物联网 AI 助力水文现代化建设方案

Content 水文现代化行业背景01 总体设计&系统架构 02 物联网+现代水文 03 AI+现代水文 04 目录 05 智慧水利发展大背景 一、治水方针：习近平总书记提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水方针，对水利工作赋予新内涵、新任务、新要求。 二、部委策略：鄂竟平部长明确了“水利工程补短板、水利行业强监管”的工作总基调。 三、水文现代化：为贯彻落实水利工作总基调，水利部要求加快提升水文现代化水平，并于2019年9月印发《水文现代化建设技术装备有关要求》。 u2018 年 2 月，水利部印发了《 加快推进新时代水利现代化的指导意见》 （水规计〔 2018〕 39 号） , 提出要建设全要素动态感知的水利监测体系、高速泛在的水利信息网络、高度集成的水利大数据中心，大幅提升水利信息化、智能化水平。 u2019 年 7 月， 水利部印发《 加快推进智慧水利指导意见》 （水信息〔 2019〕 22 号），细化实化建设措施，保障《 智慧水利总体方案》 的落地见效。 水文发展现状 q水文经历了人工采集、自动测报、对象和过程数字化等发展过程，目前正朝着水文现代化的目标发展。 技术背景 q算力、数据、算法和互联互通能力飞速发展 Content 水文现代化行业背景01 总体设计&系统架构 02 物联网+现代水文 03 AI+现代水文 04 目录 05 建设目标 水文现代化是通过 智能感知+物联网、互联网(移动)+大数据分析、云计算+业务模型、人工智能+智慧应用等高新技术手段，实现信息技术与水文业务的深度融合。 水文现代化的目标 通过构建 透彻感知、全面互联、智能分析、智慧应用、泛在服务、智慧运维的现代化水文体系，提高水灾害防御能力，优化水资源管理、保障工程安全、改善生态环境、服务社会经济发展。 总体设计 以解决水文行业实际问题为导向，以水文大脑为核心，通过”1+4+N+1”模式提现代水文泛在服务 打造“1+4+N+1”水文现代化创新体系、智慧水文应用驱动新模式 系统架构 p云、网、端 利用物联网+云平台方式，实现端到端的应用 p大平台 建立大数据中心，实现业务整合应用 p微服务 模块化应用开发 Content 水文现代化行业背景 01 总体设计&系统架构 02 物联网+现代水文 03 AI+现代水文 04 目录 05 大感知 — 建立全要素、全过程、多层次的天空地立体感知体系 物联网一体化雨量站-低成本、低功耗、精度高、免维护 基于NB-IoT、设备和雨量筒集成一体，开发的物联网一体化雨量站，能够实现对当地降水量进行24小时无间断实时自动监测采集、预警、上报，通过及时远程监控，处理突发水雨情等情况，为当地防汛抗旱减灾工作提供有力技术保障。 产品特色： u低成本，采用低功耗物联网（NB-IoT）网络传输，20元/年的低资费；u低功耗，内置锂电池，无需外部供电，可以持续使用2年以上；u易施工，只需要固定一个雨量筒即可，省去大量的工程费用；u兼容性强，遥测站升级的情况，可以直接利用现有的雨量筒，直接安装即可；u精度高，实时精准监测降雨量，并及时预警，可及时处理各种突发情况。 智能水位图像识别系统 基于智能化摄像头，采用AI技术和深度学习模型，依托海量的、高质量的训练数据，打破传统水位测量方式的瓶颈，自动处理大量的水文监测视频、图像文件，通过处理、分析和理解，实现对水位智能识别和分析，提供包括自动监视、阈值设置、自动判断和智能告警等服务。 产品特色： u无需水位传感器，仅基于断面视频，实现人工智能识别水尺信息，水位滤波；u多根水尺自动选定跟踪，选择最合适的水尺识别；u水位识别的同时，还可进行河流状态、浑浊程度、漂浮物分析；u施工简单，无需靠近水面，大大简化施工，降低土建成本；u中心远程全监管，实现现场零操作。 一体化水位站 一体化水文站是针对水利行业开发的一款智能遥测终端，内部具有高性能的微处理器，可以完成数字、模拟信号采集、最值转换和滤波处理、数据存储、无线数据传输、接口丰富等功能。 