Page 178 - 测绘科学技术理论及实践应用研究

Application and Theoretical Research of Engineering Machinery Technology
测绘科学技术理论及实践应用研究

期进程而不断演进更新。第四，闭环优化。孪生体最终目的是在描述物理实体内
在机理的基础上，分析规律、洞察趋势，通过分析与仿真对物理世界形成优化指
令或策略，实现对物理实体决策优化功能的闭环。

（四）水利工程数字孪生技术的理解
在工业领域，数字孪生技术并不是一种全新的技术，它是系统建模与仿真应
用的重要形式，是在物联网技术提供了便捷采集和可靠传输能力、大数据技术提
供了海量数据存储分析能力、云计算技术提供了强大的计算能力、人工智能技术

提供了强大的推理分析能力的技术背景下，系统建模与仿真应用技术发展的新阶
段。数字孪生技术通过数字化的手段构建了一个与物理世界同样的虚拟体，从而
实现对物理实体的了解、分析、预测、优化、控制决策。对于运维阶段的水利工

程数字孪生技术来讲，信息化系统提供了工程的运行状态信息，例如闸阀开关状
态、气象水情信息、结构应力应变信息、水质信息等，这些信息在一定程度上，
反映了真实世界中的水利工程的运行状态。而基于工程建设阶段的设计资料，例
如水工建筑物设计图、闸泵站结构设计图，利用经典的水文、水利、水质分析理
论，并借助地理信息（GIS，Geographi Informatio System）、建筑信息模型（BIM，

Building Information Modeling）等技术，则可在计算机中搭建物理实体对应的虚
拟体。基于虚拟体，可对物理实体的变化规律进行预测，并验证、优选调度运行
决策。

二、水利工程数字孪生技术的相关内容

（一）水利工程数字孪生技术的架构设计
水利工程数字孪生技术就基础组成来讲，主要分为两个部分，物理实体和虚
拟体。物理实体提供水利工程的实际运行状态给虚拟体，虚拟体以物理实体的真

实状态为初始条件或边界约束条件进行决策模拟仿真。经决策仿真验证后的操作
方案将会反馈到物理实体的信息化系统，从而实现对物理实体（如闸、泵等设备）
的控制操作。物理实体从广义上讲包括信息化系统和数据质量管理系统。信息化

系统主要包括闸泵监控、水情监测、工程安全监测、水质监测等系统。物理实体
的状态数据来源于信息化系统的监控采集值，但由于传感器异常、通讯故障等原
因，工程上一般会出现监控采集值的异常，导致监控采集值并不能反映物理实体
的真实状态，这将导致虚拟体的决策错误。因此，物理实体还应包含专门的数据

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