Page 239 - 水利工程管理的现代化发展及方向

第八章 水利工程创新技术的应用

对水利工程中建筑物各部位、闸门、机电设备、观测设施、通信设施等进行全面

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，
解决跨部门跨业务领域信息的不一致、不完整以及对象关系割裂和标识不统一以

及纸质媒介传递、查询、统计、分析困难，且准确性和使用效率低等问题。当前
水利工程中的控制运用和管理流程处于一个单向操作的流程，并且执行结果的反
馈存在着延迟、不准确等问题，通过构建数字孪生的平台，能够对整个流程的规
划设计、执行过程进行模拟仿真、评估、优化、分析、决策和预测，实现流程处

置的闭环化和管理记录的电子化，从而产生最优化的处理方案。

三、水利工程运行管理数字孪生体系构建
水利工程运行管理数字孪生体系将感知、计算、通信、控制等信息技术与水

利工程中的物理实体、管理者、运行环境等生产要素深度融合，将水利工程物理
实体、运行环境和调度过程的状态、特征、行为与变化过程精准地映射到虚拟空
间并进行实时反馈，能够作用于水利工程物理实体、调度运行、安全监测的全生

命周期，能够不断深化，改变传统水利工程运行管理方式。在这个过程中构建的
与现实中的物理实体在外表、内容和性质相同的虚拟产品叫作水利工程数字孪生
体，它是在物理实体整个生命周期中相对应的完全一致的虚拟模型，该模型建立
了物理空间和虚拟空间的联系，能够仿真物理实体在物理世界中的状态、行为、
性能与活动等。水利工程运行管理数字孪生体系是集成了多学科、多物理量、多

尺度、多概率地对水利工程运行管理中的物理实体、调度过程、运行环境进行数
字化表达，从而反映其全生命周期的过程，它具备高度的智能性、系统性、动态
性、精确性和完整性。而水利工程数字孪生体针对不同层次的物理实体有着不一

样的虚拟数字模型，突出了水利工程数字孪生体的层次性和集成性，同时它对于
几何模型、物理模型、变化过程有着超写实性的表达。水利工程数字孪生体对物
理实体的整个生命周期进行了精确性表达，突出了它的广泛性和一致性。

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