1政策解政策解读读2解决方解决方案案政策背政策背景景先行先先行先试试实实施路施路径径政策政策解解读读Part 01 背景解背景解读读1.1 政策背政策背景景智慧水利等相关政策的出台，要求按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以构建数字孪生流域为核心，全面推进算据、算 法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。2021年年3月月十三届全国人大四次会十三届全国人大四次会议议2021年年11月月水利水利部部关于大力推关于大力推进进智慧水利建智慧水利建设设的的 指指导导意意见见中中华华人民共和国国民人民共和国国民经济经济和和 社会社会发发展第十四个五年展第十四个五年规规划划和和2035年年远远景目景目标纲标纲要要分级分类推进新型智慧城市建设，将物 联网感知设施、通信系统等纳入公共基 础设施统一规化建设，推进市政公用设 施、建筑等物联网应用和智能化改造。构建智慧水利体系，以流城为单元提升 水情测报和智能调度能力。推进农村水 源保护和供水保障工程建设。到2025年，通过建设数字孪生流域、“2+N”水利智能业务应用体系、水利 网络安全体系、智慧水利保障体系，推 进水利工程智能化改造，建成七大江河 数字孪生流域，在重点防洪地区实现“四预”，在跨流域重大引调水工程、跨省重点河湖基本实现水资源管理与调 配“四预”，N项业务应用水平明显提 升，建成智慧水利体系1.0版。2022年年1月月水利水利部部水利部召开推水利部召开推进进数字数字孪孪生生流流 域建域建设设工作会工作会议议李国英指出，数字孪生流域是以物 理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理 活动全过程的数字化映射、智能化 模拟，实现与物理流域同步仿真运 行、虚实交互、迭代优化。1.2 12 个先行先个先行先试试数字数字孪孪生工生工程程“十四五”智慧水利建设规划明确“十四五”期间智慧水利体系1.0版，将构建覆盖全国的L1级数据底板，并实现年度更新基 本构建覆盖重点河流和重点区域的L2级数据底板。同时优先选择12个重大水利工程，先行建设开展数字孪生工程建设，建成L3级 数据底板。12个个重重大大水水 利工程名利工程名单单构构建建数数字字化化场场景景 开开展展智智慧慧化化模模拟拟 支撑精准化决策支撑精准化决策Part 01 背景解背景解读读1.3 实实施路施路径径Part 01 需求分析需求分析2 0 2 2 年年编制数字孪生流域建设技术大纲2 0 2 3 年年完善全国水利一张图（L1 级数据底板）；建设数据汇聚平台、开展水文监测资料汇交 推动跨部委数据资源共享；2 0 2 4 年年开展水利基础数据复核和联动更新；2 0 2 5 年年推动跨界河流数据共享；建设水利专业模型；建设智能模型和可视化模型；建设水利知识图谱和预案库；重点防洪地区重点防洪地区实现实现“四四预预”在跨流域重大引在跨流域重大引调调水工程、跨省重点河湖水工程、跨省重点河湖 基本基本实现实现水水资资源管理与源管理与调调配配“四四预预”提升提升N项业务应项业务应用水用水平平水利数字化、网水利数字化、网络络化和重点化和重点领领域智能化水平域智能化水平 明明显显提提升升建建设设目目标标系系统统架架构构建建设设内内容容解决解决方方案案上上海海2.1.1 智慧水利面智慧水利面临临的机遇与挑的机遇与挑战战水利信息化工作近些年虽取得了显著成效，智慧水利建设进行了积极探索，但水利行业总体还处于智慧水利起步阶段，与智慧城 市建设的要求相比，与交通、电力、气象等行业智慧化进程相比，与推进国家水治理体系和治理能力现代化的需求相比，在以下 几个方面都存在较大差距。