編制說明-現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南-征求意見

一、工作簡(jiǎn)況1.任務(wù)來(lái)源《現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南》已列入2022年度水利部重大科技項(xiàng)目“現(xiàn)代灌區(qū)水量精準(zhǔn)調(diào)控?cái)?shù)字賦能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與項(xiàng)目錨定灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)，聚焦量測(cè)控設(shè)施空間布局，研究提出大中型灌區(qū)量測(cè)控設(shè)施整體規(guī)劃技術(shù)指南；堅(jiān)持需求牽引，創(chuàng)建數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)結(jié)構(gòu)功能體系，研究提出現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南；堅(jiān)持?jǐn)?shù)字賦能，研究提出基于數(shù)字孿生技術(shù)的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)斷面和閘門量水精度提升方法；堅(jiān)持提升能力目標(biāo)導(dǎo)向，集中攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)，以研發(fā)安全自主可控的高精度時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)測(cè)量芯片和氮化鋁(AlN)工藝超聲波換能器為突破，創(chuàng)制適合不同工況的新型量測(cè)水設(shè)備；堅(jiān)持應(yīng)用至上，在長(zhǎng)江與黃河流域各選擇1處灌區(qū)開展技術(shù)集成與示范，構(gòu)建現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)軟件平臺(tái)，打造可復(fù)制可推廣的數(shù)字灌區(qū)樣板工程，引領(lǐng)灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)，提高水資源集約節(jié)約利用能力。灌區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大公益性基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的命脈，是山水林田湖草系統(tǒng)治理和鄉(xiāng)村振興的關(guān)鍵支撐，是城鎮(zhèn)和工業(yè)以及生態(tài)環(huán)境供水的重要載體。灌區(qū)以占全國(guó)49%的耕地面積和62.3%的總用水量，生產(chǎn)出占全國(guó)75%的糧食和90%以上的經(jīng)濟(jì)作物，灌區(qū)粗放型的用水管理模式和灌溉方式是造成水資源浪費(fèi)的主要原因。因此，轉(zhuǎn)變灌2區(qū)管理思路，提升灌區(qū)管理水平，提高農(nóng)業(yè)用水效率，對(duì)于節(jié)約水資源，適應(yīng)整個(gè)社會(huì)向現(xiàn)代化邁進(jìn)具有重大意義。自2000年啟動(dòng)續(xù)建配套與節(jié)水改造工作以來(lái)，灌區(qū)嚴(yán)重病險(xiǎn)、“卡脖子”工程基本得到解決，骨干工程配套率和設(shè)施完好率明顯提高，灌灌區(qū)工程是集灌溉水源工程、輸配水工程、排水工程、量控建筑遠(yuǎn)，灌區(qū)服務(wù)直接面向“三農(nóng)”,管理技術(shù)與手段需求多樣，上述特點(diǎn)決定了灌區(qū)運(yùn)行管理需多節(jié)點(diǎn)多過程協(xié)同調(diào)控，因此僅對(duì)灌區(qū)灌排工程等老基建進(jìn)行升級(jí)改造已難以滿足各行業(yè)對(duì)灌區(qū)高質(zhì)量服務(wù)的需求。近年來(lái)，中央相關(guān)文件提出要實(shí)施大中型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化建設(shè)，國(guó)家《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》提出要加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐，水利部印發(fā)《關(guān)于開展“十四五”大型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造實(shí)施方案編制工作的通知》(辦農(nóng)水逐步開展灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)工作。因此，以灌區(qū)工程現(xiàn)狀問題和灌區(qū)現(xiàn)代化管理需求為導(dǎo)向，開展“數(shù)字灌區(qū)”工程建設(shè)已成為必多行業(yè)，覆蓋面廣、功能要求高的復(fù)雜而龐大的信息系統(tǒng)工程。數(shù)字灌區(qū)建設(shè)是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，工程建設(shè)必須以服務(wù)灌區(qū)管理需求和指導(dǎo)灌區(qū)管理實(shí)踐為核心要求，旨在運(yùn)用先進(jìn)的水利、信息、控制和決策技術(shù)，顯著提升灌區(qū)管理水平和服務(wù)能力。數(shù)字灌區(qū)工程是涉及多學(xué)科、多行業(yè)，覆蓋面廣、功能要求高的復(fù)雜而龐大的信息系統(tǒng)工程。近20年來(lái)，灌區(qū)信息化工作在數(shù)據(jù)采集、通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與管理及業(yè)務(wù)應(yīng)3用系統(tǒng)開發(fā)等方面有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但工程建設(shè)碎片化嚴(yán)重，數(shù)字灌區(qū)整體設(shè)計(jì)、定位和實(shí)施等方面，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可依。因此，應(yīng)深入分析現(xiàn)代灌區(qū)管理需求，按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，總結(jié)提出現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南，明晰現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)的理念內(nèi)涵、總體架構(gòu)、建設(shè)內(nèi)2.