SL数字孪生灌区建设技术导则含编制说明.docx

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1、ICS SL中华人民共和国水利行业标准SLT-202X数字享生灌区建设技术导则TechnicalGuidelineforDigitalTwinIrrigationDistricts（征求意见稿）（请将你们发现的有关专利的内容和支持性文件随意见一并返回）202-x 实施202-发布中华人民共和国水利部发布1 总则12 术语23 基本要求24 系统体系架构34. 1系统架构34.2系统组成45信息化基础设施55. 1立体感知体系55.2自动控制系统65. 3支撑保障体系76数字季生平台86. 1一般要求86.2 数据底板86.3 模型库97业务应用平台117. 1一般要求117.2 主要业务应用1

2、17.3 典型智能业务应用128网络安全体系138. 1一般要求138. 2组织管理138.2 安全技术138.3 安全运营148.4 监督检查148.5 数据安全149保障体系14标准用词说明16条文说明171总则1.0.1为明确数字挛生灌区的内涵，规范建设内容、技术要求，特制定本导则。1.0.2本文件规定了数字享生灌区建设的术语和定义、总则、系统体系架构，信息化基础设施、数字挛生平台、业务应用平台、网络安全体系、保隙体系等的技术要求。1.0.3本文件适用于大中型灌区的数字挛生规划、设计、建设和运行管理等。1. 0.4本标准主要引用下列标准：GB/T15966水文仪器基本参数及通用技术条件G

3、B/T21303灌溉渠道系统量水规范GB/T22240信息安全技术网络安全等级保护定级导则GB/T28714取水计量技术导则SL21降水量观测规范要求SL364土壤摘情监测规范SL551土石坝安全监测技术规范SL566水利水电工程水文自动测报系统设计规范SL601混凝土坝安全监测技术规范SL725水利水电工程安全监测技术规范SL766大坝安全监测系统鉴定技术规范SL768水闸安全监测技术规范SL/T213水利对象分类与编码总则SL/T803水利网络安全保护技术规范SL/T809水利对象基础数据库表结构及标识符2术语2. 1数字字生灌区Digitaltwinirrigationdistrict以

4、物理灌区为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理灌区全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理灌区同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，实现对物理灌区的实时监控、发现问题、优化调度的新型基础设施。2. 2数字挛生平台Platformofdigitaltwin由数据、模型、知识等资源及管理、表达、驱动这些资源的引擎组成的服务平台，提供在网络空间虚拟再现真实水利工程能力，为灌区水资源配置和供用水调度、防汛抗旱调度等业务应用提供支撑。2. 3数据底板Database由地理空间数据、基础数据、监测数据、业务管理数据、外部共享数据等构成的数字挛生灌区工程算据基础。3

5、基本要求3.1数字挛生灌区建设应与智慧水利、数字挛生流域、数字李生水利工程和数字挛生水网建设等相关技术文件相衔接。3.2数字李生灌区建设应遵循以下原则：3. 2.1需求牵引、应用至上。结合灌区管理实际，深入分析灌区业务管理需求，因地制宜开展基础设施和平台体系建设，强化业务应用，支撑灌区管理。3. 2.2统筹谋划、分步实施。结合灌区实际情况，课划顶层设计，明确建设目标和建设内容,急用先建、分步实施。3. 2.3整合共享、集约建设。按照“整合已建、统筹在建、规范新建”要求，注重与数字季生流域、数字挛生水网和数字李生水利工程资源整合与共建共用，充分挖掘和利用现有信息采集、网络通信、计算存储及互联网云

6、平台等基础设施，避免重复建设。3. 2.4融合创新、先进实用。紧密围绕灌区业务和功能需求与新一代信息技术融合创新，强化云计算、大数据、数字挛生、物联网、人工智能、5G、区块链等信息技术应用，赋能灌区水资源配置与供用水调度、水旱灾害防御等主要业务。3. 2.5整体防护、安全可靠。按照相关法律法规和标准规范要求，构建安全可靠的网络安全体系，保障网络基础设施、数据和信息系统的安全，应优先采用自主可控软硬件产品。4系统体系架构3.1 系统架构3.1.1 数字挛生灌区应在物理灌区的基础上数字化虚拟实现。3.1.2 数字挛生灌区建设应包括信息化基础设施、数字挛生平台、业务应用平台、网络安全体系、运行维护体