ü费用低，20元/年的低资费；ü内置锂电池，无需外接铅蓄电池；ü施工简单，节约工程费用；ü采用低功耗物联网（NB-IoT）网络传输；ü能够集成市面上主流的水位传感器。 一体化地下水监测站 一体式地下水监测仪是集采集、存储、通信和远程管理等功能于一体的智能遥测数字终端。 产品特色： ü低功耗，电池供店可使用4年以上ü支持手机App现场管理设备；ü支持GSM、GPRS、4G 以及 NB通讯网络；ü精度高（<±0.05%F.S），稳定性强（ <0.05%F.S/年 ）；ü防水等级调高（IP68）； 雷达波测流系统-测流稳定、远程控制、过程跟踪 雷达波测流系统，利用多普勒频移效应原理，仪器发送固定频率雷达波，斜向射到水面，反射回来的雷达波产生多普勒频移信息被仪器接收，通过频差计算出水面流速。结合河道断面信息，根据实时水位，用水利数学模型采取流速面积法来计算断面流量。 产品特色： 具有非接触式测量技术应急监测工作效率高洪水中测量仪器无受损风险测量剖面深度范围大对较高含沙量河流适用性较好 小艾智能机器人-听得懂、看得清、说得明、动作可控、交互自然 基于智能机器人在语音交互、微秒人脸识别、仿生动作模拟、自主避让、地图创建、智能控制中枢方面的关键技术特点，深入分析水利各项业务融合利用AI技术，打造具有听得懂、看得清、说得明、动作可控、交互自然的一体化的多终端的水利小艾机器人产品家族。 主要功能： 数据统一汇聚平台 数据统一汇聚平台特点： u统一接收u统一过滤u统一计算u统一入库u统一管理u兼容80%遥测设备u遥测数据全覆盖 数据统一汇聚平台 数据统一汇聚平台功能： u数据接收汇聚平台功能:u异常数据自动告警u上报率、及时率、完整率统计u智能识别u智能接收u实时计算u实时告警 Content 水文现代化行业背景01 总体设计&系统架构 02 物联网+现代水文 03 AI+现代水文 04 目录 05 AI模型库 – 多源融合降雨面分析（降雨异常数据分析） AI模型库 – 基于机器学习的洪水预报 AI模型库 – 基于机器学习的洪水预报 AI模型库 – 数据自动分析 1、洪水自动提取2、特征值自动分析3、洪水自动分类4、相似洪水分析5、异常数据分析 AI模型库 – 多源融合分析、数据趋势预测 模 型 设 计 1.流域自动分析2.预报方案构建3.历史数据整理4.模型参数率定5.获取降雨预报6.洪水自动预报7.预报成果优选8.河道洪水演进 1.三水源蓄满产流模型2.三水源滞后演算汇流模型3.降雨径流相关图模型4.马斯京根汇流模型5.地貌单位线模型6.双超产流模型7.双超汇流模型… AI模型库 – 水动力学模型 1.Flow-3D模型2.Mike模型3.Hec-Ras模型4.河道水动力过程7.溃坝模拟 AI模型库 – 水动力学模型 1.Flow-3D模型 2.Mike模型 3.Hec-Ras模型 4.河道水动力过程 7.溃坝模拟 AI模型库 – 水库调度（单库、水库群调度，闸阀调度） 1、遗传算法 ü并行多点搜索ü自组织ü自适应ü自学习 2、机器学习 ü随机梯度下降ü近端梯度方法ü同步梯度下降 AI模型库 – 水污染扩散分析 B U N - S W A T 1.非点源污染模拟 2.河流水污染模拟 AI模型库 – 水灾害分析 水 灾 害 分 析 1.专业分析工具 Ø涨率过程分析Ø相似台风分析Ø历史洪水分析Ø暴雨洪水分析Ø上下游对比分析Ø60+分析工具 2.个性化配置 Ø常用功能入口Ø关注站设置Ø专题会商分析 AI模型库 – 水环境分析 水 环 境 分 析 1.地表水评价2.湖库营养状态评价3.地下水水质评价4.水源地水质评价5.水质变化趋势分析6.水功能区水质达标评价7.水域纳污能力计算 AI模型库 – 水资源分析 水 资 源 分 析 创新水资源管理模式，提高水资源管理能力和管理效率 1.超采区域分析2.蓄变量分析3.同比、环比蓄变量变化分析4.可供水量预测5.取用水变化分析