物联网AI助力水文现代化建设课件.pptx

1、水文现代化行业背水文现代化行业背景景01Content目目 录录总体设计总体设计&系统架系统架构构02物联网物联网+现代水现代水文文03AI+现代水现代水文文0405智慧水利发展大背景智慧水利发展大背景一、治水方针：一、治水方针：总书记提出总书记提出“节水优先、空间均衡、系统治理节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力两手发力”的新时期治水方针，对水利工作赋予新内涵、新任务、新要求的新时期治水方针，对水利工作赋予新内涵、新任务、新要求。二、部委策略二、部委策略：部长明确了部长明确了“水利工程水利工程补短板补短板、水利行业、水利行业强监管强监管”的工作总基调的工作总基调。三、水文现代化：三、水文现

2、代化：为贯彻落实水利工作总基调，水利部要求加快提升为贯彻落实水利工作总基调，水利部要求加快提升水水文现代化水平，并于文现代化水平，并于2019年年9月印发水文现代化建设技术装备有关要求月印发水文现代化建设技术装备有关要求。2018 年 2 月，水利部印发了 加快推进新时代水利现代化的指导意见（水规计 2018 39 号）,提出要建设全要素动态感知的水 利监测体系、高速泛在的水利信息网络、高度集成的水利大数据中心，大幅提升水利信息化、智能化水平。2019 年 7 月，水利部印发 加快推进智慧水利指导意见（水信息 2019 22 号），细化实化建设措施，保障 智慧水利总体方 案 的落地见效。水文发

3、展现状水文发展现状 水文经历了人工采集、自动测报、对象和过程数字化等发展过程，目前正朝着水文经历了人工采集、自动测报、对象和过程数字化等发展过程，目前正朝着水文现代化的水文现代化的目目 标发展标发展。198020002010建设了自动采集系统建设了自动采集系统 水雨情遥测采集系统 水闸自动监测系统泵站自动监测系统 水库大坝安全监测系统实现了对象数字化实现了对象数字化 和部分过程数字化和部分过程数字化 “数字水利”工程防汛信息指挥调度系统 供水管理信息系统排水管网基础信息系统构建信息共享、业构建信息共享、业 务协同、深度融合务协同、深度融合 水文专业网格化管理 云和大数据服务平台自动测报人工采人

4、工采集集业务智能和智慧化对象和过程数字对象和过程数字化化人工话传测报人工话传测报 防汛话传电台 水雨情人工观测信息采集由人工集 向自动化采集转变由自动化采集由自动化采集向向“数字水文数字水文”转转变变由由“数字水文数字水文”向向“现代水文现代水文”转转变变水水 文文 现现 代代 化化技术背景技术背景 算力、数据、算法和互联互通能力飞速发展水文现代化行业背水文现代化行业背景景01Content目目 录录总体设计总体设计&系统架系统架构构02物联网物联网+现代水现代水文文03AI+现代水现代水文文0405建设目标建设目标水文现代化是通水文现代化是通过过 智能智能感知感知+物联网、互联网物联网、互联

5、网(移动移动)+大数据分析、云计算大数据分析、云计算+业务模型、人业务模型、人工工 智能智能+智慧应用智慧应用等高新技术手段，实现信息技术与水文业务的深度融合等高新技术手段，实现信息技术与水文业务的深度融合。解决：水文站网不够完解决：水文站网不够完善善解决：水文监测能力不解决：水文监测能力不足足解决：水文服务水平不解决：水文服务水平不高高解决：水文保障水平不解决：水文保障水平不强强水文现代化的目标水文现代化的目标通过构建 透彻感知、全面互联、智能分析、智慧应用、泛在服务、智慧运维的现代化水文体系，提高水灾害防御能力，优化水资源管 理、保障工程安全、改善生态环境、服务社会经济发展。补短补短板板总

6、体设计总体设计水文大脑水文大脑4个平台个平台大感知平大感知平台台大数据平大数据平台台大地图平大地图平台台大应用平大应用平台台N个应用个应用应用应用1：水文业：水文业务务应用应用2：水文：水文+十大业十大业务务应用应用3：水文：水文+社会服社会服务务智智 慧慧 运运 维维 管管 控控 平平 台台云与端模型分模型分析析水文预报模型水质模拟分析 水资优化配置模型 跨 区 域 调 度 模 拟多目标规划模型水生态评估评价水灾害评价模型.数据挖数据挖掘掘 信息融信息融合合 虚拟现虚拟现实实 模拟分模拟分析析 深度学深度学习习水资源联合调度模型 水利工程安全分析 科学决策 知识发现水资源演变分析模型 水土保