信息信息资资源开源开发发利用不利用不够够智能化水平智能化水平应应用和覆盖面不用和覆盖面不够够保障体系建保障体系建设设不不够够健全健全内部整合不够分散构建现象条块分割相互封闭信息资源无有效流动缺乏基础设施的共享公用缺乏业务应用的交互协同外部共享不足除部分防汛外其他相关行业的 气象、基础地理等数据还未能 做到共享对互联网数据的应用处于起步 阶段，仅在水旱灾害防御等少 量业务领域进行了一些尝试，未开展业务化运营系统和业务融合不深入节水、城乡供水等业务缺大信息系统 支撑抗旱、工程建设信息化水平总体偏低水利工程安全运行、水资源开发利用 等业务信息系统使用不足洪水、水土流失等业务智能化水平不 高，水利业务系统整体支撑能力不 应用效果不强创新能力不足高新信息技术的潜能尚未得到充 分挖掘大数据、人工智能、虚拟现实等 技术尚未得到广泛应用，整体水 平不能满足应用需要体制机制不够健全充分适应新时代水利信息化建设的组 织体系、规章制度、法律法规、考核 体系等体制机制不够健全标准规范不够完善与新一代信息技术应用要求相配套的 水利装备、物联通信、网络安全、应 用支撑、系统建设与运维等技术和管 理标准欠缺体系不完善重建设轻运维的现象普遍存在，运维 队伍不健全，运维技术水平和效率不 高，信息化建设成果的继承性不够Part 02 解决方案解决方案 2.1 建建设设目目标标2.1.2 建建设设目目标标0102030405完善水利信息基完善水利信息基础设础设施施重要江河湖泊、水利工程自动监测率明显提升，国家基本水文站、水土保持监测站点提档升级;开展水资源监测，实现长江全覆盖监测、黄河下游防洪工程安全监测；卫星遥感数据月度更新，物联网、雷达、无人机得到广泛应用;北斗卫星深入应用，互联网协议第六版（IPv6）在水利业务网实现规模化部署和应用，县级以上水利单位实现水利业务网全覆盖，县级以上水行政主管部门实现视频会议全覆盖;形成省级以上水行政主管部门水利云，实现计算存储资源按需分配、弹性伸缩，为智慧水利提供有力的“算力”支撑;建建成成七七大大江江河河数数字字孪孪生生流流域域建建设设数字数字孪孪生流域平生流域平台台水利部本级建成全国L1级数据底板，各流域管理机构和省级水行政主管部门在主要江河流域的重点区域基本建成L2级数据底板，重点水利工程建成L3级数据底板，为智慧水利提供有效的“算据”服务；基本建成模型平台，初步建成知识平台，对物理水利及其影响区域的互动过程进行模拟仿真和推演，为智慧水利提供智能“算法”服务。建成七大江河数字孪生流域;在重点防洪地区实现“四预”;在跨流域重大引调水工程、跨省重点河湖基本实现水资源管理与调配“四预”;提升N项业务应用水平建成智慧水利体系1.0版水利数字化、网络化和重点领域智能化水平明显提升Part 02 解决方案解决方案 2.1 建建设设目目标标数字数字孪孪生流域平台建生流域平台建设设将以水利感知网、水利将以水利感知网、水利业务业务网、水利云等网、水利云等为为基基础础，通，通过过运用物运用物联联网、大数据、网、大数据、AI、虚、虚拟拟仿真等技仿真等技术术，以，以物物 理水利理水利为单为单元、元、时时空数据空数据为为底板、水利模型底板、水利模型为为核心、水利知核心、水利知识为驱动识为驱动，对对流域全要素和流域治理管理活流域全要素和流域治理管理活动动全全过过程程进进行数字化映射行数字化映射、智慧化模智慧化模拟拟，实现实现与物理流域的同步仿真运行、虚与物理流域的同步仿真运行、虚实实交互、迭代交互、迭代优优化，支撑精准化决策化，支撑精准化决策。需求需求牵牵引引应应用至上用至上数字数字赋赋能能提升能力提升能力物理物理实实 体流体流域域数字数字孪孪 生流生流域域相 互 映相 互 映 射射 数 字数 字 孪孪 生生状状 态态 感感 知知 动动 静 融静 融 合合虚虚 实实 交交 互互 多 方多 方 协协 同同数数 字字 化化 在在 线线 化化 智 能智 能 化化全全 过过 程程 全全 要要 素素 全 方全 方 位位三三化化支支撑撑三三全全升升级级一台一台智慧水智慧水利利双双赋赋三化三化四四预预2.2.1 数字数字孪孪生流域平生流域平台台Part 02 解决方案解决方案 