1  范圍

1.0.1 本文件規(guī)定了數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)的術(shù)語和定義、總則、系統(tǒng)體系架構(gòu)，信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)安全體系、保障體系等的技術(shù)要求。

1.0.2 本文件適用于指導(dǎo)大型和重點(diǎn)中型灌區(qū)的數(shù)字孿生灌區(qū)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理等。一般中型灌區(qū)的數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)可參照?qǐng)?zhí)行。

2  規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T 15966 水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件

GB/T 21303 灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范

GB/T 22240 信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)定級(jí)指南

GB/T 28714 取水計(jì)量技術(shù)導(dǎo)則

SL 21 降水量觀測(cè)規(guī)范要求

SL 364 土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范

SL 551 土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL 566水利水電工程水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

SL 601混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL 725 水利水電工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL 766 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鑒定技術(shù)規(guī)范

SL 768 水閘安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL/T 213 水利對(duì)象分類與編碼總則

SL/T 803 水利網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范

SL/T 809 水利對(duì)象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識(shí)符

3  術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1 數(shù)字孿生灌區(qū) Digital twin irrigation district

以物理灌區(qū)為單元、時(shí)空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學(xué)模型為核心、水利知識(shí)為驅(qū)動(dòng)，對(duì)物理灌區(qū)全要素和建設(shè)運(yùn)行全過程進(jìn)行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演，與物理灌區(qū)同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理灌區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調(diào)度的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2 數(shù)字孿生平臺(tái) Platform of digital twin

由數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)等資源及管理、表達(dá)、驅(qū)動(dòng)這些資源的引擎組成的服務(wù)平臺(tái)，提供在網(wǎng)絡(luò)空間虛擬再現(xiàn)真實(shí)水利工程能力，為灌區(qū)水資源配置和供用水智能調(diào)度、防汛抗旱智能調(diào)度等業(yè)務(wù)應(yīng)用提供支撐。

3.3 數(shù)據(jù)底板 Data base

由地理空間數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、外部共享數(shù)據(jù)等構(gòu)成的數(shù)字孿生灌區(qū)工程算據(jù)基礎(chǔ)。按照地理空間數(shù)據(jù)精度和建設(shè)范圍，數(shù)據(jù)底板可劃分為L(zhǎng)1、L2、L3級(jí)。

3.4 微服務(wù) Microservices

以專注于單一責(zé)任與功能的小型功能區(qū)塊為基礎(chǔ)，利用模塊化的方式組合出復(fù)雜的大型應(yīng)用程序，各功能區(qū)塊使用與語言無關(guān)的API（應(yīng)用程序編程接口）集相互通信的一種軟件架構(gòu)風(fēng)格。

4  總則

4.1 數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)應(yīng)遵循《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》《數(shù)字孿生流域共建共享管理辦法（試行）》《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》《水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求（試行）》《“十四五”數(shù)字孿生流域建設(shè)總體方案》等要求，與智慧水利和數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水利工程等相關(guān)技術(shù)要求保持一致。

4.2 數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)應(yīng)遵循以下原則：

1 需求牽引、應(yīng)用至上。結(jié)合灌區(qū)管理實(shí)際，深入分析灌區(qū)業(yè)務(wù)管理需求，因地制宜開展基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)；強(qiáng)化管理平臺(tái)應(yīng)用，支撐強(qiáng)化灌區(qū)管理。

2 統(tǒng)籌謀劃、分步實(shí)施。結(jié)合灌區(qū)實(shí)際，謀劃頂層設(shè)計(jì)，明確建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)內(nèi)容，急用先建、分步實(shí)施。

3 整合共享、集約建設(shè)。按照“整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建”的要求，注重信息化資源整合與共建共用，充分挖掘和利用現(xiàn)有的信息采集、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算存儲(chǔ)等基礎(chǔ)設(shè)施及互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施，避免重復(fù)建設(shè)。

4 融合創(chuàng)新、先進(jìn)實(shí)用。緊密圍繞灌區(qū)業(yè)務(wù)和功能需求與新一代信息技術(shù)融合創(chuàng)新，強(qiáng)化云計(jì)算、大數(shù)據(jù)數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)應(yīng)用，賦能灌區(qū)水資源配置與供用水調(diào)度、防汛抗旱等主要業(yè)務(wù)。

5 整體防護(hù)、安全可靠。按照相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，構(gòu)建安全可靠的網(wǎng)絡(luò)安全體系，保障網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)的安全。