主要工作過程(1)2023年1月，中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合中科水研科技股份有限公司、力創(chuàng)科技股份有限公司、浙江浙江省水利河口研究院(浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)、寧夏水發(fā)集團(tuán)有限公司、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、湖北省水利水電科學(xué)研究院、山東濱州引黃灌溉服務(wù)中心、湖北荊門鄭家灣泵站灌區(qū)等單位提出《現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南》標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)申請(qǐng)。編制組制定工作方案，啟動(dòng)規(guī)程的編制工作；工作組分工明確，將規(guī)程內(nèi)容和章節(jié)落實(shí)到人；調(diào)查研究、收集資料，同典型大中型灌區(qū)及參與規(guī)程編制的部門積極對(duì)接，明晰指南技術(shù)要求；(2)2023年2月，向中國(guó)灌區(qū)協(xié)會(huì)提交指南立項(xiàng)申請(qǐng)和標(biāo)準(zhǔn)初稿；2023年2月20日，中國(guó)灌區(qū)協(xié)會(huì)印發(fā)《關(guān)于批準(zhǔn)<現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南>標(biāo)準(zhǔn)編制立項(xiàng)的通知》(中灌協(xié)[2023]05號(hào)),同意立項(xiàng)編制。(3)2023年3月-10月，編制組根據(jù)立項(xiàng)評(píng)審意見和中國(guó)數(shù)字灌區(qū)建設(shè)及運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題組織開展典型調(diào)研，分析總結(jié)發(fā)展需求，探索破解量存在問題的技術(shù)途徑；撰寫完成現(xiàn)代化4數(shù)字灌區(qū)建設(shè)初稿。廣泛征求有關(guān)單位和專家意見，結(jié)合意見對(duì)(4)2023年11-12月：根據(jù)定向?qū)＜液陀嘘P(guān)單位征求的意3.主要起草人及所做工作姓名謝崇寶正高級(jí)工程師灌溉現(xiàn)代化項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)總中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心高級(jí)工程師灌溉現(xiàn)代化術(shù)指南主要內(nèi)容編寫中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心張武雄研究員通信與信息主要編寫中科水研科技股份有限公司郝振剛正高級(jí)工程師灌區(qū)量測(cè)水主要編寫國(guó)家水資源計(jì)量裝備產(chǎn)業(yè)計(jì)有限公司鄭世宗正高級(jí)工程師數(shù)字灌區(qū)主要編寫浙江浙江省水利河口研究院(浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)顧耀明正高級(jí)工程師灌區(qū)建管主要編寫寧夏水發(fā)集團(tuán)有限公司張寶忠正高級(jí)工程師數(shù)字灌區(qū)主要編寫中國(guó)水利水電科學(xué)研究院武前明高工參加編寫中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心高工參加編寫荊門市漢西水系連通工程建設(shè)管理局張聞敏高工農(nóng)田水利參加編寫運(yùn)城市水務(wù)局講師水資源參加編寫天津農(nóng)學(xué)院高工參加編寫中國(guó)水利水電科學(xué)研究院工程師參加編寫山東濱州引黃灌溉服務(wù)中心劉路廣正高級(jí)工程師參加編寫湖北省水利水電科學(xué)研究院工程師計(jì)算機(jī)科學(xué)參加編寫中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心正高級(jí)工程師參加編寫寧夏水發(fā)集團(tuán)有限公司史立紅工程師參加編寫山東濱州引黃灌溉服務(wù)中心博士參加編寫中科水研科技股份有限公司高工參加編寫中科水研科技股份有限公司正高級(jí)工程師參加編寫山東濱州引黃灌溉服務(wù)中心正高級(jí)工程師參加編寫中國(guó)水利水電科學(xué)研究院5本指南編寫堅(jiān)持以下編制原則：一是嚴(yán)格按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)與編寫》的要求編寫；二是指南編寫符合國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)、強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策要求；三是指南內(nèi)容要具有科學(xué)性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性，切實(shí)可行。三、標(biāo)準(zhǔn)主要條文或技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)；專利情況說明；修訂標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)說明新舊標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況本指南為首次制定。技術(shù)參數(shù)不涉及專利。本指南規(guī)定了現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)的術(shù)語(yǔ)和定義、主體功能及主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)體系、灌區(qū)識(shí)別體系、立體感知體系、精準(zhǔn)控制體系、信息交互體系、管理調(diào)度體系、支撐保障體系、安全保障體系等技術(shù)要求及運(yùn)維要求。本文件適用于大中型現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理等技術(shù)要求。指南的編制與有關(guān)法律法規(guī)一致，并與現(xiàn)行信息化、量測(cè)控設(shè)施及軟件開發(fā)等有效標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，同時(shí)符合1、現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)結(jié)構(gòu)體系與功能模塊研究：分析灌區(qū)管理各種業(yè)務(wù)需求，總結(jié)灌區(qū)管理公共需求和特定需求，將各類需求結(jié)構(gòu)化和模塊化，將各類算據(jù)方案化和可視化，將各類算法模型化和功能化；梳理灌區(qū)管理與服務(wù)結(jié)構(gòu)體系及數(shù)字化表征方式，凝練灌區(qū)對(duì)象識(shí)別、信息監(jiān)測(cè)、閘門控制、數(shù)據(jù)通訊、綜合調(diào)度等普適性功能模塊，形成現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)總體框架和建設(shè)內(nèi)62、現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)軟件平臺(tái)開發(fā)：深入分析灌區(qū)管理與服務(wù)功能模塊，深度融合灌區(qū)業(yè)務(wù)管理與數(shù)字化實(shí)現(xiàn)形式，功能性實(shí)時(shí)調(diào)控平臺(tái)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、信息安全平臺(tái)、綜合保障平臺(tái)，開放性創(chuàng)建灌區(qū)一張圖，以資源集約節(jié)約為目標(biāo)，搭建既能共享又能擴(kuò)展的現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)軟件平臺(tái)。