一、數(shù)字化時代來臨, 水利部持續(xù)推進大中型灌區(qū) 數(shù)字化升級,提高 配水調(diào)度 效能

　　隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展,農(nóng)業(yè)灌溉正迎來全新的數(shù)字化升級。近幾年來,我國水利部持續(xù)推進大中型灌區(qū)配套續(xù)建與節(jié)水改造,開展數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試建設(shè),通過對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌區(qū)的數(shù)字賦能,提高灌區(qū)配水調(diào)度效能。

　　數(shù)字孿生灌區(qū)是指利用現(xiàn)代化技術(shù)將現(xiàn)實中的灌區(qū)信息通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、3D可視化等技術(shù),“搬進”計算機平臺,建立與現(xiàn)實灌區(qū)的作物結(jié)構(gòu)、工程布局、供水配水、工程調(diào)度、閘泵閥調(diào)控、空間地理等關(guān)鍵要素及設(shè)施設(shè)備運行狀態(tài)一一對應(yīng)的數(shù)字灌區(qū),線上灌區(qū)管理平臺與現(xiàn)實中的灌區(qū)同步運行和迭代更新,并能夠?qū)ΜF(xiàn)實中的灌區(qū)實現(xiàn)3D可視化、遠程管控。

　　數(shù)字孿生灌區(qū)

　　山東聊城位山灌區(qū)、山東濱州小開河灌區(qū)便是數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)的先行標桿。據(jù)工作人員介紹,傳統(tǒng)的灌區(qū)配水基本靠的是人工經(jīng)驗,原本3天即可完成灌溉任務(wù),有時可能會持續(xù)供水4到5天,甚至有時會造成各渠系、各田地用水不均的狀況,難免造成水資源浪費。而通過3D可視化、實時監(jiān)控的數(shù)字孿生平臺,灌區(qū)配水從依賴人工經(jīng)驗轉(zhuǎn)向大數(shù)據(jù)精準分析、智慧決策,在節(jié)約用水的同時,大大提升了灌區(qū)用水效能。

　　二、數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè),山東 位山灌區(qū)、 小開河灌區(qū)試驗站先行 先試 , 成效顯著

　　為了總結(jié)經(jīng)驗,更好推廣數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè),位山灌區(qū)、小開河灌區(qū)在灌區(qū)試驗站先行開展了數(shù)字孿生灌區(qū)項目建設(shè)。全棧式3D數(shù)字化解決方案提供商,深圳積木易搭科技技術(shù)有限公司(以下簡稱“積木易搭”)為山東聊城位山灌區(qū)與山東濱州小開河灌區(qū)的試驗站提供了灌區(qū)數(shù)字孿生平臺建設(shè)的技術(shù)支持。

　　兩大灌區(qū)試驗站的數(shù)字灌區(qū)項目升級改造的總體技術(shù)架構(gòu)采用“三橫兩縱”框架體系。“三橫”體系為信息化基礎(chǔ)設(shè)施體系、數(shù)字孿生平臺體系、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺體系,“兩縱”體系為網(wǎng)絡(luò)安全體系與運行維護體系。通過“三橫兩縱”體系,業(yè)務(wù)流程實現(xiàn)“感知一模擬—決策一智控”全鏈路閉環(huán),從實體到虛擬再回歸實體的循環(huán)過程,最終實現(xiàn)灌區(qū)取水、輸配水、灌溉全過程節(jié)水,大大提升灌區(qū)水資源集約利用能力和水平。

　　其中,“三橫兩縱”體系里,兩大灌區(qū)試驗站的數(shù)字孿生平臺體系由積木易搭搭建。灌區(qū)試驗站的數(shù)字孿生平臺系統(tǒng)圍繞“全生命周期”、“實時”、“雙向”的核心理念,通過三維模型、三維動畫、數(shù)據(jù)圖表、實時視頻等要素,線上搭建了具有交互功能的動態(tài)化數(shù)字孿生灌區(qū)三維場景,實現(xiàn)了對灌區(qū)試驗站的各項數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、3D立體、可視化、全方位管理。