4.3 數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)應(yīng)在信息化建設(shè)基礎(chǔ)上，強(qiáng)化信息感知、決策支持、資源共享、泛在服務(wù)等體系構(gòu)建；聚焦智能化調(diào)度，以數(shù)字化場(chǎng)景、智能化模擬、精準(zhǔn)化決策為路徑，大力推進(jìn)灌區(qū)數(shù)字化、監(jiān)控自動(dòng)化、調(diào)度智能化建設(shè)，提升預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案（“四預(yù)”）能力和智能管理水平。

4.4 數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)近期宜重點(diǎn)加強(qiáng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、強(qiáng)化業(yè)務(wù)應(yīng)用，因地制宜開展典型區(qū)域灌區(qū)數(shù)字孿生建設(shè)，提升灌域預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案（“四預(yù)”）能力；中期宜重點(diǎn)擴(kuò)大數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)范圍，顯著提升“四預(yù)”能力和智能調(diào)度水平。

5  系統(tǒng)體系架構(gòu)

5.1 系統(tǒng)架構(gòu)

5.1.1 數(shù)字孿生灌區(qū)是在實(shí)體工程基礎(chǔ)上數(shù)字化虛擬實(shí)現(xiàn)。實(shí)體工程宜主要包括水源工程，取（引）水工程，泵站工程，輸配水渠（管）道、田間灌溉渠系、退（排）水渠（溝）及其建筑物。

5.1.2 數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)宜包括信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)安全體系、保障體系等。典型數(shù)字孿生灌區(qū)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1  典型數(shù)字孿生灌區(qū)系統(tǒng)架構(gòu)圖

5.2 系統(tǒng)組成

5.2.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施主要包括立體感知體系、自動(dòng)控制系統(tǒng)、支撐保障體系，為灌區(qū)數(shù)據(jù)采數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)、分析計(jì)算、系統(tǒng)部署、應(yīng)用支撐、設(shè)備運(yùn)行等提供基礎(chǔ)支撐。

5.2.2 數(shù)字孿生平臺(tái)包括數(shù)據(jù)底板、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)等。數(shù)據(jù)底板為模型平臺(tái)和知識(shí)平臺(tái)提供算據(jù)；模型平臺(tái)和知識(shí)平臺(tái)為典型應(yīng)用提供算法。其中，數(shù)據(jù)底板包括數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)引擎，模型平臺(tái)包括水利模型、智能識(shí)別模型、可視化模型和模擬仿真引擎，知識(shí)平臺(tái)包括多年運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)?zāi)毘傻膶＜医?jīng)驗(yàn)和業(yè)務(wù)規(guī)則。

5.2.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)宜包括信息管理、水資源配置與供用水調(diào)度、自動(dòng)控制、防汛抗旱、工程管理、量水與水費(fèi)計(jì)收、灌區(qū)一張圖管理等主要業(yè)務(wù)模塊。水資源配置與供用水調(diào)度、防汛抗旱等模塊可在構(gòu)建數(shù)字孿生平臺(tái)基礎(chǔ)上，增強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力、建立高保真數(shù)字模型、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效仿真預(yù)演、推進(jìn)智能化調(diào)度控制。

5.2.4 網(wǎng)絡(luò)安全體系宜包括組織管理、安全技術(shù)、安全運(yùn)營(yíng)、監(jiān)督檢查、數(shù)據(jù)安全等。

5.2.5 保障體系運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)宜包括管理制度、運(yùn)維保障、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。

6  信息化基礎(chǔ)設(shè)施

6.1立體感知體系

6.1.1 一般要求

6.1.1 .1灌區(qū)應(yīng)基于地形條件和管理需求，利用3S、智能識(shí)別、多媒體、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，匯集多種類型的傳感終端，構(gòu)建“天空地”一體的透徹感知體系，實(shí)現(xiàn)全時(shí)空的泛在感知。

6.1.1.2 灌區(qū)數(shù)字孿生工程建設(shè)應(yīng)充分共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生工程監(jiān)測(cè)感知數(shù)據(jù)，科學(xué)規(guī)劃監(jiān)測(cè)感知體系，擴(kuò)展監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，加大監(jiān)測(cè)密度，提高監(jiān)測(cè)頻次，為數(shù)據(jù)底板提供全要素實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)。

6.1.1.3 監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件、工程狀況、精度要求、類似工程經(jīng)驗(yàn)確定。監(jiān)測(cè)信息宜采用自動(dòng)采集傳輸方式獲取。

