水利工程数字孪生技术研究与探索

张绿原，胡露骞，沈启航，谈 震，牛霄飞

（1.南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，南京211000；2.杭州市千岛湖原水股份有限公司，杭州310000；3.慈溪市水利局，浙江宁波315399）

0 引 言

当前，我国治水的工作的总基调已转变为水利工程补短板和水利行业强监管［1］。而水利信息化作为“补短板和强监管”的重要措施之一，经过多年建设，已取得了长足发展。我国的水利工程信息化系统基础感知及远程集中监视控制系统已初具规模，业务应用系统已逐步完善，为水利工程运行管理人员提供了高效、便捷、可靠的管理手段。

但是，如何将现有信息化系统与经典水文、水利、水质等理论充分结合，为工程运行管理提供科学决策，仍然是“信息水利”向“智慧水利”跨越中需要解决的重要问题。数字孪生技术为解决这一问题带来了曙光［2，3］，该技术在物理世界和虚拟世界之间建立了一道桥梁，可将经典水文、水利、水质理论与水利工程信息化系统深度融合，解决“智慧水利”中的科学决策问题。

1 对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［4］，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［5-8］。……