)支持。

（3）多源視頻實(shí)景融合數(shù)字孿生及監(jiān)控聯(lián)動(dòng)指揮平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

①突出問(wèn)題

主要針對(duì)海量監(jiān)控視頻碎片化、缺乏統(tǒng)一時(shí)間軸，空間位置混沌、與物理環(huán)境時(shí)空割裂，以及視頻數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)不融合、不聯(lián)動(dòng)、指揮調(diào)度效率低等問(wèn)題。

②關(guān)鍵技術(shù)

突破多視頻流與三維場(chǎng)景的虛實(shí)融合技術(shù)、基于單幅圖像的三維場(chǎng)景結(jié)構(gòu)建模與注冊(cè)技術(shù)、多傳感器數(shù)據(jù)接入與融合等的二維、三維圖形圖像數(shù)據(jù)深度融合技術(shù)。

③應(yīng)用目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控與三維地理空間融合，視頻監(jiān)控圖像與水環(huán)境、水生態(tài)、泵機(jī)閘門(mén)等物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整合，報(bào)警與智能視頻分析結(jié)果的快速定位，應(yīng)急指揮調(diào)度與檢修任務(wù)的全流程巡查與督查等，構(gòu)建多視頻全景圖、多信息一張圖，顯著提升重點(diǎn)大壩水庫(kù)、重點(diǎn)泵站、穿黃工程等關(guān)鍵位置場(chǎng)所的監(jiān)控指揮綜合能力和應(yīng)用效能，助力實(shí)現(xiàn)少人、無(wú)人監(jiān)控值守。

（4）工程物料統(tǒng)一編碼全生命周期管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

①突出問(wèn)題

主要針對(duì)海量工程物料體系不健全、編碼不全面、編碼不統(tǒng)一、編碼不唯一、編碼間不兼容、編碼分類(lèi)不清晰、物料資產(chǎn)管理供應(yīng)鏈管理效率效能不高、物料防偽溯源能力不足等難題。

②關(guān)鍵技術(shù)

研究突破復(fù)雜類(lèi)型大型企業(yè)集團(tuán)物料編碼體系架構(gòu)、物料編碼數(shù)據(jù)模型、多標(biāo)準(zhǔn)體系下異構(gòu)物料編碼系統(tǒng)間編碼兼容及數(shù)據(jù)對(duì)接技術(shù)、物料編碼自動(dòng)識(shí)別及數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（RFID）及一維二維條碼賦碼讀寫(xiě)裝置自主可控設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)。

③應(yīng)用目標(biāo)

形成涵蓋多類(lèi)型多領(lǐng)域“一物一碼、一碼一物”的編碼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，構(gòu)建邊界清晰、顆粒度勻稱(chēng)的分類(lèi)編碼體系，建立全生命周期管理平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)高效化便捷化物料供應(yīng)調(diào)度、精準(zhǔn)化透明化采購(gòu)鏈供應(yīng)鏈管理、精細(xì)化集約化資產(chǎn)跟蹤管控等提供基礎(chǔ)支撐和技術(shù)保障。

（5）數(shù)字設(shè)計(jì)一體化協(xié)同平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

①突出問(wèn)題

主要針對(duì)工程設(shè)計(jì)數(shù)字化、可視化、協(xié)同化、模擬仿真能力不足；工程設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維各階段割裂、數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重，帶來(lái)工程立項(xiàng)的必要性、可行性、經(jīng)濟(jì)性缺乏可量化、可考核的審批決策依據(jù)，以及工程建設(shè)的進(jìn)度延期、大量返工、成本超預(yù)算、質(zhì)量缺陷、安全事故等問(wèn)題。

②關(guān)鍵技術(shù)

研究突破大規(guī)模異地協(xié)同設(shè)計(jì)、地質(zhì)地勘三維建模、多專(zhuān)業(yè)碰撞檢測(cè)、物料跟蹤溯源、工期預(yù)算動(dòng)態(tài)監(jiān)控預(yù)測(cè)、工藝模擬仿真、數(shù)據(jù)全生命周期流轉(zhuǎn)、跨階段應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)架構(gòu)、核心引擎等關(guān)鍵技術(shù)。

③應(yīng)用目標(biāo)

依托CAD、CAE、BIM等智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)字化勘探、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化仿真、數(shù)字化施工、數(shù)字化運(yùn)維，為設(shè)計(jì)階段的論證優(yōu)化，決策階段的方案比選，實(shí)施階段的工期成本控制，運(yùn)維階段的精細(xì)管理、安全運(yùn)營(yíng)等提供數(shù)字化、可視化、智能化的支撐服務(wù)，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“物理空間實(shí)體工程”“網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)字工程”的雙工程雙交付新模式。

四、結(jié) 語(yǔ)

在網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)、國(guó)家水網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的時(shí)代背景下，國(guó)家智慧水網(wǎng)不僅邁入數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)、國(guó)產(chǎn)化自主可控雙輪驅(qū)動(dòng)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新階段，而且駛?cè)胨哔|(zhì)量發(fā)展的快車(chē)道。加快推進(jìn)國(guó)家智慧水網(wǎng)建設(shè)，構(gòu)建現(xiàn)實(shí)物理水網(wǎng)與數(shù)字虛擬水網(wǎng)孿生并行的新型基礎(chǔ)設(shè)施體系，是順應(yīng)現(xiàn)實(shí)物理世界與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)世界孿生并存的新時(shí)代要求。 ■