P1 面向数字孪生流域建设的洪涝模拟解决方案 汇报提纲 一、 建设背景与新的要求 二、 洪涝模拟方面技术成 果 三、 数字孪生流域建设成 果 四、 未来展望 P2 01 建设背景与新的要求 P33 洪涝灾害一直是我国的心腹之患 据 2000 多年的历史资料统计 ，我国平均每两年发生 控 水 平” ( 习近平 ， 2018 ） 全国洪水威胁区域分布图 研发面向数字孪生流域建设的洪涝动态演进模拟业务系统 ， 是实现国家防洪减 灾 和水利高质量发展和的关键任务 数字孪生流域建设背景 P4 2017 年 ， 习近平总书记提出要建设网络强国、 数字中国、 智慧社会 ，把“智慧社会” 作为建设创新型国家的重要内容 年水利部印发《关于开展数字孪生流域建设先行先试工作的通知》 大力推进数字孪生水利建设 ，支撑保障“四预”工作。 — 2023 年全国水利工作会议 数字孪生流域建设背景 P5 雨水情监测尚不能满足洪涝模拟的需求 ， 需要加快构建雨水情监测预报“三道 防线” 受全球气候变暖影响 ，我国极端暴雨频发 ，人民群众生命财产受到严重威胁 ，提升致灾暴雨精 细 监测、精准预报预警能力 ，延长洪水预见期、提高预报精准度

数字 孪生 平台 保障 体 系 数字模拟仿真引擎 水利 专业模型 知识 平台 模 型 平台 可视化 模型 专家 经验 智能模型 智能决策能力 ( 大脑 ) 融合水文机理模型、人工智能模型实现孪生场景下的预测。 实时感知能力 ( 眼、手 ) 结合物联传感实现对现实观测数据的实时感知。 孪生转化能力 ( 躯干 ) 对现实世界物理模拟，提供一个真实的空间仿真本体。 数字孪生水利重点解决的三个问题 GISTC P6 智能决策能力：经验模型、机理模型、人工智能模型 … 主要利用机理模型模拟水利物理系统的物理属性、 状态 变化及运行规律，实现对水利系统的物理孪生、 状态孪 生和机理孪生。 主要用于天气观测，基于英伟达 CorrDiff 生成式 AI 模 型技术，融合了人工智能、 物理模拟和观测数据，能够 从今天的数据来预测未来世界的影响。 新安江 模 型 、 双超产 流模型 流模型 等水利 部模型 方法 马斯京 根河道 汇流模 型 山 丘 区 河 道 山 丘 反 干 GISTC 工程过 水模拟 模型 、水工 程复杂 调度模 型 型 、二维 水动力 模 型 道模型 、潮位 边界模 型 水文机理模型 四类下 垫面产 流模型 降雨 蒸发 泊 及 蓄

管理活动全过程进行数字映射 、 智 能模拟 、 前瞻预演， 与物理工程同 步仿真运行、 虚实交互、 迭代优化， 实现对物理工程的实时监控、 发现 问题、 优化调度的新型基础设施。 数字孪生水网是以物理水网为 单元、 时空数据为底座、 数学模型 为核心、 水利知识为驱动， 对物理 水网全要素和水利治理管理活动全 过程进行数字映射、 智能模拟、 前 瞻预演， 防范的新型基础设施。 数字孪生流域是以物理流域为 单元、 时空数据为底座、 数学模型 为核心、 水利知识为驱动， 对物理 流域全要素和水利治理管理活动全 过程进行数字映射、 智能模拟、 前 瞻预演， 与物理流域同步仿真运行、 虚实交互、 迭代优化， 实现对物理 流域的实时监控、 发现问题、 优化 调度的新型基础设施。 一 定义定位—定义 预报 基本内涵是以流域为单元， 直达水利工作一线和受影响区域的社会公众， 及时采取 应急处置措施， 做好防灾避险准备。 预演 基本内涵是在数字孪生流域中对典型历史事件、 设 计、规划或未来预报场景下的水利工程调度进行模拟仿 真， 正向预演出风险形势和影响， 逆向推演出水利工程 安全运行限制条件， 及时发现问题， 提出防风险措施， 迭代优化方案。 预案 基本内涵是依据预演确定的方案， 预案的基本内涵

、预报预警、 气象预警、公众预警发布、对内预警发布和预警规则设置功能。 3.1.1.3.3 预演 在数字孪生流域中对溪源溪小流域的典型历史事件、设计、规划或未来预报场景下 的水利工程调度进行模拟仿真，正向预演出风险形势和影响，逆向推演出水利工程安全 运行限制条件，及时发现问题，迭代优化方案，制定防风险措施。建设内容包括方案预 演、方案比对、预演概化图、历史反演和历史洪水影响分析。 3 没分析模型可以计算沿河滩地淹没范围及淹没水深的变化过程，为滩地淹没风险分析提 供依据。 3.2.2.1.2.5 模型率定与验证 有资料地区收集各地区近期两场以上的历史洪水事件，根据计算结果中监测站点处 的模拟值与实测值比较来对模型的准确度进行检验。缺乏实测洪水资料的河道或区域， 可参考采用其他类似河流或区域率定合格的参数。 3.2.2.1.2.6 洪水预报模型精度评价模型 洪水预报精度评定应包括预 调度寻优模型的目的是在满足水力、调度和入流等各种约束条件下，采用某种策略， 找到水系中闸门和泵站等可控工程设施的组合运行调度规则，使整个水系的综合防洪效 果达到最优。调度寻优模型以水系的暴雨径流过程为输入，通过预报调度耦合模型模拟 计算得到整个水系中的水库、闸门、泵站、河流等水利设施的泄流过程，利用这些计算 结果进而可以计算出联合调度的特征值（如水库水位等），对比模型计算得到的不同方案 特征值，确定各个计算时段闸泵水库

