感知网络+虚拟模型：数字孪生技术破解灌区配水痛点

在水资源供需矛盾突出的背景下，灌区的服务功能逐渐从单一的农业灌溉向城乡供水、生态安全等多个领域拓展，承担着更繁重的任务。但当前灌排工程的管理方式仍以传统方式为主，存在用水计量不精准、水权运营困难、信息化建设滞后、配水调度不合理等痛点，制约了其综合服务能力的提升。

为此，星图云开放平台推出数字孪生灌区解决方案，通过高度仿真和智能模拟的方式实现对灌区运行情况的实时监控、优化调度和智能管理，助力灌区向数字化、智能化升级。

方案介绍

数字孪生灌区解决方案依托GEOVIS iWater平台，聚焦灌区供需水预报与决策、水资源配置与用水调度、水旱灾害防御、量水与水费征计收、工程管理、水公共服务等核心业务，构建数字孪生灌区总体框架；根据灌区内不同区域、作物类型和土壤条件等因素，构建虚拟灌区模型，通过传感器实时采集数据驱动模型动态演算，与物理灌区同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，从而提高灌区的灌溉效率和精准度。方案的核心功能如下：

供需水感知预测预报

开发供需水感知预测预报模型，实现灌区供、需、耗、用水流全过程的预测预报。

水资源时空优化配置

开发基于GIS的多目标优化配置模型，实现多水源在时空分布多用户间的优化精准配置。

输配水过程模拟及调度

开发水力学算法输配水仿真调度模型，实现渠系输配水过程动态模拟和实时调度决策。

水旱灾害防御决策

开发灾害实时监测、评估诊断、灾害预警、灾害预演及预案等功能的灾害防御模型。

该方案通过多种技术有机联动，环环相扣，推进水利业务智能化，改变传统灌区经验依赖模式。

感知智慧

利用3S、物联网、人工智能、5G等现代信息技术，采用多种传感器和监测设备，实现灌区关键指标的全面采集和实时监测。

数据智慧

充分利用收集到的大量数据，通过先进的计算方法和强大的计算能力，实现对灌区环境的精准模拟和预测。

应用智慧

通过精准水资源管理、智能化灌溉调度、无人值守管理、数据驱动决策、预警与预测、优化水资源配置，为灌区管理中各项业务决策提供科学化和智慧化的应用指导。

业务智慧

以物理灌区为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理灌区全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演。

该方案将数字孪生技术贯穿于灌区调水、输水、配水、用水等各环节，瞄准实际灌溉业务场景，确保技术有用、管用。

供水预报与决策

根据气候、土壤、作物生长状况、水资源状况等信息，利用供需水预测模型对需水情况进行预测，提高灌溉效率和水资源利用率。

水资源配置与供用水调度

基于水资源配置模型的水资源优化配置、产汇流模拟、再生水模拟、水质模拟等核心模块，实现灌区的多水联用、单元划分、空间分配及时间分配。

水旱灾害防御

建立一套以旱情检测、旱灾预警、来洪预报、泄洪预案为核心的水旱灾害防御系统，以保障灌区的水资源供应和农业生产的稳定进行。

量水与水费计收

通过对渠系、灌区、泵站用水的精准计量，根据不同的用水类型设定不同水价模板，设计线上费用管理功能，可支持阶梯水价和非阶梯水价两类收费方式。

工程管理

基于数字地球底座，对灌区的各类工程信息进行监管，实现流域、河流、湖泊、水库、泵站、沟渠道、取水井、水闸、农田等工程的可视化空间展示。

水公共服务

支持远程应用对灌区GIS地图、监测数据、视频监控、预警广播、闸门控制及巡查巡检监测预警等信息的查看。

灌区一张图

提供灌区一张图管理界面，管理者可通过此界面实现灌区的多元化管理。

典型案例

赣抚平原灌区标准化管理运行平台

赣抚平原灌区标准化管理运行平台是一个集数据监测、视频监控、台账管理、设备管理、应急管理、移动巡查等功能于一体的综合管理平台，以《大中型灌区标准化管理评价标准》为依据，融合GIS、IoT、人工智能、大数据等现代技术，引入现代化的管理理念和手段，科学合理地调配资源，从而确保灌区的正常运行并促进可持续发展。

数字孪生灌区解决方案依托数字仿真模型，实时对灌区水情、工情、农情、气象进行全面感知和动态映射，为灌溉决策、供水调度，节水控制等业务提供了科学的数据支撑，切实推动灌排工程高效运转。未来，随着技术的不断迭代升级，星图云开放平台将持续深化与人工智能、大数据等前沿技术的融合，进一步提升该方案对水量调节和实时控制的能力，实现灌区水资源利用的精准化，为水资源可持续利用和农业现代化提供技术支撑。