7、系等。数字挛生灌区总体架构如图1所示。用户茕区管理位农业、工业、城乡供水用水户水行政主管部门其他授权用户业务应用供需*水费sea与平台 报与决策 供用水（E） WK工8管理*与水IHttt网络安全体系模型库数据底板信息化葛础设施立体Ie知看能识别模型可接化酬知识库业务敷掘地理空间数摆水利对象关联关系外部共享依僵运行维护体系农情自动控制 引*；水源工程:派排水工程体系：；灌溉区域：；作物独植结构：主要用水户等；I.JL.JI.JI-I-1U图1数字李生灌区总体架构图3.2 系统组成4. 2.1物理灌区宜主要包括水源工程，灌溉排水工程体系，灌溉区域、作物种植结构及主要用水户等。5. 2.2信息化基

8、础设施应主要包括立体感知体系、自动控制系统、支撑保障体系，为灌区数据采集、传输存储、分析计算、应用支撑、运行管理等提供基础支撑和算力保障。6. 2.3数字季生平台包括数据底板、模型库、知识库等。数据底板为模型库和知识库提供算据;模型库和知识库为典型应用提供算法。其中，数据底板宜包括基础数据、监测数据、业务管理数据、地理空间数据和外部共享数据，模型库宜包括港区专题模型、智能识别模型、可视化模型，知识库宜包括灌区物理对象关系图谱、水利学科知识图谱、灌区多年运行管理经验凝练成的专家经验和业务规则、以及通过历史经验知识化分析构建的方案决策知识图谱。4.2.4业务应用平台宜包括供需水感知与预报、水资源配

9、置与供用水调度、水旱灾害防御、工程管理、量水与水费计收、水公共服务及灌区一张图等主要业务模块。4. 2.5网络安全体系应包括组织管理、安全技术、安全运营、监督检查、数据安全等。5. 2.6运行维护体系应包括管理制度、运维保隙、标准规范等。5信息化基础设施5.1立体感知体系5.1.1 一般要求5. 1.1.1应基于地形条件和管理需求，利用3S、云计算、大数据、数字挛生、物联网、人工智能、5G等现代信息技术，汇集多种类型的传感终端，构建“天空地”一体化透彻感知体系，实现全时空的泛在感知。5. 1.1.2灌区数字李生建设应充分共享数字挛生流域、数字李生水利工程和数字挛生水网监测感知数据，以灌区灌排系

10、统高保真模拟运行为目标，科学规划监测感知体系，合理确定监测项目、监测密度和监测频次，宜建设统一的监测汇集平台，集中接受和管理各类监测感知数据，保障数据安全，支持对运行渠道的远程运维管理。5. 1.1.3应根据现场气候、地形地质条件、工程状况、精度要求、类似工程经验确定监测仪器设备选型，并采用专业传感器采集、视频监控等感知方式、以及卫星遥感、视频/图像识别、无人机、水下机器人等新型监测手段获取监测信息。应经过技术经济比较，选择有线、近距离无线（WiFi,Zigbee,蓝牙等）、移动空中网（4G、NB-LoTDd）等通信方式，保障监测信息的高效传输。监测信息宜采用自动采集传输方式与线下人工采集相结

