物聯(lián)網(wǎng)+AI 助力水文現(xiàn)代化建設解決方案

01水文現(xiàn)代化行業(yè)背景Content

目錄02總體設計&系統(tǒng)架構03物聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代水文04AI+現(xiàn)代水文智慧水利發(fā)展大背景一、治水方針：習近平總書記提出“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時期治水方針，對水利工作賦予新內涵、新任務、新要求。二、部委策略：鄂竟平部長明確了“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”的工作總基調。u2018年2月，水利部印發(fā)了《加快推進新時代水利現(xiàn)代化的指導意見》（水規(guī)計〔2018〕39號）,提出要建設全要素動態(tài)感知的水利監(jiān)測體系、高速泛在的水利信息網(wǎng)絡、高度集成的水利大數(shù)據(jù)中心，大幅提升水利信息化、智能化水平。u2019年7月，水利部印發(fā)《加快推進智慧水利指導意見》（水信息〔2019〕22號），細化實化建設措施，保障《智慧水利總體方案》的落地見效。

三、水文現(xiàn)代化：為貫徹落實水利工作總基調，水利部要求加快提升水文現(xiàn)代化水平，并于2019年9月印發(fā)《水文現(xiàn)代化建設技術裝備有關要求》。水文發(fā)展現(xiàn)狀q水文經(jīng)歷了人工采集、自動測報、對象和過程數(shù)字化等發(fā)展過程，目前正朝著水文現(xiàn)代化的目標發(fā)展。1980 2000 2010

建設了自動采集系統(tǒng)水雨情遙測采集系統(tǒng)水閘自動監(jiān)測系統(tǒng)泵站自動監(jiān)測系統(tǒng)水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)……實現(xiàn)了對象數(shù)字化和部分過程數(shù)字化“數(shù)字水利”工程防汛信息指揮調度系統(tǒng)供水管理信息系統(tǒng)排水管網(wǎng)基礎信息系統(tǒng)……構建信息共享、業(yè)務協(xié)同、深度融合水文專業(yè)網(wǎng)格化管理云和大數(shù)據(jù)服務平臺……人工采集 自動測報 對象和過程數(shù)字化 業(yè)務智能和智慧化人工話傳測報防汛話傳電臺水雨情人工觀測……信息采集由人工集向自動化采集轉變由自動化采集向“數(shù)字水文”轉變由“數(shù)字水文”向“現(xiàn)代水文”轉變水文現(xiàn)代化技術背景q算力、數(shù)據(jù)、算法和互聯(lián)互通能力飛速發(fā)展01水文現(xiàn)代化行業(yè)背景Content

目錄02總體設計&系統(tǒng)架構03物聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代水文04AI+現(xiàn)代水文建設目標水文現(xiàn)代化是通過智能感知+物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)(移動)+大數(shù)據(jù)分析、云計算+業(yè)務模型、人工智能+智慧應用等高新技術手段，實現(xiàn)信息技術與水文業(yè)務的深度融合。解決：水文站網(wǎng)不夠完善解決：水文監(jiān)測能力不足

解決：水文服務水平不高解決：水文保障水平不強水文現(xiàn)代化的目標通過構建透徹感知、全面互聯(lián)、智能分析、智慧應用、泛在服務、智慧運維的現(xiàn)代化水文體系，提高水災害防御能力，優(yōu)化水資源管理、保障工程安全、改善生態(tài)環(huán)境、服務社會經(jīng)濟發(fā)展。補短板總體設計水文大腦 4個平臺大感知平臺大數(shù)據(jù)平臺大地圖平臺大應用平臺N個應用應用1：水文業(yè)務應用2：水文+十大業(yè)務應用3：水文+社會服務智慧運維管控平臺水文預報模型云與端模型分析多目標規(guī)劃模型水資優(yōu)化配置模型水資源聯(lián)合調度模型水質模擬分析跨區(qū)域調度模擬水利工程安全分析水生態(tài)評估評價水資源演變分析模型水災害評價模型水土保持規(guī)劃模型…….數(shù)據(jù)挖掘信息融合虛擬現(xiàn)實模擬分析深度學習

?科學決策

?知識發(fā)現(xiàn)

?評估評價

?快速響應

?預測預警?業(yè)務融通1個運維管控機制以解決水文行業(yè)實際問題為導向，以水文大腦為核心，通過”1+4+N+1”模式提現(xiàn)代水文泛在服務打造“1+4+N+1”水文現(xiàn)代化創(chuàng)新體系、智慧水文應用驅動新模式p云、網(wǎng)、端