7、持规划模型 评估评价 快速响应 预测预警 业务融通1个运维个运维 管控机制管控机制以解决水文行业实际问题为导向，以水文大脑为核心，通过以解决水文行业实际问题为导向，以水文大脑为核心，通过”1+4+N+1”模式提现代水文泛在服模式提现代水文泛在服务务打造打造“1+4+N+1”“1+4+N+1”水文现代化创新体系、智慧水文应用驱动新模水文现代化创新体系、智慧水文应用驱动新模式式 云、网、端云、网、端利用物联网+云平台方式，实 现端到端的应用 大平台大平台建立大数据中心，实现业务整 合应用 微服务微服务模块化应用开发系统架系统架构构水文现代化行业背水文现代化行业背景景01Content目目 录录总体

8、设计总体设计&系统架系统架构构02物联网物联网+现代水现代水文文03AI+现代水现代水文文0405大感大感知知 建立全要素、全过程、多层次的天空地立体感知体建立全要素、全过程、多层次的天空地立体感知体系系低成本，低成本，采用低功耗物联网（NB-IoT）网络 传输，20元/年的低资费；低功耗，低功耗，内置锂电池，无需外部供电，可以 持续使用2年以上；易施工，易施工，只需要固定一个雨量筒即可，省去 大量的工程费用；兼容性强，兼容性强，遥测站升级的情况，可以直接利 用现有的雨量筒，直接安装即可；精度高，精度高，实时精准监测降雨量，并及时预警，可及时处理各种突发情况。基于NB-IoT、设备和雨量筒集成

9、一体，开发的物联网一体化雨量站，能够实现对当地降水量进行24小时无间断实时自动监测采集、预警、上报，通过及时远程监控，处理突发水雨情等情况，为当地防汛抗旱减灾工作提供有力技术保障。产品特色：产品特色：物联网一体化雨量站物联网一体化雨量站-低成本、低功耗、精度高、免维低成本、低功耗、精度高、免维护护产品已在产品已在 广西、江西、黑龙江等地投入使用广西、江西、黑龙江等地投入使用智能水位图像识别系智能水位图像识别系统统基于智能化摄像头，采用AI技术和深度学习模型，依托海量的、高质量的训练数据，打破传统水位测量方式的瓶颈，自动处理大量的水文监测视频、图像文件，通过处理、分析和理解，实现对水位智能识别和

10、分析，提供包括自动监视、阈值设置、自动判断和智能告警等服务。产品已在产品已在 江西、广西、云南、四川、吉林、黑龙江、西藏等地投入使用江西、广西、云南、四川、吉林、黑龙江、西藏等地投入使用产品特色：产品特色：无需水位传感器，仅基于断面视频，实现人工智能 识别水尺信息，水位滤波；多根水尺自动选定跟踪，选择最合适的水尺识别；水位识别的同时，还可进行河流状态、浑浊程度、漂浮物分析；施工简单，无需靠近水面，大大简化施工，降低土 建成本；中心远程全监管，实现现场零操作。费用低，20元/年的低资费；内置锂电池，无需外接铅蓄电池；施工简单，节约工程费用；采用低功耗物联网（NB-IoT）网络传输；能够集成市面上

11、主流的水位传感器。一体化水位一体化水位站站一体化水文站是针对水利行业开发的一款智能遥测终端，内部具有高性能的微处理器，可以完成数字、模拟信号采集、最值转换和滤波处理、数据存储、无线数据传输、接口丰富等功能。一体化地下水监测一体化地下水监测站站一体式地下水监测仪是集采集、存储、通信和远程管理等功能于一体的智能遥测数字终端。产品特色：产品特色：低功耗，电池供店可使用4年以上 支持手机App现场管理设备；支持G S M、GPRS、4 G 以及 NB通讯网络；精度高（0.05%F.S），稳定性强（0.05%F.S/年）；防水等级调高（IP68）；XX中小河流水文监测系统水文站侧验项目中小河流水文监测系

12、统水文站侧验项目XX省中小河流水文监测项目省中小河流水文监测项目雷达波测流系统雷达波测流系统-测流稳定、远程控制、过程跟测流稳定、远程控制、过程跟踪踪洪水中测量仪器无受损风险测量剖面深度范围大对较高含沙量河流适用性较好雷达波测流系统，利用多普勒频移效应原理，仪器发送固定频率雷达波，斜向射到水面，反射回来的雷达波产生多普 勒频移信息被仪器接收，通过频差计算出水面流速。结合河道断面信息，根据实时水位，用水利数学模型采取流速面积法 来计算断面流量。产品特色：产品特色：具有非接触式测量技术 应急监测工作效率高XX省中小河流水文监测系统建设项目省中小河流水文监测系统建设项目(缆道测流设备缆道测流设备)X