6.1.2水情監(jiān)測(cè)

6.1.2 .1 應(yīng)根據(jù)灌區(qū)所在地域和規(guī)模、渠道特點(diǎn)以及水量調(diào)配、用水管理的要求，在主要取（引）水口、配水口、分水口、退水口、用水管理分界點(diǎn)等用水計(jì)量斷面設(shè)置量水監(jiān)測(cè)站。

6.1.2.2 量水監(jiān)測(cè)的基本要素為水位、流速和流量，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布設(shè)應(yīng)符合GB/T28714、GB/T21303的規(guī)定。

6.1.2.3 量水儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)應(yīng)符合GB/T15966的有關(guān)規(guī)定。

6.1.2.4 應(yīng)考慮設(shè)備設(shè)施的適用范圍、量測(cè)精度、水流條件、水頭損失、抗干擾性，合理選用量水方法。

6.1.2.5 根據(jù)灌區(qū)管理需求，可在取（引）水口、退水口等開展水質(zhì)監(jiān)測(cè)。

6.1.3 工情監(jiān)測(cè)

6.1.3.1 工情監(jiān)測(cè)宜覆蓋水源工程，取（引）水工程，泵站工程，輸配水渠（管）道、田間灌溉渠系、退（排）水渠（溝）及其建筑物，以及渠系工程中的機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備、管理設(shè)施等。

6.1.3.2 工情信息可采用儀器設(shè)備監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、無人機(jī)巡航、人工巡查等方式進(jìn)行采集。

6.1.3.3 工程運(yùn)行信息宜監(jiān)測(cè)閘（閥）門開度、荷載、過流量、啟閉時(shí)間，泵站運(yùn)行工況，泵站流量、實(shí)時(shí)負(fù)荷、啟停時(shí)間等。

6.1.3.4 工程安全信息宜監(jiān)測(cè)水庫(kù)大壩、水閘、渡槽、渠道及渠系建筑物、堤防工程等的變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、布置、頻次等應(yīng)符合SL551、SL601、SL725、SL766、SL768等的規(guī)定。

6.1.4 農(nóng)情監(jiān)測(cè)

6.1.4.1 農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)宜包括種植結(jié)構(gòu)、作物需耗水、實(shí)際灌溉面積、土壤墑情或田間水層、作物長(zhǎng)勢(shì)等的監(jiān)測(cè)。在充分共享相關(guān)部門農(nóng)情信息的基礎(chǔ)上，可補(bǔ)充布設(shè)農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

6.1.4.2 土壤墑情監(jiān)測(cè)站配置應(yīng)符合SL364的規(guī)定，稻田水層深度宜采用水位傳感器監(jiān)測(cè)。

6.1.4.3 根據(jù)灌區(qū)實(shí)際需求，可采用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)監(jiān)測(cè)等方式開展灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)、作物需耗水、灌溉面積、作物長(zhǎng)勢(shì)與產(chǎn)量以及墑情等信息監(jiān)測(cè)。

6.1.5 氣象監(jiān)測(cè)

6.1.5.1 根據(jù)管理需要，在充分共享相關(guān)部門氣象信息的基礎(chǔ)上，可布設(shè)氣象站或雨量站。

6.1.5.2 氣象站監(jiān)測(cè)參數(shù)宜包括降雨量、溫度、相對(duì)濕度、大氣壓強(qiáng)、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射等，布設(shè)的位置、密度應(yīng)符合SL566的規(guī)定。

6.1.5.3 降雨量觀測(cè)應(yīng)符合SL21的規(guī)定。

6.2  自動(dòng)控制系統(tǒng)

6.2.1 灌區(qū)自動(dòng)控制管理系統(tǒng)宜涵蓋取（引）水、輸配水、退（排）水自動(dòng)控制系統(tǒng)和田間自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。

6.2.2 取（引）水、輸配水及退（排）水自動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)水泵、水閘、閥門等的自動(dòng)控制。

6.2.3 田間自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)下達(dá)的灌溉指令或事先設(shè)置的程序，實(shí)現(xiàn)田間灌溉和排水的水泵、水閘、閥門等的自動(dòng)控制。

6.0.4 閘門自動(dòng)控制宜包括閘門開度、閘前/后水位、閘門上/下限位、動(dòng)力電壓/電流、視頻等監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)配備安全網(wǎng)關(guān)、VPN設(shè)備。

6.2.5 泵站控制系統(tǒng)宜包括壓力、溫度、流量及泵前水位等監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)配備安全網(wǎng)關(guān)、VPN設(shè)備。

