Page 143 - 水利工程技术发展与实践探究

第四章 水利工程创新技术的应用

（三）数字孪生技术与水利工程运行管理融合意义
近年来，随着大数据、云计算、物联网等信息、通信技术的快速发展，机器
学习、聚类分析等优化算法的实现以及数字化表达技术的广泛应用，数字孪生技

术的理论研究和应用领域逐渐趋向于多元化，应用阶段也由产品设计阶段向产品
制造和运行管理等阶段转移。水利工程运行管理涉及到监测、监管、预警、调度、
维护等众多业务环节，水利信息化要求主要水利业务范围的主体信息资源采集、
处理、传输、利用的全面规划，在这个过程中需要建立水利数据模型，实现水利

数据全生命周期的采集、存储、交换、更新、共享等。由此看来，数字孪生的思
想和实现水利信息化之间有着众多的共同点，数字孪生能够为实现水利工程精细
化管理提供许多理论和技术上的支持。从水利信息化建设历程来看，其信息源丰

富度、数据整合能力、开发利用效益等均存在若干问题，但是随着信息技术、自
动化技术和现代决策技术的迅速发展，使得水利工程运行管理过程中所需要的对
各类复杂情况的监测手段层出不穷，使得水利工程在运行过程中对各种动态数据
进行实时的采集、可靠与快速传输、存储、分析、决策、预测等成为可能，通过
建立水利数据模型，可以实现对水利工程的各种现象进行动态模拟，为实现水利

工程中的物理实体和信息空间的数据、信息实时交互融合提供了理论和技术上的
支撑。

二、数字孪生技术在水利工程运行管理现状

利用数字孪生技术，构建水利工程运行管理中的物理实体与虚拟空间中人、
机、物、环境、信息等要素的相互映射、实时交互、高效协同的管理系统，从而
更加直观、全面地反映水利工程运行管理过程全生命周期状态，能够更加有效地
对水利工程中建筑物各部位、闸门、机电设备、观测设施、通讯设施等进行全面

的监管和检查。同时，系统集成传感器数据、历史维护数据，以及通过挖掘而产
生的相关派生数据，利用数据挖掘、机器学习、聚类分析等数据分析处理技术，
可以持续地预测装备或系统的健康状况、剩余使用寿命，也可以预见关键安全事

件的系统响应，通过与实体的系统响应进行对比，揭示水利工程运行管理中存在
的未知问题。利用数字孪生技术构建将物理实体和环境精准映射到信息空间并进
行实时反馈的智能系统，能够以统一标准更加准确、快捷地完成对工程管理中各
类资料的收集，实现对水利工程技术档案鉴定、整理和归档全过程的数字化管理，

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