11、合方式获取。5. 1.2水情监测5.1. 2.1应根据灌区所在地域和规模、渠道特点以及水量调配、用水管理的要求，在主要取（引）水口、配水口、分水口、排（退）水口、用水管理分界点等用水计量断面设置量水监测站。根据灌区管理需要，可对灌区范围内的机井取水量、地下水水位、田间水层、塘堰水位进行监测。5. 1.2.2量水监测的基本要素为水位、流速和流量，监测站点布设应符合GB/T28714、GB/T21303的规定，且监测站数据能与其上下级站进行数据联动。5. 1.2.3量水仪器基本参数及通用技术应符合GB/T15966的有关规定。5. 1.2.4应综合考虑量测精度、水流条件、水头损失、抗干扰性、安装环

12、境、经济性等因素，根据流量范围、运行要求、对现场条件的适应性等合理选用设备设施。5. 1.2.5根据灌区管理需求，可在取（引）水口、地下水取水口、排（退）水口、用水管理分界点等重要断面开展水质监测。5. 1.3工情监测5. 1.3.1工情监测宜覆盖水源工程，取（引）水工程、泵站工程、输配水渠（管）道、田间灌溉渠系、排（退）水沟（渠）及其建筑物、机电设备、金属结构设备、管理设施等。5. 1.3.2可采用仪器设备监测、视频监视、无人机巡航、人工巡查等方式采集工情信息。具备条件的单位，宜构建基于星载平台（北斗、卫星InSAR等）、航空平台（无人机摄影测量等）、地面平台（高精度三维激光扫描仪等）的天空

13、地一体化多源立体化监测系统，实现灌区全域的全方位监测和安全隐患识别。6. 1.3.3宜监测闸（阀）门开度、荷载、过闸流量、启闭时间，泵站运行工况，泵站流量、实时负荷、启停时间等工程运行信息。5. 1.3.4宜监测水库大坝、水闸、渡槽、渠道及渠系建筑物（重点监测高边坡、高填方段）、堤防工程等的变形、渗流、应力应变等工程安全信息。监测点位、布置、频次等应符合SL551、SL601、SL725、SL766、SL768等的规定。5. 1.4农情监测5. 1.4.1宜监测包括壤墙情或田间水层深度、种植结构、种植面积、作物需耗水、土、作物长势、生长阶段、病虫害及涝渍灾情等农情信息。在充分共享相关部门农情信

14、息基础上，可根据需要补充布设农情信息监测点。5. 1.4.2土壤墙情监测站配置应符合SL364的规定,水稻田还应配备水位传感器监测水层深度，宜共享国家埔情站、地方墙情站的监测数据。6. 1.4.3可根据灌区实际需求采用卫星遥感、无人机监测等方式开展种植结构、种植面积、作物需耗水、作物长势、生长阶段、病虫害与产量预测以及墙情等信息监测。6. 1.5气象监测5.1.5.1宜根据管理需要共享流域管理机构、地方水行政主管部门、各级气象观测部门相关雨量站监测数据。可根据需要加密布设雨量站，灌域集雨面积每50平方千米宜设置不少于2处雨量站，水库灌区渠首应设置1处雨量站。5.1.5.2宜共享相关部门尤其是气

15、象部门的气象信息，可根据需求进行加密监测。气象站监测参数宜包括降雨量、温度、相对湿度、大气压强、风向风速和太阳辐射等，布设的位置、密度应符合SL566的规定。5.1 .5.3降雨量观测应符合SL21的规定，重点雨量监测站宜汛期每小时、降水时段内每5分钟自动采集一组降雨量数据，包括时段降雨量和当日累积降雨量。5.2 自动控制系统5.2.1灌区自动控制管理系统宜涵盖取（引）水、输配水、排（退）水自动控制系统和田间自动灌溉控制系统。5.2.2 取（引）水、输配水及退（排）水自动控制系统可根据远程控制程序下达的指令，实现水泵、水闸、阀门等的近实时自动控制。5.2.3 田间自动灌溉控制系统应根据系统下达的灌溉指令或事先设置的灌溉制度，实现田间灌溉和排水的水泵、水闸、阀门等的自动启闭控制。5.2.4 闸门控制系统宜包括闸门开度、闸前/后水位、闸门上/下限位、过闸流量、动力电压/电流、视频等监测设备。如有测流需求，