6.2.6 閥門控制系統(tǒng)宜包括電動(dòng)/電磁閥門、流量計(jì)、閥門控制器等，可采用有線/無線方式，支持遠(yuǎn)程/現(xiàn)地控制閥門啟閉。

6.2.7 控制系統(tǒng)應(yīng)配置RTU或PLC，采用專線/互聯(lián)網(wǎng)傳輸方式連接，并具備數(shù)據(jù)自動(dòng)上報(bào)、故障報(bào)警等功能。

6.3 支撐保障體系

6.3.1 一般要求

6.3.1.1 支撐保障體系宜建設(shè)系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用支撐平臺(tái)、數(shù)字孿生平臺(tái)、調(diào)度中心、信息傳輸與通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與信息管理等相關(guān)內(nèi)容。

6.3.1.2 應(yīng)用支撐平臺(tái)宜采用微服務(wù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱、水資源調(diào)配、工程管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

6.3.1.3 空間分析軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等基礎(chǔ)軟件宜采用自主可控技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化軟件。

6.3.1.4 應(yīng)具備共享接入相關(guān)部門發(fā)布的水文、氣象、農(nóng)情、汛情等信息的能力。

6.3.2 應(yīng)用支撐平臺(tái)

6.3.2.1 完善基礎(chǔ)組件，包括統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一授權(quán)、統(tǒng)一門戶、單點(diǎn)登陸、搜索引擎、資源訪問、服務(wù)總線、工作流管理、表單管理、業(yè)務(wù)集成、消息服務(wù)、規(guī)則引擎、信息交換、運(yùn)維監(jiān)控、日志采集、協(xié)同工具、數(shù)據(jù)分析、可視化、移動(dòng)設(shè)備支持、容器管理等。

6.3.2.2 灌區(qū)應(yīng)建設(shè)支持多網(wǎng)絡(luò)多協(xié)議接入的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，內(nèi)容包括連接管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)支撐以及系統(tǒng)管理，提供從設(shè)備接入到數(shù)據(jù)推送全流程能力。

6.3.3 調(diào)度中心

6.3.3.1 調(diào)度中心包括會(huì)商中心、數(shù)據(jù)機(jī)房、通訊網(wǎng)絡(luò)和安全設(shè)施。

6.3.3.2 充分利用云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，宜采用“云網(wǎng)合一、云數(shù)聯(lián)動(dòng)”構(gòu)架，建成數(shù)字孿生灌區(qū)專屬基礎(chǔ)設(shè)施。

6.3.4 信息傳輸與通訊網(wǎng)絡(luò)

6.3.4.1 灌區(qū)信息傳輸系統(tǒng)主要包括測(cè)站與分中心（或中心）、分中心與中心之間的通信系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮信息的分級(jí)存儲(chǔ)、分層管理、傳輸?shù)呢?fù)載均衡等技術(shù)措施。

6.3.4.2 灌區(qū)宜構(gòu)建覆蓋全灌域取水口、分水口、排水口的閘、閥、泵監(jiān)控站點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳感信息和控制指令的自動(dòng)傳輸。

6.3.4.3 需要實(shí)施自動(dòng)（智能、遠(yuǎn)程）控制的水源取水閘、涉及群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的泄洪閘、用于渠道輸水控制的節(jié)制閘以及重要的分水閘應(yīng)采用控制專網(wǎng)。

6.3.4.4 灌區(qū)宜自建或租用運(yùn)營(yíng)商通訊網(wǎng)絡(luò)，接入上級(jí)水行政主管部門的水利專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與上級(jí)水行政主管部門的信息共享。

6.3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與信息管理

6.3.5.1 灌區(qū)應(yīng)建立統(tǒng)一編碼、高效屬性識(shí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)，灌區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)符合SL/T213、SL/T809相關(guān)規(guī)定。

6.3.5.2 灌區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)宜分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)底板建設(shè)應(yīng)符合本文件7.1的規(guī)定。

6.3.5.3 應(yīng)充分共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程計(jì)算存儲(chǔ)資源基礎(chǔ)上，聚焦灌區(qū)運(yùn)行管理模擬仿真和推演分析等要求，采用自建、共享等方式，科學(xué)規(guī)劃和建設(shè)云網(wǎng)融合、邏輯集中的計(jì)算存儲(chǔ)環(huán)境，支撐數(shù)字孿生灌區(qū)高保真模擬運(yùn)行。

