数字孪生飞云江流域水利知识平台建设研究 VIP免费

第1期2024年2月NO.1Feb.2024水利信息化WaterResourcesInformatization0引言近年来，随着互联网技术、大数据和5G的广泛应用，基于海量计算、机器学习的大数据提炼逐步成为知识获取的重要途径[1]。2012年Google提出知识图谱的概念，知识图谱是一种语义网络，是应用于诸多人工智能（AI）相关领域的关键技术，主要表现在数据结构化处理、解析、关联及后续的分析推理方面，目的是更好地处理搜索引擎返回的数据信息，并在获取和处理数据时强化用户的应用体验[2]。2002年，美国国家航空航天局提出数字孪生概念，旨在为太空站和飞船等航天器的设计、运行、维修提供虚拟环境。2018年，英国剑桥大学Kraft教授率领团队研发了数字孪生英国平台，利用知识图谱分析多学科大数据[3]。国内对数字孪生知识平台的研究相对较晚，北京航空航天大学率先在车间制造中使用了数字孪生技术，河海大学水利部水利大数据重点实验室则开展了数字孪生水利知识平台建设相关研究。2022年，水利部推行数字孪生流域建设试点工作，在全国各流域重点河段、支流及重要水利工程开展数字孪生技术试点，创造一批可推广、复制的成果和经验，进一步推动全国数字孪生流域建设[4]。飞云江流域位于浙南沿海，发源于温州泰顺与丽水景宁交界的白云尖，流经珊溪、峃口、平阳坑、马屿、瑞安等地后，于瑞安上望镇新村流入东海。干流全长为203km，落差为1200m，平均坡降为5.7‰，流域面积为3778km2。流域内有大、中型水库8座，其中珊溪水库总库容为18.24亿m3，集雨面积为1529km2，为流域控制性水利工程。流域水文地质复杂，瑞安滩脚堰坝以上属山区性河流，以下至河口属感潮河段，受台风、暴雨及河口潮位顶托影响，流域易发生洪涝灾害。1990年12号台风“杨希”、1994年17号台风“弗雷德”、2015年13号台风“苏迪罗”等台风都对飞云江流域产生严重洪涝灾害，造成重大损失。当流域遭遇台风暴雨灾害时，怎样通过挖掘历史经验规律数据，提升流域防灾减灾能力，有效减少灾情损失，始终是水利工作者研究探索的方向。为此，针对流域防洪需求，依据水利部《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》建设要求，基于流域水利知识库，利用算据、算法、算力，通过知识引擎驱动数字孪生流域智慧化，开发具有飞云江流域业务特色的水利知识平台。DOI：10.19364/j.1674-9405.2024.01.014数字孪生飞云江流域水利知识平台建设研究陈才明，王玉铜，陈亚威，王浩翔摘要：为提高飞云江流域智慧管控风险能力，根据数字孪生流域知识平台建设要求，以知识图谱为技术框架，引入机器深度学习技术，融入流域预报调度业务规则、历史典型场景洪水模式和专家预报经验等知识，通过图模型可视化处理，将知识以图数据模式进行存储，建立流域业务规则库、历史场景库、专家经验库和知识图谱库。利用图计算引擎管理和驱动知识，对流域特点、水利对象关联关系、业务规则等水利知识，进行挖掘提炼、归类组合、智慧管理和集成应用，构建基于水利知识图谱的数字孪生流域知识平台。数字孪生飞云江流域水利知识平台具有智能匹配、智慧推荐、全景推演等特点，可支撑流域防洪“四预”业务，提升流域风险与调度决策全流程数字化、智慧化、精准化水平，为其他水利知识平台建设提供经验借鉴。关键词：数字孪生；水利知识平台；知识图谱；知识库；知识引擎；飞云江流域中图分类号：TV213.4；TP391.98文献标识码：A文章编号：1674-9405(2024)01-0073-05收稿日期：2023-03-07基金项目：浙江省水利科技计划项目(RB2204)。作者简介：陈才明（1974—），男，江西南丰人，硕士，高级工程师，主要从事水文水资源分析、规划、水旱灾害防御及水环境工作。E-mail：***************通信作者：王玉铜（1975—），男，山东淄博人，高级工程师，主要从事水利工程管理、规划及水旱灾害防御工作。E-mail：****************（温州市水旱灾害防御中心，浙江温州325000）水利信息化742024(1)1建设目标数字孪生飞云江流域水利知识平台以服务流域防洪调度为目标，根据流域防洪需求，以知识图谱为技术框架[5]，融入预报调度、水工程调度业务规则、历史洪灾场景和专家预报调度经验等知识，建设业务规则库、历史场景库、...