13、X省中小河流水文监测系统建设工程省中小河流水文监测系统建设工程(雷达测流站建雷达测流站建)基于智能机器人在语音交互、微秒人脸识别、仿生动作模拟、自主避让、地图创建、智能控制 中枢方面的关键技术特点，深入分析水利各项业务融合利用AI技术，打造具有听得懂、看得清、说得明、动作可控、交互自然的一体化的多终端的水利小艾机器人产品家族。主要功能：主要功能：水利舆情播报水利舆情播报监测预警监测预警会商主持会商主持水利办公互动问水利办公互动问答答水利值班提水利值班提醒醒舞蹈运动舞蹈运动.语 音 文 字水利业务水利智水利智能能 交交互互视 觉动作算 法 模 型小艾智能机器人小艾智能机器人-听得懂、看得清、说得

14、明、动作可控、交互自听得懂、看得清、说得明、动作可控、交互自然然数据统一汇聚平数据统一汇聚平台台协议匹配（自动）A协议B协议 C协议报文解析监测 数据奇异值处理根据设备上 报奇异值解 译设备运行 异常信息业务数据计算根 据 公 式 计 算 业 务 数 据 值遥测数据库数据接口TCP/UDP短信猫短信网关异常拦截根 据 业 务 数 据 阈 值，过 滤异常数据标准数据库接收结果：OK/NGGPRS GSM北斗卫星水文站点卫星指挥机数据统一汇聚平台目前已在全国十余个省份投入使用 统一接收 统一过滤 统一计算 统一入库 统一管理 兼容80%遥测设备 遥测数据全覆盖数据统一汇聚平台数据统一汇聚平台 特点

15、：特点：数据统一汇聚平数据统一汇聚平台台数据统一汇聚平台数据统一汇聚平台 功能：功能：数据接收汇聚平台功能:异常数据自动告警 上报率、及时率、完整率统计 智能识别 智能接收 实时计算 实时告警数据统一汇聚平台目前已在全国十余个省份投入使用水文现代化行业背水文现代化行业背景景01Content目目 录录总体设计总体设计&系统架系统架构构02物联网物联网+现代水现代水文文03AI+现代水现代水文文0405AI模型模型库库 多源融合降雨面分析（降雨异常数据分析多源融合降雨面分析（降雨异常数据分析）高程数据降雨点数据降雨表面降雨质量提升系降雨质量提升系统统降雨表面分降雨表面分析析AI模型模型库库 基于

16、机器学习的洪水预基于机器学习的洪水预报报AI模型模型库库 基于机器学习的洪水预基于机器学习的洪水预报报水位预测水位预测流量预测流量预测KNN模型DNN模型AI模型模型库库 数据自动分数据自动分析析1、洪水自动提取2、特征值自动分析3、洪水自动分类4、相似洪水分析5、异常数据分析模型设计1.流域自动分析2.预报方案构建3.历史数据整理4.模型参数率定5.获取降雨预报6.洪水自动预报7.预报成果优选8.河道洪水演进降雨分析降雨分析产流分析产流分析汇流分析汇流分析参数确定参数确定洪水演进洪水演进洪水预测洪水预测传统模型传统模型AI模型模型库库 多源融合分析、数据趋势预多源融合分析、数据趋势预测测1.

17、三水源蓄满产流模型2.三水源滞后演算汇流模型3.降雨径流相关图模型4.马斯京根汇流模型5.地貌单位线模型6.双超产流模型7.双超汇流模型1.Flow-3D模型2.Mike模型3.Hec-Ras模型4.河道水动力过程7.溃坝模拟AI模型模型库库 水动力学模水动力学模型型河道演进分析1.Flow-3D模型2.Mike模型3.Hec-Ras模型4.河道水动力过程7.溃坝模拟AI模型模型库库 水动力学模水动力学模型型水闸水动力模拟排污口水质模拟1、遗传算法 并行多点搜索自组织自适应自学习2、机器学习随机梯度下降近端梯度方法同步梯度下降AI模型模型库库 水库调度（单库、水库群调度，闸阀调度水库调度（单库

18、、水库群调度，闸阀调度）遗传算法梯度下降BUN-SWAT1.非点源污染模拟2.河流水污染模拟AI模型模型库库 水污染扩散分水污染扩散分析析河流水污染突发事故模拟系统非点源污染模拟系统AI模型模型库库 水灾害分水灾害分析析水灾害分析1.专业分析工具涨率过程分析相似台风分析历史洪水分析暴雨洪水分析上下游对比分析60+分析工具2.个性化配置常用功能入口关注站设置专题会商分析专业分析直观化、历史经验工具化AI模型模型库库 水环境分水环境分析析水环境分析1.地表水评价2.湖库营养状态评价3.地下水水质评价4.水源地水质评价5.水质变化趋势分析6.水功能区水质达标 评价7.水域纳污能力计算基础检测、采样监督到位、自动分析评价AI模型模型库库 水资源分水资源分析析水资源分析创新水资源管理模式，提高水资源管理能力和 管理效率1.超采区域分析2.蓄变量分析3.同比、环比蓄变量 变化分析4.可供水量预测5.取用水变化分析可视化蓄变量分析、智能化可供水量预测