6.3.5.4 計(jì)算存儲(chǔ)應(yīng)包括基礎(chǔ)計(jì)算存儲(chǔ)、高性能計(jì)算、人工智能計(jì)算、災(zāi)備系統(tǒng)等。

7 數(shù)字孿生平臺(tái)

7.1  數(shù)據(jù)底板

7.1.1 在數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生工程數(shù)據(jù)底板基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌數(shù)字孿生灌區(qū)模型平臺(tái)、知識(shí)庫(kù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用等數(shù)據(jù)需求，匯聚和補(bǔ)充數(shù)字孿生灌區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，共享其他部門或行業(yè)數(shù)據(jù)。

7.1.2  應(yīng)按照基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)的分類方式，建設(shè)灌區(qū)數(shù)據(jù)底板。

7.1.3  應(yīng)按照已有水利對(duì)象編碼標(biāo)準(zhǔn)，按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，匯聚多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。

7.1.4  應(yīng)按照《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》有關(guān)要求，建設(shè)數(shù)字孿生灌區(qū)數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)引擎。

7.2  模型平臺(tái)

7.2.1  水利專業(yè)模型

7.2.1.1  應(yīng)在充分共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程專業(yè)模型的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充完善灌區(qū)專題模型，構(gòu)建灌區(qū)水利專業(yè)模型庫(kù)，支撐灌區(qū)模擬仿真和推演分析。

7.2.1.2  灌區(qū)水利專業(yè)模型宜包括灌區(qū)專題、水文、水資源、水力學(xué)、水工程調(diào)度、水生態(tài)環(huán)境等模型，可按需建設(shè)泥沙動(dòng)力學(xué)、水工程安全等模型。

7.2.1.3  灌區(qū)專題模型應(yīng)包括作物需耗水模型，土壤水動(dòng)力學(xué)模型、排水模型等。

7.2.1.4  水文模型應(yīng)包括蓄水工程匯水區(qū)降雨預(yù)報(bào)，灌區(qū)范圍內(nèi)暴雨預(yù)報(bào)模型，骨干渠（溝）道和蓄水工程洪水預(yù)報(bào)模型，可按需建設(shè)骨干渠道沿線冰凌預(yù)報(bào)模型等。

7.2.1.5  水資源模型應(yīng)包括調(diào)蓄工程、輸配水渠（溝）道斷面徑流預(yù)報(bào)模型，工業(yè)和城鄉(xiāng)供水等對(duì)象需水預(yù)測(cè)模型，水源可供水量分析模型等。

7.2.1.6  水力學(xué)模型應(yīng)包括水源工程、輸水渠道水力學(xué)模型，有壓管道瞬變流計(jì)算模型，可按需建設(shè)骨干渠道冰動(dòng)力學(xué)模型等。

7.2.1.7  水工程調(diào)度模型應(yīng)包括灌溉、供水、防洪等多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型，水污染、特殊干旱、工程事故等突發(fā)事件應(yīng)急調(diào)度模型等。

7.2.1.8  水生態(tài)環(huán)境模型宜包括水源與輸配水渠道水質(zhì)模擬、水質(zhì)預(yù)測(cè)模型，突發(fā)水污染輸移擴(kuò)散、溯源分析模型等。

7.2.2  智能識(shí)別模型

7.2.2.1  在充分共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程智能識(shí)別模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)按照《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》有關(guān)要求，結(jié)合灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)際需要補(bǔ)充構(gòu)建智能識(shí)別模型庫(kù)。

7.2.2.2  智能識(shí)別模型庫(kù)宜包括遙感識(shí)別、視頻識(shí)別、音頻識(shí)別等模型。

7.2.3 可視化模型

7.2.3.1  在充分共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程可視化模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)按照《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》有關(guān)要求，結(jié)合灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)際需要補(bǔ)充構(gòu)建可視化模型庫(kù)。

7.2.3.2  可視化模型構(gòu)建對(duì)象宜包括蓄水工程、取（引）水工程、灌區(qū)輸配水和排水工程和地理背景。

7.2.3.3  可視化模型宜在滿足仿真模擬、綜合展示、業(yè)務(wù)管理等的前提下，建立多細(xì)節(jié)層次模型。

7.3  知識(shí)庫(kù)

7.3.1  在充分共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)按照《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》有關(guān)要求，結(jié)合灌區(qū)灌溉管理業(yè)務(wù)特點(diǎn)和知識(shí)需求，構(gòu)建灌區(qū)預(yù)報(bào)方案、業(yè)務(wù)規(guī)則、歷史場(chǎng)景和調(diào)度方案等知識(shí)及知識(shí)引擎。