机房动力配电 机房照明 机房防雷 接地系统 无线保安对讲系统 模拟对讲  其频率不可复用，严重浪费 无线资源，相互干扰；  无线的距离有限（ 1 到 5 公 里距离）。  任何人都可以收听到对话， 缺乏安全。  仅支持语音对讲功能。 模拟集群对讲  模拟集群系统信令是数字的， 但语音通道是模拟的。  缺点：大大提高了设备复杂度， 造价高，保密性差，维护困难。

任务工单 任务描述 某西餐扒房来了 4 位客人用餐， Cassy 负责为客人服务。请以小组为单位，根据提 供的菜单模拟为客人点单，并进行模拟菜品服务。要求画出点餐台迹图，列出菜品服务流 程。 操作要求 1. 熟悉菜单； 2. 按照扒房用餐习惯进行模拟点餐； 3. 按照服务要求画出点餐台迹图，台迹图参照物明确，信息完整； 4. 根据所点菜肴列出菜品服务程序。

数字孪生水利 水利部提出建设数字孪生流域、数字孪生 水网、数字孪生水利工程及数字孪生灌区， 实 现 “四预”目 标 。 主线：数字化、网络化、智能化 P7 目标：数字化场景 智慧化模拟 精准化决 领先应用期 大规模拓展应用期 202 1 数字孪生技术纳入“十四五”规划，工 信部对其发展及应用进行部署 国家“十四五”规划纲要明确提出“构建智慧水利体 重 安 eeC 数字孪生四预目标 GISTC 数字孪生四预目标：提供高效智能模拟分析服务、智能感知服务、智能辅助决策服务 “ 预演”是关键，对历史进 行复演，对设计、规划或未 来预报进行模拟仿真，科学 制定和优化调度方案。 “ 预警”是前哨，对各类危 害及次生灾害的预警信息指 导水利工作一线，为启动预 演提供指引。 “

响应速度和并发处理能力，确保在高流量场景下仍能保持良好的性 能。安全测试重点检查系统是否存在数据泄露、未授权访问等风 险，确保用户数据的安全。 测试过程中，采用模拟数据和真实数据相结合的方式，以确保 测试结果的全面性和可靠性。首先，通过模拟数据对系统的各项功 能进行初步验证，确保模型在理想条件下的表现符合预期。随后， 引入真实业务数据进行深入测试，评估模型在实际应用中的效果。 测试过程中，详 模块之间的数据 交互和功能协同是否正常。在这一阶段，重点测试订单处理模块与 库存管理模块的联动，确保订单生成后库存能够实时更新。 接下来，进行系统压力测试，模拟高并发场景，评估系统在高 负载下的稳定性。通过使用自动化测试工具，模拟同时有 1000 个 用户在线下单，观察系统响应时间、数据库性能以及服务器资源占 用情况。测试结果显示，系统在高峰期的平均响应时间控制在 2 秒 以内，数据库查询性能保持在毫秒级，服务器 以内，数据库查询性能保持在毫秒级，服务器 CPU 和内存使用率 均在安全范围内。 在功能测试和压力测试完成后，进行用户体验测试。邀请部分 餐厅员工和顾客参与，模拟真实使用场景，收集反馈意见。通过观 察和问卷调查，发现用户对系统的界面友好度和操作便捷性给予较 高评价，但也提出了一些改进建议，如优化订单状态提醒功能和加 强菜品推荐的个性化程度。 最后，进行安全测试，确保系统在数据保护和用户隐私方面符

ASC NO.) 建立 1:1 对应 自动计划 建议 订单特殊需求 （ ASC NO.) 订单特殊需求规则 （ ASC) 自动拆分 自动生产排产 生成（装配）工单 （ ASC NO.) 模拟排产报 表 根据排产 工单自动 调整 直供件导入 ISP 预排产平台 （意向需求数量 + 实际订单） 齐套分析 MES 生产执行 产能可承诺 调用排产程序 物料可承诺 ASC NO ASC NO.) 建立 1:1 对应 自动计划 建议 订单特殊需求 （ ASC NO.) 订单特殊需求规则 （ ASC) 自动拆分 自动生产排产 生成（装配）工单 （ ASC NO.) 模拟排产报 表 根据排产 工单自动 调整 直供件导入 ISP 预排产平台 （意向需求数量 + 实际订单） 齐套分析 MES 生产执行 产能可承诺 调用排产程序 物料可承诺 ASC NO 5 1 4 3 2 5 1 ）单个对调 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 2 3 10 1 9 4 5 8 2 ）批量对调 序号调整（对 调） 产销 高效协同 ：模拟排产及模拟报表，实现快速的订单承诺 销 售订单 （合同） 预测（ 3 年滚动） 主需求计划 （ MDS ） 物料需求计划 （ ASCP ） 冲减 采购计划 下 达 （ ISP) 生产 ( 机加）计划

期客户提供运维管理、预测维修、动力优化等。 1. 设备数据明细 2. 预测水泥泵机是否发生堵管 3. 统计最高频排量 4. 预测最佳油门 vs. 转速 5. 臂架异常：泄漏，发卡 6. 模拟泵车（有多节机械臂）工作状态 7. 模拟泵车工作状态衍生，常用姿态统 计 8. 泵车异常检测 • All in One ：替代 MySQL + 时序数据库 + Greenplum + Spark • 集群硬件节省—半，性能提升