數(shù)字孿生技術(shù)和人工智能技術(shù) 構(gòu)建“數(shù)字閩江”守護(hù)水口安全

　　閩江全長(zhǎng)超過(guò)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(duì)閩江防洪調(diào)度和水資源利用十分重要。為了加強(qiáng)閩江水資源利用與防汛抗洪能力，福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司聯(lián)合國(guó)網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)和人工智能技術(shù)，構(gòu)建專用模型——“數(shù)字閩江”守護(hù)水口安全。

　　福建防汛看閩江，閩江防汛看水口。閩江全長(zhǎng)超過(guò)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(yè)重鎮(zhèn)南平市，下接省會(huì)福州。

技術(shù)人員監(jiān)控分析“兩票”作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。黃鋒 攝

　　為了加強(qiáng)閩江流域防洪調(diào)度與水資源利用，2023年5月起，福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司聯(lián)合國(guó)網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司成立項(xiàng)目組，結(jié)合水電站實(shí)際需求，建設(shè)“數(shù)字閩江”應(yīng)用平臺(tái)，為閩江建設(shè)三維模型，構(gòu)建人工智能(AI)洪水預(yù)報(bào)模型等專用模型。2023年12月，“數(shù)字閩江”應(yīng)用平臺(tái)正式上線，服務(wù)水口水電站生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)與防洪調(diào)度各項(xiàng)工作。

　　預(yù)警衛(wèi)士：精準(zhǔn)預(yù)報(bào) 及時(shí)應(yīng)對(duì)攔洪削峰

　　7月30日，國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)信產(chǎn)億力科技公司項(xiàng)目經(jīng)理林振華通過(guò)“數(shù)字閩江”應(yīng)用平臺(tái)虛擬仿真場(chǎng)景，監(jiān)測(cè)水口水電站發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電數(shù)據(jù)，為水電站的發(fā)電效率優(yōu)化與防洪調(diào)度提供技術(shù)支撐。

　　洪水預(yù)報(bào)是“數(shù)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(dá)到584億立方米，面對(duì)極端天氣條件時(shí)有較高的洪水風(fēng)險(xiǎn)。為了延長(zhǎng)洪水預(yù)見(jiàn)期、提高洪水預(yù)報(bào)精度，針對(duì)閩江流域復(fù)雜的地理環(huán)境等造成的洪水預(yù)報(bào)難題，項(xiàng)目組將傳統(tǒng)水文學(xué)與AI技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)新研發(fā)混合深度學(xué)習(xí)AI洪水預(yù)報(bào)模型。AI洪水預(yù)報(bào)模型匯集分析閩江上游超百個(gè)水雨情遙測(cè)站點(diǎn)的水位、雨量等水文氣象信息，上游斷面實(shí)測(cè)入流數(shù)據(jù)，下游斷面實(shí)測(cè)出流數(shù)據(jù)和氣象網(wǎng)格數(shù)據(jù)徑流預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，可預(yù)測(cè)未來(lái)24個(gè)小時(shí)直至10天的徑流量，形成閩江水情預(yù)報(bào)“流域一張圖”。

　　同時(shí)，AI洪水預(yù)報(bào)模型具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)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(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)相關(guān)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)未來(lái)9～24小時(shí)洪峰的預(yù)報(bào)精度在90%以上，達(dá)到甲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可助力防洪調(diào)度智能化預(yù)警和快速響應(yīng)。

　　6月16日14時(shí)，閩江今年最大洪峰安全通過(guò)水口水電站，最大入庫(kù)洪峰流量2.13萬(wàn)立方米/秒。今年汛期，通過(guò)AI洪水預(yù)報(bào)模型與水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)的深度融合，水口水電站已經(jīng)對(duì)6個(gè)流量超過(guò)1萬(wàn)立方米/秒的洪峰攔洪削峰，減輕上下游的防汛壓力，守護(hù)閩江安瀾。

　　調(diào)度專家：科學(xué)研判 防汛發(fā)電聯(lián)合調(diào)度

　　6月25日，閩江上游部分地區(qū)發(fā)生強(qiáng)降雨。水口水電站運(yùn)維人員登錄“數(shù)字閩江”，流域各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)值和實(shí)時(shí)畫(huà)面清晰可見(jiàn)。閩江水位、上游雨量明顯增加，降雨面積有所擴(kuò)大，這些變化都被平臺(tái)準(zhǔn)確捕捉。