7.3.2  預(yù)報(bào)方案知識(shí)宜包括水源來水、灌區(qū)需耗水等預(yù)報(bào)模型及參數(shù)。宜共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程相關(guān)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方案基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)用水調(diào)度需求，補(bǔ)充相關(guān)斷面的預(yù)報(bào)方案，并結(jié)合預(yù)報(bào)效果及專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)預(yù)報(bào)方案知識(shí)進(jìn)行更新融合。

7.3.3  業(yè)務(wù)規(guī)則知識(shí)宜包括水資源調(diào)配、灌溉制度擬定、防汛抗旱排澇、安全運(yùn)行監(jiān)控等業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研判規(guī)則。宜共享數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研判規(guī)則基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)用水調(diào)度預(yù)警需求，補(bǔ)充相關(guān)防汛抗旱排澇、水源供水短缺風(fēng)險(xiǎn)等預(yù)警研判規(guī)則。

7.3.4  歷史場(chǎng)景知識(shí)宜包括水資源配置與供用水調(diào)度、防汛抗旱、應(yīng)急事件等歷史場(chǎng)景，包括場(chǎng)景特征、處置過程及效果、處置經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)容，支撐相似場(chǎng)景的快速查找匹配，支撐預(yù)案預(yù)演模擬。

7.3.5  調(diào)度方案知識(shí)宜聚焦多目標(biāo)綜合調(diào)度要求，結(jié)合灌區(qū)共用水調(diào)度相關(guān)制度、規(guī)范、手冊(cè)及專家經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)來源，利用模擬預(yù)演優(yōu)化等手段，構(gòu)建灌區(qū)多業(yè)務(wù)聯(lián)合的調(diào)度處置預(yù)案、方案。應(yīng)對(duì)調(diào)度方案的執(zhí)行效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行調(diào)度方案知識(shí)的動(dòng)態(tài)更新與融合。

7.3.6  灌區(qū)知識(shí)引擎應(yīng)具有灌區(qū)知識(shí)表示、抽取、融合、推理和存儲(chǔ)等功能，面向灌區(qū)多目標(biāo)綜合調(diào)度需求，重點(diǎn)強(qiáng)化多領(lǐng)域知識(shí)關(guān)聯(lián)和綜合推理、推薦。

8  業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)

8.1 一般要求

8.1.1 灌區(qū)信息管理平臺(tái)宜建設(shè)信息管理、水資源配置與供用水調(diào)度、自動(dòng)控制、防汛抗旱、工程管理、量水與水費(fèi)計(jì)收、灌區(qū)一張圖管理等主要業(yè)務(wù)模塊。灌區(qū)根據(jù)管理需求，可建設(shè)數(shù)字沙盤應(yīng)用模塊等。

8.1.2 結(jié)合數(shù)字孿生工程建設(shè)，可開發(fā)典型區(qū)域水資源配置與供用水調(diào)度、防汛抗旱等智能業(yè)務(wù)模塊。

8.2 主要業(yè)務(wù)應(yīng)用

8.2.1 信息管理模塊宜包括對(duì)水雨情、工情、農(nóng)情，以及視頻、遙感等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，人工錄入數(shù)據(jù)，外部共享數(shù)據(jù)以及加工生成數(shù)據(jù)等信息的管理。應(yīng)具有查詢?yōu)g覽、統(tǒng)計(jì)分析等功能。

8.2.2 水資源配置與供用水調(diào)度管理模塊宜具有灌區(qū)來水、需耗水和水資源平衡分析，配水方案和調(diào)度方案制定，以及指令上傳下達(dá)等功能。

8.2.3 自動(dòng)控制模塊宜具有對(duì)各閘門、閥門、泵站等設(shè)施設(shè)備進(jìn)行升/開控制、降/停控制、定水位、定閘位、定流量控制等功能。

8.2.4 防汛抗旱模塊宜具有旱澇監(jiān)測(cè)評(píng)估、應(yīng)急調(diào)度、災(zāi)害預(yù)警等功能。

8.2.5 工程管理模塊宜具有灌區(qū)工程基本信息、工程建設(shè)、運(yùn)行管理、巡檢養(yǎng)護(hù)等信息管理功能。根據(jù)需要可生成水利工程二維碼標(biāo)識(shí)，方便水利工程屬性信息查詢。

