数字孪生技术和人工智能技术 构建“数字闽江”守护水口安全

　　闽江全长超过500千米，是福建省最大的河流。水口水电站位于闽江干流中段，对闽江防洪调度和水资源利用十分重要。为了加强闽江水资源利用与防汛抗洪能力，福建水口发电集团有限公司联合国网信息通信产业集团有限公司，运用数字孪生技术和人工智能技术，构建专用模型——“数字闽江”守护水口安全。

　　福建防汛看闽江，闽江防汛看水口。闽江全长超过500千米，流域面积约占福建全省面积的一半。水口水电站位于闽江干流中段，上承工业重镇南平市，下接省会福州。

技术人员监控分析“两票”作业现场设备状态。黄锋 摄

　　为了加强闽江流域防洪调度与水资源利用，2023年5月起，福建水口发电集团有限公司联合国网信息通信产业集团有限公司成立项目组，结合水电站实际需求，建设“数字闽江”应用平台，为闽江建设三维模型，构建人工智能(AI)洪水预报模型等专用模型。2023年12月，“数字闽江”应用平台正式上线，服务水口水电站生产运营与防洪调度各项工作。

　　预警卫士：精准预报 及时应对拦洪削峰

　　7月30日，国网信通产业集团信产亿力科技公司项目经理林振华通过“数字闽江”应用平台虚拟仿真场景，监测水口水电站发电机组的实时发电数据，为水电站的发电效率优化与防洪调度提供技术支撑。

　　洪水预报是“数字闽江”的重要功能之一。闽江流量大，流速快，多年平均径流量达到584亿立方米，面对极端天气条件时有较高的洪水风险。为了延长洪水预见期、提高洪水预报精度，针对闽江流域复杂的地理环境等造成的洪水预报难题，项目组将传统水文学与AI技术结合，创新研发混合深度学习AI洪水预报模型。AI洪水预报模型汇集分析闽江上游超百个水雨情遥测站点的水位、雨量等水文气象信息，上游断面实测入流数据，下游断面实测出流数据和气象网格数据径流预报数据，可预测未来24个小时直至10天的径流量，形成闽江水情预报“流域一张图”。

　　同时，AI洪水预报模型具备强大的数据分析和处理能力，深度挖掘近30年的闽江流域气象和水文监测数据，总结相关规律，实现对闽江流域水位、流量、面雨量等水情要素的多维度、深层次分析。目前，该模型对未来9～24小时洪峰的预报精度在90%以上，达到甲级标准，可助力防洪调度智能化预警和快速响应。

　　6月16日14时，闽江今年最大洪峰安全通过水口水电站，最大入库洪峰流量2.13万立方米/秒。今年汛期，通过AI洪水预报模型与水库调度系统的深度融合，水口水电站已经对6个流量超过1万立方米/秒的洪峰拦洪削峰，减轻上下游的防汛压力，守护闽江安澜。

　　调度专家：科学研判 防汛发电联合调度

　　6月25日，闽江上游部分地区发生强降雨。水口水电站运维人员登录“数字闽江”，流域各项关键数值和实时画面清晰可见。闽江水位、上游雨量明显增加，降雨面积有所扩大，这些变化都被平台准确捕捉。

　　“数字闽江”以水口水电站及闽江流域的三维模型为基础，多维度关联分析，结合水库调度业务规则和算法模型，构建实时在线更新的防洪调度方案，实现防汛发电智能调度方案秒级生成。

　　同时，“数字闽江”还能在闽江三维模型上进行防汛发电智能调度方案预演，模拟边界条件调整和调度策略改变带来的影响，完整展现水库调度预腾库、泄洪、拦洪尾的整个过程。通过不断仿真预演，“数字闽江”可以快速确定最优方案，实现流域洪水调度虚拟模拟先行、决策调度在后，并提前预警潜在风险，支撑流域防洪精准调度和水能利用率提升。

　　通过“数字闽江”防洪减灾的同时，水口水电站今年汛期单次增加临时库容约7亿立方米，预计年节水增发电量约5亿千瓦时，实现碳减排约48万吨。

　　安全医生：智能管控 助力安全生产

　　以往，水电站的工作票、操作票管理主要依赖员工在作业现场开展，但水电站部分区域空间狭小，在实际工作中，还存在难以肉眼全面监视作业、作业信息收集速度慢、数据分析能力弱等情况。如何把“两票”管理和现场工作有机结合，实现对不同作业场景与潜在风险的全景感知与实时监控，是水电站安全生产的重点问题。

　　项目组汇总梳理“两票”作业情况，结合水口水电站中布置的800多个工业摄像头数据，应用人工智能匹配算法，在“数字闽江”中构建“两票”数据与水电工业视频贯通模型和“两票+视频”应用场景。该模型可以自主分析工业摄像头回传的数据，分析人员作业状态和设备运行环境，通过人工智能匹配算法研判作业是否出现违章、设备运行环境及运行状态是否出现异常。

　　一旦发现安全风险，该应用场景可生成缺陷数据清单并智能推送相关数据信息，实现“‘两票’数据查询-详情展示-视频一键调用-缺陷分析-缺陷管理”业务全流程闭环管控，并可展示“两票”数量、水电站缺陷工单数量、缺陷等级及缺陷分布、缺陷处置时长等指标数据，提升电站安全管理的规范化水平。

　　信产亿力科技数据资产事业部项目经理王盛介绍：“‘两票+视频’的应用解决了传统水电站作业监管手段中存在的盲区与实时性不足的问题，能减少人为操作失误，推动了作业流程的标准化，为确保作业安全提供坚实有力的技术支持。”

　　自2023年12月在“数字闽江”上线以来，“两票+视频”应用场景累计监测1836张工作票、1094张操作票作业过程。目前，该场景正向输电、变电等业务领域拓展应用。(李金湖 祁含笑 黄锋)