一、技術簡介

技術原理：該技術基於數字孿生總體架構，綜合運用智能傳感、微功耗、光纖以太網等物聯網技術，構建了大規模、複雜組網的工程安全立體感知體係；基於物理機理、數理統計、機器學習等理論方法，研發了工程安全分析-預測-預警-評價全鏈條專業模型，開發了安全監測信息采集、存儲、處理、分析、監控及預警全生命周期業務應用；同時，基於三維仿真引擎和專題數字化場景，形成了安全狀態預測、在線監控預警、安全風險預演和預案智能響應“四預”應用體係，全方位支撐工程安全運行。

技術特點：

1、建立了實時、精準、高效、全麵的安全監測物聯感知體係。

2、研發了工程安全分析-預測-預警-評價全鏈條專業模型。

3、可為各類水利水電工程提供全生命周期智能分析預警服務。

4、實現了工程安全“四預”業務應用，為工程安全運行提供決策支撐。

解決的具體問題：基於自主研發的安全監測智能采集設備，構建工程安全透徹感知體係，提升了數據采集準確性與及時性；研發了工程安全分析-預測-預警-評價全鏈條專業模型，解決了傳統模型效率低、泛化能力不強等問題，克服了大壩安全狀態評價的模糊性和隨機性問題；構建了工程安全預測、預警、預演和預案“四預”應用體係，守住工程安全底線。

二、主要技術指標

1、大型安全監測自動化係統巡測時間由小時級縮短至分鍾級。

2、基於全鏈條專業模型和“四預”應用，實現了工程安全性態的全麵感知、專業分析及安全評判，可在5分鍾內實現大型工程“全身體檢”。

3、響應時間：一般性查詢在1秒內返回結果，較大數據量查詢在5秒內返回結果，監控模型計算在10秒內返回結果，在線監控評判在3分鍾內返回結果。

4、並發處理：支持大規模用戶並發訪問，單台服務器部署情況下滿足500個並發用戶。

5、係統穩定性：7x24小時連續運行，平均年故障時間1天，平均故障修複時間0.5小時。

三、社會經濟效益、引用情況及適用範圍

1、社會經濟效益：平台在一般大型水利水電工程中的定價為50萬元/套，支持工程定製化解決方案。運行費用該技術的運行成本為耗材費及人員維護費用。其中，服務器耗材類費用10000元/年，人員維護費用約為40000元/年，因此，全年運行費用約為50000元。投資效益：該技術的開發及運行管理費約200萬元/年，每套的測試部署費用為5萬元/套；若每年銷售20套，利潤約為700萬元。

2、應用情況：平台於2020年1月開始投入使用，目前已在烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、小浪底、丹江口、大藤峽、江埡、皂市等大型水利水電工程中成功應用；該技術直接創造技術服務合同額已超1億元，為數百項水利工程安全監測采集、管理及分析工作以及數字孿生水利工程安全分析預警應用提供了智能化成套解決方案，保證了工程效益發揮，產生了巨大的經濟和社會效益。

3、適用範圍：適用於重力壩、拱壩、土石壩等多類型水利水電工程建設期、運行期安全監測監控工作，可為數字孿生水利工程、現代化水庫運行管理矩陣以及智能大壩建設提供基礎技術支撐。

四、技術圖片

白鶴灘水電站數字孿生大壩安全監測平台

數字孿生小浪底大壩安全監測管理平台

五、其他

技術持有單位：長江水利委員會長江科學院、中國三峽建工（集團）有限公司、黃河水利水電開發集團有限公司

技術聯係人：牛廣利，長江科學院工程安全所副總工程師，15872434437，027-82826140，85838737@qq.com