　　三、 “實時”“雙向”“全生命周期”, 數(shù)字孿生平臺全面賦能灌區(qū)用水與設(shè)備調(diào)度

　　兩大灌區(qū)試驗站數(shù)字孿生平臺系統(tǒng)的功能亮點包括:

　?、倨脚_先導(dǎo)頁: 運用GIS技術(shù),精準顯示試驗站在黃河流域的點位,并為試驗站配備詳細的介紹。

　　平臺先導(dǎo)頁

　?、谄脚_首頁: 頁面以灌區(qū)試驗站鳥瞰三維場景為基底,用各類點位圖標標明灌區(qū)內(nèi)不同物理設(shè)施的位置,全面、實時展示了從物理傳感器返回的各類數(shù)據(jù),包括天氣、土壤、水文以及泵站閘門狀態(tài)等。

　　小開河灌溉試驗站信息化管理平臺主界面

　　位山灌溉試驗站信息化管理平臺主界面

　?、蹥庀蟊O(jiān)控: 直觀、實時顯示灌區(qū)試驗站溫/濕度、風(fēng)速/風(fēng)向、氣壓、照度等參數(shù),下拉可選擇不同的氣象站。

　　④天氣預(yù)報: 模塊接入當(dāng)?shù)貧庀笮畔?顯示未來5天的天氣情況。

　　⑤蟲情監(jiān)測: 實時顯示一段時間內(nèi)的蟲情參數(shù)信息。

　?、尥寥辣O(jiān)測: 實時顯示灌區(qū)試驗站多層土壤的各項參數(shù)。

　　不同的監(jiān)控模塊,實時顯示記錄信息并顯示

　?、邷y坑區(qū)場景: 選擇場景中的某個地塊,會有高亮顯示,視角自動進入該場景范圍。

　　測坑區(qū)場景,被選中的地塊會高亮

　?、啾梅繄鼍? 運用三維建模技術(shù),還原泵房真實場景,電磁閥開關(guān)可顯示水路循環(huán)動畫示意,實時顯示當(dāng)前流量、PH/EC等數(shù)值,還可遠程控制各類閥門、攪拌、泵的開關(guān)。

　　泵房三維場景,可遠程控制灌區(qū)各類泵的開關(guān)等

　?、嵋曨l監(jiān)控: 下拉可選擇查看灌區(qū)試驗站內(nèi)的實地監(jiān)控攝像頭,實時觀測區(qū)域內(nèi)作物情況。

　?、庠O(shè)備情況: 直觀、實時顯示試驗站內(nèi)的各項設(shè)備數(shù)量及預(yù)警信息。

　?、项A(yù)警設(shè)置 :記錄預(yù)警信息,未處理的預(yù)警信息會實時顯示到首頁,標記為已處理則首頁上不彈出該條信息提示。還可根據(jù)狀態(tài)、時間、關(guān)鍵字等條件查詢相關(guān)記錄。

　　⑿灌溉設(shè)置: 通過選擇定時/定量,設(shè)置灌溉動作,能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉工作,并播放灌溉動畫示意。

　　除了以上功能外,兩大灌區(qū)試驗站數(shù)字孿生平臺系統(tǒng)還設(shè)計了各項儀器設(shè)備相關(guān)信息的記錄功能,如設(shè)備狀態(tài)、存放地點以及外借情況等,并能實時對各項設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集與分析,方便站點對設(shè)備進行管理。

　　實驗儀器各項信息記錄

　　位山灌區(qū)與小開河灌區(qū)試驗站的數(shù)字孿生平臺為其在天氣預(yù)報、蟲情監(jiān)控、災(zāi)情預(yù)警、用水調(diào)度、設(shè)備調(diào)度等方面提供了有利支撐,幫助灌區(qū)打造高質(zhì)量數(shù)字灌區(qū)樣板。

　　未來,積木易搭將持續(xù)深耕農(nóng)業(yè)數(shù)字化領(lǐng)域,充分利用自身全棧式3D數(shù)字化技術(shù)能力,為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)打造數(shù)字孿生平臺,為農(nóng)業(yè)建設(shè)向“數(shù)字化、智慧化”轉(zhuǎn)變助力。

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