始建于20世紀70年代末的九龍江北溪水閘,是福建省九龍江流域最大的供水樞紐,承擔著防洪、排澇、灌溉等重要任務,為廈門、漳州兩地供水安全提供有力支撐。
近年來,隨著數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展,原有水閘已不能滿足日益增長的供水保障、防洪安全和數(shù)字管護等發(fā)展需要,水閘安全管理迎來新變革。2024年,九龍江北溪水閘改建工程作為閩西南水資源配置工程重要組成部分,正式開工。
據(jù)了解,工程總投資13億元左右,工期46個月,按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的設計要求,融合數(shù)字孿生工程建設新需求,擬通過建設一個平臺、一個數(shù)據(jù)底板、三類模型庫、五大業(yè)務應用,實現(xiàn)北溪水閘施工與運行管理升級,增強運行管理信息化與智能決策能力,確保閩西南協(xié)同發(fā)展區(qū)經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。
水閘工程管理保障數(shù)字化。九龍江北溪水閘施工期積極構(gòu)建數(shù)字孿生綜合管理體系,打造項目管理、智慧工地與數(shù)字化交付三大模塊。該體系以稽查與督查過程中發(fā)現(xiàn)的問題為導向,以工程結(jié)構(gòu)分解為紐帶,深度聚焦質(zhì)量驗評與工程計量支付兩大智能管控核心業(yè)務,可實現(xiàn)項目參建單位的無紙化協(xié)同辦公,顯著提升工程管理效能。同時依托BIM(建筑信息模型)+GIS(地理信息系統(tǒng))三維可視化場景,構(gòu)建工程對象管理中樞,將設計、施工、采購、試運行等全周期數(shù)據(jù)深度融合。在實際運用中,深入提煉工程項目中各類設備設施資產(chǎn)及信息之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián),并對各類數(shù)據(jù)資料進行分類、收集與整理,最終實現(xiàn)實體工程與“數(shù)字孿生體”同步交付,為工程運行期資產(chǎn)精細化管控奠定堅實數(shù)據(jù)基礎。
水閘結(jié)構(gòu)安全防控智能化?;诒毕l數(shù)字孿生平臺,從實時監(jiān)測、智能評估到應急處置,建立水閘結(jié)構(gòu)安全風險全流程智慧管理場景。該平臺覆蓋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、異常告警觸發(fā)、風險動態(tài)推演、應急方案預演、安全閉環(huán)反饋等關(guān)鍵環(huán)節(jié),形成了一個完整的安全管理鏈條。其智能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要是通過三維可視化映射技術(shù)、多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)、智能算法分析等一系列先進技術(shù)協(xié)同,實現(xiàn)對水閘安全狀態(tài)的實時感知,并對可能出現(xiàn)的安全風險進行預測,推動水閘安全管理從被動響應向主動防御轉(zhuǎn)型升級,為水利工程安全運行筑牢屏障。
金屬結(jié)構(gòu)安全保障精細化。金屬結(jié)構(gòu)數(shù)字孿生系統(tǒng)為水閘改建工程中的閘門、啟閉機等金屬結(jié)構(gòu)打造了一套集實時監(jiān)測、智能分析于一體的智慧化管理體系。系統(tǒng)通過多源傳感器實時采集應力、振動、液壓壓力等關(guān)鍵數(shù)據(jù),結(jié)合動態(tài)閾值預警機制,以結(jié)構(gòu)示意圖、趨勢曲線、頻譜分析等多維度可視化手段監(jiān)測異常情況,并及時將故障信息精準推送至相關(guān)負責人員。系統(tǒng)內(nèi)置的知識庫與專家系統(tǒng)宛如經(jīng)驗豐富的“診斷醫(yī)生”,能夠診斷故障類型并提供切實可行的維修建議。此外,借助平臺的分析模型、模糊理論及機器學習技術(shù),系統(tǒng)會對設備健康狀態(tài)進行綜合評估,預測風險等級并科學劃分安全可靠度。在調(diào)度運行環(huán)節(jié),基于水文數(shù)據(jù)與設備實時狀態(tài),全流程模擬上級調(diào)度指令接收與執(zhí)行過程,涵蓋調(diào)令接收、工程安全確認、閘門運行方案計算、閘門啟閉操作、反饋閘門調(diào)整報告以及工程運行智能監(jiān)控等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié),動態(tài)預演不同工況下的閘門應力應變情況,實時生成閘門開度方案,保障泄洪安全高效。
數(shù)字孿生水利是培育發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力的重要標志,是推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑。目前,數(shù)字孿生北溪水閘已完成基于項目管理、智慧工地與數(shù)字化交付三大模塊的施工期數(shù)字孿生綜合管理體系構(gòu)建,后續(xù)將繼續(xù)按照規(guī)劃完善運維期數(shù)字孿生平臺,力求在關(guān)鍵技術(shù)突破、模式創(chuàng)新上取得顯著進展,探索并總結(jié)出可復制、可推廣的數(shù)字孿生水利工程建設經(jīng)驗。