從灌區(qū)信息化發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，灌區(qū)信息化始于2001年的大型灌區(qū)信息化試點(diǎn)，但有關(guān)數(shù)字灌區(qū)的系統(tǒng)研究仍處于起步階段。由于灌區(qū)水資源配置模型具有高度非線性以及不確定性，現(xiàn)有灌區(qū)渠系輸配水系統(tǒng)數(shù)字化實(shí)時(shí)映射能力嚴(yán)重不足，亟需通過數(shù)字賦能方式實(shí)現(xiàn)渠系水量配置的高效調(diào)控作用。同時(shí)，隨著大中型灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)逐步推進(jìn)，亟需提出一套能夠指導(dǎo)現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)的技術(shù)指南，同步配套開發(fā)現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)應(yīng)用平臺(tái)，加快推進(jìn)灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化管理，以數(shù)字賦能方式，高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)灌溉服務(wù)的“預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演和預(yù)案”功能，為灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，很有必要及時(shí)推出現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)從細(xì)化現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)結(jié)構(gòu)體系與功能模塊研究來(lái)看，通過分析灌區(qū)管理各種業(yè)務(wù)需求，總結(jié)灌區(qū)公共需求和特定需求，將各類需求結(jié)構(gòu)化和模塊化，將各類算據(jù)方案化和可視化，將各類算法模型化和功能化；通過梳理灌區(qū)管理與服務(wù)結(jié)構(gòu)體系及數(shù)字化表征方式，凝練灌區(qū)對(duì)象識(shí)別、信息監(jiān)測(cè)、閘門控制、數(shù)據(jù)通訊、綜合調(diào)度等普適性功能模塊，形成現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)總體框架和建設(shè)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化體系，很有必要系統(tǒng)形成規(guī)范的技術(shù)指南；7從規(guī)范共享現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)軟件平臺(tái)開發(fā)來(lái)看，通過深入分析灌區(qū)管理與服務(wù)功能模塊，深度融合灌區(qū)業(yè)務(wù)管理與數(shù)字化實(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)、實(shí)時(shí)調(diào)控平臺(tái)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、信息安全平臺(tái)、搭建既能共享又能擴(kuò)展的現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)共性管理業(yè)務(wù)的全覆蓋和個(gè)性服務(wù)業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展，很有必要形成規(guī)從完善提高現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系來(lái)說，目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要包括《大型灌區(qū)信息化建設(shè)技術(shù)指南》(2012,中國(guó)水利50599-2020)等，這些標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)灌區(qū)信息化建設(shè)及量測(cè)水工作發(fā)揮了重要作用，但現(xiàn)行規(guī)范對(duì)現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)主要建設(shè)內(nèi)容、如何建設(shè)、達(dá)到什么指標(biāo)要求等缺乏系統(tǒng)性表述，因此，制定現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)指南，對(duì)規(guī)范現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，是對(duì)現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)與管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的補(bǔ)缺指南編制與有關(guān)法律法規(guī)一致，同時(shí)符合我國(guó)國(guó)情，制定現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南是十分必要的。無(wú)8七、重大分歧或重難點(diǎn)的處理經(jīng)過和依據(jù)無(wú)八、貫徹措施及預(yù)期效果基于對(duì)實(shí)體灌區(qū)的現(xiàn)代化和模擬灌區(qū)的數(shù)字化認(rèn)知，分析總結(jié)了現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)應(yīng)著力完成的“灌區(qū)識(shí)別”“立體感知”“精準(zhǔn)控制”“信息交互”“管理調(diào)度”等“五大主體功能”結(jié)構(gòu)體系；基于智慧水利建設(shè)和灌區(qū)高效運(yùn)管需求，高效地模擬渠系水流，系統(tǒng)梳理了以“節(jié)點(diǎn)流量過程”為輸入和輸出的灌區(qū)概化圖，研究提出了現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)建設(shè)主要業(yè)務(wù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)體系，一張圖”基礎(chǔ)之上的“組織管理、工程管