太浦河樞紐管理所所長、數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)工作專班成員迮振榮介紹，2018年起，從水位流量關(guān)系曲線研究開始，到基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能模型引入，再到“四預(yù)”（預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）智能業(yè)務(wù)應(yīng)用的探索，太浦河樞紐管理所針對太湖流域防洪、供水需求，一直致力于提升太浦閘精細調(diào)度運行、安全運行水平，自我加壓開展太浦閘智慧管控建設(shè)，為數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。2021年4月，李國英部長在現(xiàn)場調(diào)研時給予充分肯定。

“但離精準調(diào)度運行的要求還有差距。”迮振榮解釋，由于受到工程上下游水位、風(fēng)力風(fēng)向、黃浦江潮位等影響，工程下泄流量波動明顯，流量精確控制的難度極大。

“以前主要靠經(jīng)驗，閘門開度調(diào)整頻繁，執(zhí)行精準度卻不穩(wěn)定。”太浦河樞紐管理所副所長、數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)工作專班成員張石磊說，如何破解這一難題成為數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)的重點之一。

需求牽引，應(yīng)用至上。在先行先試過程中，太湖流域管理局蘇州管理局立足工程本身，面向太浦河、服務(wù)于太湖流域，精準分析實際需求，充分挖掘數(shù)字孿生技術(shù)在太浦閘運行管理中的實用價值，明確了“1+3+N”的總體框架——“1”是指建成一個孿生平臺，“3”是指建設(shè)調(diào)度運行、安全運行、工程標準化管理三項業(yè)務(wù)應(yīng)用，“N”是指模塊化鏈接太湖流域水災(zāi)害防御、水資源調(diào)配等應(yīng)用場景。

“在太湖局數(shù)字孿生太湖建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，專班推進，掛圖作戰(zhàn)，注重實用，做到處處虛實交互，人人使用參與，確保數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)成果實用管用好用。”蘇州局局長、數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)工作專班組長尤林賢說。

數(shù)字賦能 提升能力

在調(diào)度運行方面，多方案比選影響因子，優(yōu)化各指標影響權(quán)重，針對不同流量進行分級訓(xùn)練，增加歷史數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)驗證，建設(shè)基于機器學(xué)習(xí)的水位流量關(guān)系模型，實現(xiàn)算出的過閘流量更加準確，做到流量誤差不超過3%，確保在《太湖局直管工程控制運用方案》允許的偏差范圍內(nèi)。

蘇州局工程管理科副科長、數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)工作專班成員李超介紹：“依托這一模型和流域水量水質(zhì)模型，實現(xiàn)了過閘流量預(yù)報、流量超限及倒流預(yù)警、日均流量控制預(yù)演、工程控制運行預(yù)案等‘四預(yù)’功能。”

在安全運行方面，在已有的感知、預(yù)報、氣象、視頻等信息基礎(chǔ)上，補充鋼結(jié)構(gòu)啟閉機房和閘墩北斗安全監(jiān)測、視頻AI（人工智能）識別、閘門金屬結(jié)構(gòu)監(jiān)測、水下機器人實時檢查等監(jiān)測手段，充實工程安全運行算據(jù)，形成“空天地”一體化監(jiān)測。

“我們還建立了工程安全評價模型，實現(xiàn)工程總體健康度評價，直觀掌握工程運行狀態(tài)。未來3天健康度預(yù)報、安全隱患實時預(yù)警、安全趨勢預(yù)演、安全管控預(yù)案等功能的建成，幫助工程管理人員實現(xiàn)應(yīng)急快速響應(yīng)。”蘇州局建設(shè)與安全科工作人員、數(shù)字孿生太浦閘建設(shè)工作專班成員陳棨堯說。

一項項成果也在實踐中得到了檢驗——

在“煙花”“燦都”等臺風(fēng)防御工作中，通過BIM（建筑信息模型）+主體工程監(jiān)測、金屬結(jié)構(gòu)監(jiān)測、北斗安全監(jiān)測等，管理所值班人員及時發(fā)現(xiàn)處置了安全隱患；

在2022年“梅花”臺風(fēng)防御工作中，太浦閘調(diào)度運行“四預(yù)”功能助力流域多目標統(tǒng)籌調(diào)度，準確預(yù)報流量變化趨勢，及時發(fā)出倒流預(yù)警，利用倒流前窗口期開閘放水，保障了下游河網(wǎng)地區(qū)水位的精準控制，也有效支撐了太湖流域的防洪工作；