2.2 系系统统架构架构物物联联 感知感知感知感知层层人工智能智能穿戴视频监控RFID无人机巡检机电设备平台平台层层数据数据 平台平台数据汇集传输层传输层通信通信 设设施施N B-IoT网关 Wi-Fi65G基站水利信息网 工程信息中心广域网局域网模型模型 平台平台水利专业模型分布式水文模型水力学模型工程联合调度水文水动力超大规模并行计算智能算法库普通机器学习算法深度机器学习算法与业务融合的算法算法框架数字数字孪孪生生 底板底板仿真可视化模型数字模拟仿真引擎知知识识 平台平台知识引擎水利知识知识表示知识抽取知识融合知识梳理知识存储预案库知识图谱库业务规则库历史场景模式库专家经验库业务业务 管理管理应应用用层层展示展示 终终端端四预资产 管理维修 养护设备 控制告警 监测全景可 视化运营 管理设备 监控视频 监控知识库水利大屏驾驶舱电脑PC端手机端移动平板端时空数据映射多维多时空多尺度数据模型基础数据监测数据业务数据地理空间数据数据处理数据清洗数据分析数据挖掘数据组件数据服务地图服务目录服务共享服务管控服务水利专网 政务网部门网网络 感知光纤 卫星宽带水利云 公有云云网 融合专有云卫星遥感智慧 流域2.2.2 系系统统架架构构Part 02 解决方案解决方案 2.2 系系统统架构架构空基空基天基天基地基地基卫星云图雷达雨图遥感影像图雨量井下水位水位全天候无人机全天候无人机摄摄像像：无人机摄影、测量、监控水质水位流量流速含沙量水味水色人工人工2.2.3 感知感知层层Part 02 解决方案解决方案 2.2 系系统统架构架构2.2.4 数据中数据中心心分支机构调取平台及数据向上汇报和归集数据定义平台标准、下游分支使用平台功能省水利省水利厅厅城市城市县县水利管理水利管理单单位位工程局工程局/所所其他其他单单位位用用户户控制自动化工程建设水雨情测 报水质监测视频 监视工程安全 监测工程 巡查防洪排涝与 用水调度电子 政务物联网+5G数字数字孪孪生流域数据中生流域数据中心心水位、雨量、流量水质信息墒情信息工程安全监测图片图像视频监视信息通感信息水质信息墒情信息其他工程信息中心业务业务 应应用用监测监测 信息信息公网+5G共享/公网公网VPN工程控制信息网闸工程控制中心光纤Part 02 解决方案解决方案 2.2 系系统统架构架构L1全国水利一张图L2各流域L2数据底板L3工程建筑物及地质构造L3+大坝、泄洪孔洞、闸门、机组等重要设施设备整合覆盖全国的中等精度数字地形数据和高分辨率卫星遥感影像、数字正射影像，补充高分立体测绘卫星数据，更新水利对象基础 数据，接入水利监测数据。统一全国水利一张图基础公共服务。集成L2级数据底板和L3级数据底板，形成全国统一的数据底板。对水利的上下游、左右岸、干支流、工程体系、影响范围、经济社会要素等数字化后形成的二维、三维点线面一体对象、图像或仿真 模型等物理世界的映射，是在数据底板构建基础上进行多应用场景下的数据有机组织调配与再挖掘，并与模拟调度结果实现动态交互、实 时融合及高仿真模拟展示，进而实现涉水要素数字化、感知实时化、模拟可视化，是支撑“四预”工作的标志性成果。2.2.5 数据底数据底板板Part 02 解决方案解决方案 2.2 系系统统架构架构络络司司上上海漂海漂视视宏宏 观观中中 观观微微 观观2.2.5 数据底数据底板板Part 02 解决方案解决方案 2.2 系系统统架构架构数字数字孪孪生底板生底板指指挥调挥调度平台度平台运运营营运运维维管理平台管理平台-IOC领导驾驶舱“四预”体系流域综合态势流域气象监测水文信息监测工程建设监测通航管理水资源调度水电站管理实时监测实时监测与与预预警警数据融合数据融合数据模型数据模型历史数据模型实时数据模型四预模型业务业务后台后台工勤业务系统OA系统四预模型设备维护系统集控系统仿真引擎仿真引擎水质污染扩散模拟计算洪水淹没模拟计算水生态管控评价模拟计算区域水环境承载力模拟计算知知识库识库流域防洪和水资源管理 与