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-中国南水北调集团科技创新系列报道之五-
数字孪生创新主力军
智护大国水脉
文章前言
在南水北调渠畔，一个用代码构建的数字孪生系统正在同步高效运转，借助大数据、人工智能等新技术手段，数字孪生系统在安全监管、智能调度、水质保护、智能运维等方面维护着南水北调工程的安全，为全面提升国家水网安全保障能力贡献科技力量。
中国南水北调集团水网智科公司全生命周期数字孪生科技创新团队（以下简称“科创团队”）先后实施了数字孪生南水北调中线惠南庄先行先试、引江补汉数字化建管系统、数字孪生引江补汉工程等项目。其中，数字孪生南水北调中线1.0建设项目入选水利部数字孪生建设十大样板工程，引江补汉工程数字化建管系统入选水利部数字孪生水利建设典型案例。
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01
助力冰期调度 护航工程安全
冰期输水是南水北调工程稳定运行的关键环节，既要满足北方冬季用水需求，又要克服冰凌、水温、渠道冻胀等多重挑战。冰期输水业务系统是数字孪生中线2.0平台首个落地的核心模块，科创团队通过在安阳河倒虹吸以北渠段布设全要素感知设备，构建起“空天地”一体化监测网络，构建了数理与机理相结合的水温及冰凌预报模型，融合了水力学、热力学等多学科的算法，成功实现动态输水工况下冰盖生消演变的精准模拟。
科创团队通过运用自主研发的算法，复杂渠段冰凌演进模拟的时间从两小时大幅缩短至半小时。此外，系统还通过对负积温与冰情发展关系的量化分析，能够提前72小时预测流冰、岸冰等冰情预警，从而为防凌会商提供了从“经验主导”向“数据支撑”的决策模式转变，成功支撑了2024-2025年中线工程冰期输水期间的调度决策应用。
引江补汉工程是南水北调后续工程首个开工项目。数字孪生引江补汉的智能监控系统上线试运行后，工程现场“人机料法环”监测感知体系逐步完善，科创团队通过将其接入相关标段门禁道闸、人员定位、有毒有害气体监测、拌合站、竖井提升及通风机监测等感知设备，形成了建设期水利工程的全方位感知体系，有力保障了引江补汉工程建设顺利进行。相关研发成果《水利工程信息系统集成对建设期项目管理的提升》获第七届中央企业QC小组成果发表赛三等奖，《引江补汉工程BIM技术综合应用》获得2024年第五届“金标杯”BIM/CIM及节能应用优秀成果组一等奖。
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02
聚焦数字化转型 智护网络安全
中国南水北调集团总部信息系统建设项目是推进集团数字化转型发展的主要抓手，科创团队紧密围绕国资央企数字化转型要求，将集团公司经营管理业务实际与信息系统建设相结合，按照“系统开发与安全运维并重、平台数据应用一体推进”思路，基于全栈国产化、先进云原生微服务架构进行系统开发建设。
作为信息中枢，集团总部承载财务、政务、人事等大量敏感数据，维护集团总部的网络安全直接影响着南水北调工程的安全与稳定运行。当前，网络攻击手段不断升级，防护手段需要不断更新。
如何精准检测和快速响应至关重要。科创团队研发了“智水云堤”一体化网络安全运营平台，并在第二届国家水网及南水北调高质量发展论坛中正式发布，构建了集精准研判预测、快速持续响应、动态纵深防御、全维全域安全评估等多功能于一体的行业网络安全新运营体系，为建设安全韧性现代水网、推进国家水网智能化发展提供了新路径。
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03
强化开放协同 打造创新平台
为进一步推进关键技术攻关、研发核心技术产品、培养水利与 IT 融合的高端复合型人才、健全标准体系与产业链体系，2023年，水网智科公司联合国内一流高校、科研院所、头部IT企业，正式发起成立水网数字化产业链创新联盟。联盟以打造融合共生的水网数字化产业链为目标，聚焦水网“天空地水工”一体化感知、数据要素、人工智能等业界关注的热点领域，积极探索数字孪生水网全生命周期建设运营整体解决方案。
目前，联盟成员单位已超过60家，形成聚焦行业进步的开放创新生态体系，相继成立了水网物联感知、空天信息、数字身份、认知智能、仿真与控制、可信技术、安全融合等7个创新平台，共同推进产学研用深度融合。当前，科创团队着力推进“人工智能+水网”的技术攻关与应用落地，构建调水工程知识平台，实现对多源数据的标注整理和知识融合，研究成果已应用于数字孪生南水北调中线工程。
随着人工智能迈向高效、低成本发展的新阶段，水网智科公司正着手加强人工智能布局。目前，科创团队正在编制“人工智能+”专项行动方案，并初步完成DeepSeek的本地化部署，未来，将进一步探索构建适合行业特点的水网大模型，打造一批示范性强、带动性广的标杆性应用场景，开启水网高质量发展新模式。
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撰稿 | 张宇飞责编 | 安亦扬校核 | 陈思璐审核 | 李东海
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