Page 200 - 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

而很难对其进行全面的管理。利用数字孪生技术，可以达到“以虚控实”的目的，
也就是利用控制信息处理模型，对水利工程中的各个实体进行控制。把水利工程
运行管理中的实体映射到信息空间的处理模式中建立交互关系，可有效解决水利

工程运行管理中存在的综合功能兼顾不足的问题，进而改进系统的处理能力。
（二）实施模式
水利工程数字孪生技术系统主要分四个层次进行建设。第一，要从系统功能
的视角出发，对各个部门所涉及的业务进行功能设计，并将其与数字孪生技术的

特定功能对应起来。第二，要从多个角度描述和建立运行管理要素，并运用计算
机技术进行精确的建模，以不断增强虚拟模型映射实体的能力。第三，要对各模
型的关系进行分析，并建立系统流程图等方法，使各模型间的联系更加清晰，实

现全要素、全过程的管理与控制。第四，实现数字孪生技术系统的生命周期的闭
环管理，为水利工程的运行管理提供依据。

三、数字孪生在水利领域的应用

（一）水利系统数字孪生的条件

数字孪生是对实体对象或过程的数字化复制，能够实现贯通复杂产品设计、
制造、维护等全生命周期业务过程的数字空间和物理空间信息的双向共享交互和
全面追溯。水利数字孪生系统要做到真正的智能化，不仅要以逼真的视觉呈现、

全面的业务展示为支撑，还需要具备详实的数据集成，将水利管理活动历史经验
数据串联其中，构建水利系统的感知状态及逻辑体系，实现水流域运行的全流程
监控、事件影响范围分析及故障分析、定位、预测及优化，支撑智慧水利辅助决
策，助力水行政执法、水利工程管理、水文系统管理等水事活动智能化监管。
（二）水利系统数字孪生的作用

以 1 座位于长江支流的普通水闸为例，其主要功能为排涝或引潮，主要任务
是根据各类工况和上级防汛办公室要求开启闸门。十几年前对于此类闸门运行工
作主要是依赖专业运行值班人员的经验，借助设备读取当前上下游水位，结合水

文观测了解未来潮水走向，根据上级发出的流量要求预估开启闸门的时间节点、
开启高度和开启孔数等。而维修工作则主要靠技术人员的日常观察，例如听取机
器运行时发出的声响，定期检查仪表、钢缆等，发现故障开展大修。这些工作看
似简单，实则非常考验操作人员的工作经验，经验不足的操作人员稍不注意可能

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