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数字孪生灌区建设技术与经验交流培训班
灌区数字孪生平台与“四预”功能建设
白美健
中国水利水电科学研究院
国家节水灌溉北京工程技术研究中心
水利部数字孪生流域重点实验室
2023年5月
目录
01数字孪生灌区是什么
02灌区数字孪生平台建什么
03灌区数字孪生平台怎么建
04如何支撑灌区业务四预功能
数字孪生灌区是什么
数字孪生发展历程
口第一阶段：1960年代至1990年代，数字孪生的雏形开始出现，主要用于工程建模和控制系统
的设计。此阶段的数字孪生仍比较简单，主要用于辅助人们进行设计和测试。
口第二阶段：2000年代至2010年代，数字孪生逐渐发展为一种能够模拟物理实体运行的技术，
并广泛应用于航空、能源、制造等领域。数字孪生的应用越来越广泛，成为重要的生产工具。
口第三阶段：2010年代至今，随着数字技术的发展和智慧城市等新兴领域的崛起，数字孪生迎
来了新的发展机遇。数字孪生的应用已经涵盖了许多领域，如城市规划、生态保护、智能交
通等。
①智慧制造：数字孪生可以模拟和优化工厂的生产流程，提高生产效率和生产质量。
②智慧城市：数字孪生可以模拟城市中的交通流量、人口流动等，为城市规划和管理提供重要参考
③智慧农业：数字孪生可以模拟农业生产环境，优化农业生产流程，提高农业产出效益。
④医疗健康：数字孪生可以模拟人体器官的运行情况，帮助医生进行诊断和治疗。
⑤环境保护：数字孪生可以模拟环境变化和污染情况，帮助政府和企业制定环保政策和措施
数字孪生技术是什么?
数字化精确表达
所谓数字孪生技术就是对现实场景全要素
的数字化精确表达，通过现实场景状态和虚实双向实时映射
行为要素的感知分析和建模仿真，构建现
仿真推演
实场景与数字场景各个要素之间的双向实
时映射，并通过模型重构和流程重定义的
预警预测
的仿真推演验证，对现实场景状态和行为
的变化趋势进行预警预测和优化重构。优化调整
数字孪生流域是以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模
型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理全
过程的数字化映射、智能化模拟，实现与物理流域同步仿真运行、
虚实交互、迭代优化。
中华人民共和国水利部办公厅数字孪生灌区是以物理灌区为单元，时空数据为底座、数
办农水函〔2022〕1163号学模型为核心、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
水利部办公厅关于开展数字孪生灌区
先行先试工作的通知区同步仿真运行、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。
孪生对象：是物理灌区，是一个很复杂的系统全要素?
建设运行全过程?
灌区真实的物理场景
系站
配水
河水箱
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