8.2.6 量水與水費(fèi)計(jì)收模塊宜具有水價(jià)管理、水量計(jì)量、水費(fèi)計(jì)收、供水效益分析等功能。

8.2.7 灌區(qū)一張圖管理模塊宜具有基于二、三維電子地圖對(duì)工程基本信息、監(jiān)測(cè)信息、巡檢信息，配水調(diào)度、水量計(jì)量、水費(fèi)計(jì)收、防汛抗旱等信息管理功能。

8.3 典型智能業(yè)務(wù)應(yīng)用

8.3.1 灌區(qū)應(yīng)在典型區(qū)域數(shù)字孿生水利工程建設(shè)基礎(chǔ)上，完善數(shù)據(jù)底板、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)，建設(shè)具有數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演功能的孿生引擎，開展水資源配置與供用水調(diào)度、防汛抗旱等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的智能化應(yīng)用。

8.3.2 水資源配置與供用水智能調(diào)度模塊應(yīng)具備下列功能：

1 在水資源配置與供用水調(diào)度管理模塊應(yīng)用基礎(chǔ)上，融合氣象及來水預(yù)報(bào)、需耗水預(yù)測(cè)、流域及工程實(shí)時(shí)雨水情、工程運(yùn)行、工程管理等信息，實(shí)現(xiàn)與真實(shí)環(huán)境同步變化同步更新。

2 以作物需耗水預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，以土壤含水量或田間水層深度預(yù)報(bào)為核心，利用水利專業(yè)模型演算，精準(zhǔn)預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)適宜的灌水時(shí)間和灌水量。

3 根據(jù)預(yù)測(cè)的灌水時(shí)間和灌水量，以及來水預(yù)報(bào)，結(jié)合工程供水能力（灌溉模型），利用群集用水多目標(biāo)決策模型確定水源配置方案。

4 根據(jù)水源配置方案進(jìn)行輸配水仿真模擬，計(jì)算灌域各級(jí)渠道用水和灌溉進(jìn)度等信息，優(yōu)化制定供用水調(diào)度方案。

5 根據(jù)水雨情、工情和農(nóng)情實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，對(duì)供用水調(diào)度方案適時(shí)修正。

8.3.3 防汛抗旱智能調(diào)度模塊應(yīng)具備下列功能：

1 在防汛抗旱模塊應(yīng)用基礎(chǔ)上，融合氣象及來水預(yù)報(bào)、流域及工程實(shí)時(shí)雨水情、工程運(yùn)行、工程管理等信息，實(shí)現(xiàn)與真實(shí)環(huán)境同步變化同步更新。

2 利用水文氣象耦合、概率預(yù)報(bào)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汛旱情精準(zhǔn)預(yù)報(bào)預(yù)警。

3 統(tǒng)籌防洪、供水、發(fā)電、生態(tài)用水等調(diào)度目標(biāo)，根據(jù)調(diào)度方案，調(diào)用來水預(yù)報(bào)、洪水演進(jìn)或旱情態(tài)勢(shì)分析研判等水利專業(yè)模型及調(diào)度規(guī)程、歷史洪水或干旱等相關(guān)知識(shí)，對(duì)洪水淹沒影響、工程泄流應(yīng)用或應(yīng)急抗旱、水量調(diào)度等場(chǎng)景進(jìn)行模擬預(yù)演。

4 根據(jù)多方案推演結(jié)果，優(yōu)化生成防汛抗旱預(yù)案。

5 根據(jù)水雨情、工情和農(nóng)情實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，對(duì)防汛抗旱預(yù)案適時(shí)修正。

9 網(wǎng)絡(luò)安全體系

9.1 一般要求

9.1.1 應(yīng)依據(jù)SL803/T等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)安全組織管理體系、安全技術(shù)體系、安全運(yùn)營(yíng)體系和監(jiān)督檢查體系，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保護(hù)，全面保障數(shù)字孿生灌區(qū)系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全。

9.1.2 應(yīng)充分利用國(guó)產(chǎn)軟硬件、商用密碼以及網(wǎng)絡(luò)安全新技術(shù)，不斷提升數(shù)字孿生灌區(qū)安全防護(hù)水平。

9.2 組織管理

9.2.1 應(yīng)落實(shí)網(wǎng)絡(luò)安全管理機(jī)構(gòu)和人員，建立網(wǎng)絡(luò)安全責(zé)任制，明確網(wǎng)絡(luò)安全管理機(jī)構(gòu)、落實(shí)安全責(zé)任。