利用物聯(lián)網(wǎng)+云平臺方式，實現(xiàn)端到端的應用p大平臺

建立大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)業(yè)務整合應用p微服務

模塊化應用開發(fā)系統(tǒng)架構01水文現(xiàn)代化行業(yè)背景Content

目錄02總體設計&系統(tǒng)架構03物聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代水文04AI+現(xiàn)代水文大感知—建立全要素、全過程、多層次的天空地立體感知體系u低成本，采用低功耗物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）網(wǎng)絡傳輸，20元/年的低資費；u低功耗，內置鋰電池，無需外部供電，可以持續(xù)使用2年以上；u易施工，只需要固定一個雨量筒即可，省去大量的工程費用；u兼容性強，遙測站升級的情況，可以直接利用現(xiàn)有的雨量筒，直接安裝即可；u精度高，實時精準監(jiān)測降雨量，并及時預警，可及時處理各種突發(fā)情況。基于NB-IoT、設備和雨量筒集成一體，開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)一體化雨量站，能夠實現(xiàn)對當?shù)亟邓窟M行24小時無間斷實時自動監(jiān)測采集、預警、上報，通過及時遠程監(jiān)控，處理突發(fā)水雨情等情況，為當?shù)胤姥纯购禍p災工作提供有力技術保障。產(chǎn)品特色：物聯(lián)網(wǎng)一體化雨量站-低成本、低功耗、精度高、免維護產(chǎn)品已在廣西、江西、黑龍江等地投入使用基于智能化攝像頭，采用AI技術和深度學習模型，依托海量的、高質量的訓練數(shù)據(jù)，打破傳統(tǒng)水位測量方式的瓶頸，自動處理大量的水文監(jiān)測視頻、圖像文件，通過處理、分析和理解，實現(xiàn)對水位智能識別和分析，提供包括自動監(jiān)視、閾值設置、自動判斷和智能告警等服務。u無需水位傳感器，僅基于斷面視頻，實現(xiàn)人工智能識別水尺信息，水位濾波；u多根水尺自動選定跟蹤，選擇最合適的水尺識別；u水位識別的同時，還可進行河流狀態(tài)、渾濁程度、漂浮物分析；u施工簡單，無需靠近水面，大大簡化施工，降低土建成本；u中心遠程全監(jiān)管，實現(xiàn)現(xiàn)場零操作。智能水位圖像識別系統(tǒng)產(chǎn)品已在江西、廣西、云南、四川、吉林、黑龍江、西藏等地投入使用產(chǎn)品特色：ü費用低，20元/年的低資費；ü內置鋰電池，無需外接鉛蓄電池；ü施工簡單，節(jié)約工程費用；ü采用低功耗物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）網(wǎng)絡傳輸；ü能夠集成市面上主流的水位傳感器。一體化水文站是針對水利行業(yè)開發(fā)的一款智能遙測終端，內部具有高性能的微處理器，可以完成數(shù)字、模擬信號采集、最值轉換和濾波處理、數(shù)據(jù)存儲、無線數(shù)據(jù)傳輸、接口豐富等功能。一體化水位站一體式地下水監(jiān)測儀是集采集、存儲、通信和遠程管理等功能于一體的智能遙測數(shù)字終端。一體化地下水監(jiān)測站ü低功耗，電池供店可使用4年以上ü支持手機App現(xiàn)場管理設備；ü支持GSM、GPRS、4G以及NB通訊網(wǎng)絡；ü精度高（<±0.05%F.S），穩(wěn)定性強（<0.05%F.S/年）；ü防水等級調高（IP68）；產(chǎn)品特色：廣西中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)水文站側驗項目黑龍江省中小河流水文監(jiān)測項目雷達波測流系統(tǒng)-測流穩(wěn)定、遠程控制、過程跟蹤具有非接觸式測量技術應急監(jiān)測工作效率高洪水中測量儀器無受損風險測量剖面深度范圍大產(chǎn)品特色：對較高含沙量河流適用性較好雷達波測流系統(tǒng)，利用多普勒頻移效應原理，儀器發(fā)送固定頻率雷達波，斜向射到水面，反射回來的雷達波產(chǎn)生多普勒頻移信息被儀器接收，通過頻差計算出水面流速。結合河道斷面信息，根據(jù)實時水位，用水利數(shù)學模型采取流速面積法來計算斷面流量。河北省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設項目(纜道測流設備)江西省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設工程(雷達測流站建)基于智能機器人在語音交互、微秒人臉識別、仿生動作模擬、自主避讓、地圖創(chuàng)建、智能控制中樞方面的關鍵技術特點，深入分析水利各項業(yè)務融合利用AI技術，打造具有聽得懂、看得清、說得明、動作可控、交互自然的一體化的多終端的水利小艾機器人產(chǎn)品家族。主要功能：水利輿情播報 監(jiān)測預警 會商主持水利值班提醒 水利辦公互動問答 舞蹈運動…..語音文字水利業(yè)務水利智能交互視覺動作算法模型小艾智能機器人-聽得懂、看得清、說得明、動作可控、交互自然數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚平臺協(xié)議匹配（自動）A協(xié)議B協(xié)議C協(xié)議……報文解析監(jiān)測數(shù)據(jù)……奇異值處理根據(jù)設備上報奇異值解譯設備運行異常信息業(yè)務數(shù)據(jù)計算根據(jù)公式計算業(yè)務數(shù)據(jù)遙測數(shù)據(jù)庫 值數(shù)據(jù)接口 TCP/UDP 短信貓 短信網(wǎng)關異常攔截根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)閾值，過濾異常數(shù)據(jù)標準數(shù)據(jù)庫接收結果：OK/NGGPRSGSM北斗衛(wèi)星水文站點衛(wèi)星指揮機數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚平臺目前已在全國十余個省份投入使用u統(tǒng)一接收u統(tǒng)一過濾u統(tǒng)一計算u統(tǒng)一入庫u統(tǒng)一管理u兼容80%遙測設備u遙測數(shù)據(jù)全覆蓋數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚平臺特點：數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚平臺u數(shù)據(jù)接收匯聚平臺功能:u異常數(shù)據(jù)自動告警u上報率、及時率、完整率統(tǒng)計u智能識別u智能接收u實時計算u實時告警數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚平臺功能：數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚平臺目前已在全國十余個省份投入使用01水文現(xiàn)代化行業(yè)背景Content