　　“數(shù)字閩江”以水口水電站及閩江流域的三維模型為基礎(chǔ)，多維度關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合水庫(kù)調(diào)度業(yè)務(wù)規(guī)則和算法模型，構(gòu)建實(shí)時(shí)在線更新的防洪調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)防汛發(fā)電智能調(diào)度方案秒級(jí)生成。

　　同時(shí)，“數(shù)字閩江”還能在閩江三維模型上進(jìn)行防汛發(fā)電智能調(diào)度方案預(yù)演，模擬邊界條件調(diào)整和調(diào)度策略改變帶來(lái)的影響，完整展現(xiàn)水庫(kù)調(diào)度預(yù)騰庫(kù)、泄洪、攔洪尾的整個(gè)過(guò)程。通過(guò)不斷仿真預(yù)演，“數(shù)字閩江”可以快速確定最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)流域洪水調(diào)度虛擬模擬先行、決策調(diào)度在后，并提前預(yù)警潛在風(fēng)險(xiǎn)，支撐流域防洪精準(zhǔn)調(diào)度和水能利用率提升。

　　通過(guò)“數(shù)字閩江”防洪減災(zāi)的同時(shí)，水口水電站今年汛期單次增加臨時(shí)庫(kù)容約7億立方米，預(yù)計(jì)年節(jié)水增發(fā)電量約5億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)碳減排約48萬(wàn)噸。

　　安全醫(yī)生：智能管控 助力安全生產(chǎn)

　　以往，水電站的工作票、操作票管理主要依賴員工在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展，但水電站部分區(qū)域空間狹小，在實(shí)際工作中，還存在難以肉眼全面監(jiān)視作業(yè)、作業(yè)信息收集速度慢、數(shù)據(jù)分析能力弱等情況。如何把“兩票”管理和現(xiàn)場(chǎng)工作有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同作業(yè)場(chǎng)景與潛在風(fēng)險(xiǎn)的全景感知與實(shí)時(shí)監(jiān)控，是水電站安全生產(chǎn)的重點(diǎn)問(wèn)題。

　　項(xiàng)目組匯總梳理“兩票”作業(yè)情況，結(jié)合水口水電站中布置的800多個(gè)工業(yè)攝像頭數(shù)據(jù)，應(yīng)用人工智能匹配算法，在“數(shù)字閩江”中構(gòu)建“兩票”數(shù)據(jù)與水電工業(yè)視頻貫通模型和“兩票+視頻”應(yīng)用場(chǎng)景。該模型可以自主分析工業(yè)攝像頭回傳的數(shù)據(jù)，分析人員作業(yè)狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)人工智能匹配算法研判作業(yè)是否出現(xiàn)違章、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行狀態(tài)是否出現(xiàn)異常。

　　一旦發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，該應(yīng)用場(chǎng)景可生成缺陷數(shù)據(jù)清單并智能推送相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)“‘兩票’數(shù)據(jù)查詢-詳情展示-視頻一鍵調(diào)用-缺陷分析-缺陷管理”業(yè)務(wù)全流程閉環(huán)管控，并可展示“兩票”數(shù)量、水電站缺陷工單數(shù)量、缺陷等級(jí)及缺陷分布、缺陷處置時(shí)長(zhǎng)等指標(biāo)數(shù)據(jù)，提升電站安全管理的規(guī)范化水平。

　　信產(chǎn)億力科技數(shù)據(jù)資產(chǎn)事業(yè)部項(xiàng)目經(jīng)理王盛介紹：“‘兩票+視頻’的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)水電站作業(yè)監(jiān)管手段中存在的盲區(qū)與實(shí)時(shí)性不足的問(wèn)題，能減少人為操作失誤，推動(dòng)了作業(yè)流程的標(biāo)準(zhǔn)化，為確保作業(yè)安全提供堅(jiān)實(shí)有力的技術(shù)支持。”

　　自2023年12月在“數(shù)字閩江”上線以來(lái)，“兩票+視頻”應(yīng)用場(chǎng)景累計(jì)監(jiān)測(cè)1836張工作票、1094張操作票作業(yè)過(guò)程。目前，該場(chǎng)景正向輸電、變電等業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展應(yīng)用。(李金湖 祁含笑 黃鋒)