9.2.2 應(yīng)建立供應(yīng)鏈安全管理制度，嚴(yán)格軟硬件供應(yīng)商、開發(fā)單位、設(shè)計(jì)單位、集成單位、運(yùn)行維護(hù)單位和人員的管理；優(yōu)先采購(gòu)安全可信的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)，采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)可能影響國(guó)家安全的，應(yīng)按照國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)定進(jìn)行安全審查。

9.3 安全技術(shù)

9.3.1 應(yīng)按照網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)相應(yīng)等級(jí)要求開展安全物理環(huán)境、安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界和安全計(jì)算環(huán)境建設(shè)。存在工控系統(tǒng)、云計(jì)算環(huán)境、移動(dòng)互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的，應(yīng)在以上基礎(chǔ)上分別落實(shí)工控系統(tǒng)、云與虛擬化、移動(dòng)互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展安全要求。

9.3.2 應(yīng)通過安全數(shù)據(jù)采集、多源數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、威脅情報(bào)聯(lián)動(dòng)等手段，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)威脅和內(nèi)部脆弱性，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。

9.3.3 宜具備網(wǎng)絡(luò)安全事件研判分析、事件響應(yīng)處置、應(yīng)急預(yù)案管理和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備或系統(tǒng)管理功能的網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急決策處理能力。

9.4 安全運(yùn)營(yíng)

9.4.1 應(yīng)對(duì)各類安全資源進(jìn)行有效的管理控制，從威脅預(yù)防、威脅防護(hù)、安全監(jiān)測(cè)、響應(yīng)處置等方面，建立閉環(huán)的安全運(yùn)營(yíng)體系。

9.4.2 應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)權(quán)限管控，強(qiáng)化威脅防護(hù)，持續(xù)開展安全監(jiān)測(cè)，及時(shí)處置安全應(yīng)急響應(yīng)等。

9.5 監(jiān)督檢查

9.5.1 應(yīng)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)督檢查，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和技術(shù)的安全檢測(cè)評(píng)估，掌握風(fēng)險(xiǎn)漏洞情況，及時(shí)處置。

9.5.2 應(yīng)主動(dòng)配合公安機(jī)關(guān)、網(wǎng)信管理部門、上級(jí)單位等單位部門組織開展的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)督檢查。

9.6 數(shù)據(jù)安全

9.6.1 應(yīng)開展數(shù)據(jù)分類分級(jí)，識(shí)別和建立一般、重要、核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)清單，嚴(yán)格權(quán)限資源控制。

9.6.2 應(yīng)充分利用密碼技術(shù)等手段，確保重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的靜態(tài)存儲(chǔ)安全和動(dòng)態(tài)傳輸安全，不被非法訪問、竊取、刪除、修 改等。

9.6.3 應(yīng)采用身份鑒別、訪問控制、安全傳輸、操作抗抵賴、過程追溯等技術(shù)確保數(shù)據(jù)交換共享過程安全。

9.6.4 應(yīng)規(guī)定數(shù)據(jù)最小化訪問原則，不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間的數(shù)據(jù) 共享應(yīng)采用網(wǎng)閘，應(yīng)嚴(yán)格重要數(shù)據(jù)的訪問范圍，采用數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作進(jìn)行記錄分析研判。

9.6.5 應(yīng)定期對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，實(shí)現(xiàn)重要數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。

10  保障體系

10.0.1 圍繞灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用，銜接實(shí)體工程、信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)安全體系、保障體系的相關(guān)組織機(jī)構(gòu)、人員，建立數(shù)據(jù)、設(shè)施、運(yùn)維、應(yīng)用等方面的管理制度。

10.0.2 圍繞信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)等運(yùn)維管理需求，利用移動(dòng)互聯(lián)、可視化、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，構(gòu)建一體化綜合智慧運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維對(duì)象全覆蓋、運(yùn)維人員全覆蓋、運(yùn)維流程全覆蓋。

10.0．3  遵循國(guó)家、水利及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定硬件集成、數(shù)據(jù)集成、軟件集成、門戶集成等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行等各階段的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

11  參考文獻(xiàn)

《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》

《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》

《數(shù)字孿生流域共建共享管理辦法（試行）》

《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》

《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》

《水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求（試行）》

《“十四五”數(shù)字孿生流域建設(shè)總體方案》

相關(guān)方案及產(chǎn)品

灌區(qū)信息化管理系統(tǒng) 》詳情

數(shù)字孿生灌區(qū)管理平臺(tái) 》詳情