目錄02總體設計&系統(tǒng)架構03物聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代水文04AI+現(xiàn)代水文AI模型庫–多源融合降雨面分析（降雨異常數(shù)據(jù)分析）高程數(shù)據(jù)降雨點數(shù)據(jù) 降雨表面降雨表面分析 降雨質量提升系統(tǒng)AI模型庫–基于機器學習的洪水預報AI模型庫–基于機器學習的洪水預報水位預測流量預測KNN模型DNN模型AI模型庫–數(shù)據(jù)自動分析1、洪水自動提取2、特征值自動分析3、洪水自動分類4、相似洪水分析5、異常數(shù)據(jù)分析

模型設計1.流域自動分析2.預報方案構建3.歷史數(shù)據(jù)整理4.模型參數(shù)率定5.獲取降雨預報6.洪水自動預報7.預報成果優(yōu)選8.河道洪水演進降雨分析 產(chǎn)流分析 匯流分析洪水預測 洪水演進 參數(shù)確定傳統(tǒng)模型AI模型庫–多源融合分析、數(shù)據(jù)趨勢預測1.三水源蓄滿產(chǎn)流模型2.三水源滯后演算匯流模型3.降雨徑流相關圖模型4.馬斯京根匯流模型5.地貌單位線模型6.雙超產(chǎn)流模型7.雙超匯流模型…1.Flow-3D模型2.Mike模型3.Hec-Ras模型4.河道水動力過程7.潰壩模擬AI模型庫–水動力學模型河道演進分析1.Flow-3D模型2.Mike模型3.Hec-Ras模型4.河道水動力過程7.潰壩模擬AI模型庫–水動力學模型水閘水動力模擬排污口水質模擬1、遺傳算法ü

并行多點搜索ü自組織ü自適應ü自學習2、機器學習ü隨機梯度下降ü近端梯度方法ü同步梯度下降AI模型庫–水庫調度（單庫、水庫群調度，閘閥調度）遺傳算法 梯度下降BUN-SWAT1.非點源污染模擬2.河流水污染模擬AI模型庫–水污染擴散分析非點源污染模擬系統(tǒng) 河流水污染突發(fā)事故模擬系統(tǒng)AI模型庫–水災害分析水災害分析1.專業(yè)分析工具?漲率過程分析?相似臺風分析?歷史洪水分析?暴雨洪水分析?上下游對比分析?60+分析工具2.個性化配置?常用功能入口?關注站設置?專題會商分析專業(yè)分析直觀化、歷史經(jīng)驗工具化AI模型庫–水環(huán)