數字孿生技術和人工智能技術 構建“數字閩江”守護水口安全

　　閩江全長超過500千米，是福建省最大的河流。水口水電站位于閩江干流中段，對閩江防洪調度和水資源利用十分重要。為了加強閩江水資源利用與防汛抗洪能力，福建水口發電集團有限公司聯合國網信息通信產業集團有限公司，運用數字孿生技術和人工智能技術，構建專用模型——“數字閩江”守護水口安全。

　　福建防汛看閩江，閩江防汛看水口。閩江全長超過500千米，流域面積約占福建全省面積的一半。水口水電站位于閩江干流中段，上承工業重鎮南平市，下接省會福州。

技術人員監控分析“兩票”作業現場設備狀態。黃鋒 攝

　　為了加強閩江流域防洪調度與水資源利用，2023年5月起，福建水口發電集團有限公司聯合國網信息通信產業集團有限公司成立項目組，結合水電站實際需求，建設“數字閩江”應用平臺，為閩江建設三維模型，構建人工智能(AI)洪水預報模型等專用模型。2023年12月，“數字閩江”應用平臺正式上線，服務水口水電站生產運營與防洪調度各項工作。

　　預警衛士：精準預報 及時應對攔洪削峰

　　7月30日，國網信通產業集團信產億力科技公司項目經理林振華通過“數字閩江”應用平臺虛擬仿真場景，監測水口水電站發電機組的實時發電數據，為水電站的發電效率優化與防洪調度提供技術支撐。

　　洪水預報是“數字閩江”的重要功能之一。閩江流量大，流速快，多年平均徑流量達到584億立方米，面對極端天氣條件時有較高的洪水風險。為了延長洪水預見期、提高洪水預報精度，針對閩江流域復雜的地理環境等造成的洪水預報難題，項目組將傳統水文學與AI技術結合，創新研發混合深度學習AI洪水預報模型。AI洪水預報模型匯集分析閩江上游超百個水雨情遙測站點的水位、雨量等水文氣象信息，上游斷面實測入流數據，下游斷面實測出流數據和氣象網格數據徑流預報數據，可預測未來24個小時直至10天的徑流量，形成閩江水情預報“流域一張圖”。

　　同時，AI洪水預報模型具備強大的數據分析和處理能力，深度挖掘近30年的閩江流域氣象和水文監測數據，總結相關規律，實現對閩江流域水位、流量、面雨量等水情要素的多維度、深層次分析。目前，該模型對未來9～24小時洪峰的預報精度在90%以上，達到甲級標準，可助力防洪調度智能化預警和快速響應。

　　6月16日14時，閩江今年最大洪峰安全通過水口水電站，最大入庫洪峰流量2.13萬立方米/秒。今年汛期，通過AI洪水預報模型與水庫調度系統的深度融合，水口水電站已經對6個流量超過1萬立方米/秒的洪峰攔洪削峰，減輕上下游的防汛壓力，守護閩江安瀾。

　　調度專家：科學研判 防汛發電聯合調度

　　6月25日，閩江上游部分地區發生強降雨。水口水電站運維人員登錄“數字閩江”，流域各項關鍵數值和實時畫面清晰可見。閩江水位、上游雨量明顯增加，降雨面積有所擴大，這些變化都被平臺準確捕捉。

　　“數字閩江”以水口水電站及閩江流域的三維模型為基礎，多維度關聯分析，結合水庫調度業務規則和算法模型，構建實時在線更新的防洪調度方案，實現防汛發電智能調度方案秒級生成。

　　同時，“數字閩江”還能在閩江三維模型上進行防汛發電智能調度方案預演，模擬邊界條件調整和調度策略改變帶來的影響，完整展現水庫調度預騰庫、泄洪、攔洪尾的整個過程。通過不斷仿真預演，“數字閩江”可以快速確定最優方案，實現流域洪水調度虛擬模擬先行、決策調度在后，并提前預警潛在風險，支撐流域防洪精準調度和水能利用率提升。

　　通過“數字閩江”防洪減災的同時，水口水電站今年汛期單次增加臨時庫容約7億立方米，預計年節水增發電量約5億千瓦時，實現碳減排約48萬噸。

　　安全醫生：智能管控 助力安全生產

　　以往，水電站的工作票、操作票管理主要依賴員工在作業現場開展，但水電站部分區域空間狹小，在實際工作中，還存在難以肉眼全面監視作業、作業信息收集速度慢、數據分析能力弱等情況。如何把“兩票”管理和現場工作有機結合，實現對不同作業場景與潛在風險的全景感知與實時監控，是水電站安全生產的重點問題。

　　項目組匯總梳理“兩票”作業情況，結合水口水電站中布置的800多個工業攝像頭數據，應用人工智能匹配算法，在“數字閩江”中構建“兩票”數據與水電工業視頻貫通模型和“兩票+視頻”應用場景。該模型可以自主分析工業攝像頭回傳的數據，分析人員作業狀態和設備運行環境，通過人工智能匹配算法研判作業是否出現違章、設備運行環境及運行狀態是否出現異常。

　　一旦發現安全風險，該應用場景可生成缺陷數據清單并智能推送相關數據信息，實現“‘兩票’數據查詢-詳情展示-視頻一鍵調用-缺陷分析-缺陷管理”業務全流程閉環管控，并可展示“兩票”數量、水電站缺陷工單數量、缺陷等級及缺陷分布、缺陷處置時長等指標數據，提升電站安全管理的規范化水平。

　　信產億力科技數據資產事業部項目經理王盛介紹：“‘兩票+視頻’的應用解決了傳統水電站作業監管手段中存在的盲區與實時性不足的問題，能減少人為操作失誤，推動了作業流程的標準化，為確保作業安全提供堅實有力的技術支持。”

　　自2023年12月在“數字閩江”上線以來，“兩票+視頻”應用場景累計監測1836張工作票、1094張操作票作業過程。目前，該場景正向輸電、變電等業務領域拓展應用。(李金湖 祁含笑 黃鋒)