數字孿生守護黃河安瀾

陳燕奇

2023 年，河南黃河數字孿生建設的“大明星”當數馬渡黃河邊的一塊“小石頭”。2022 年年底，水利部部長李國英對其點贊，使得這塊“小石頭”迅速火出圈。其先后亮相中央電視臺《朝聞天下》、第18 屆世界水資源大會，并在數字孿生水利建設現場會上再獲李國英部長肯定，多次被新華社、《中國水利報》《河南日報》報道……它就是裝置了多種傳感器、能第一時間感知壩岸險情的“智能石頭”。

這僅僅是河南黃河河務局數字孿生黃河建設成果的一個縮影。

數字孿生黃河建設是黃河流域水利高質量發展的有力驅動和支撐，也是實現河南黃河保護治理現代化的必由之路。2023 年，按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”的總體要求，河南黃河河務局黨組整體謀劃、統一部署，初步建成“全域智能感知、高速互聯互通、統一共享平臺、智慧業務應用”的數字孿生體系，給黃河裝上了“智慧大腦”。

布局先行?構建智能高效感知網絡

數字孿生黃河是利用數字技術，實時監測、模擬黃河的運行狀態，從而預測黃河的一舉一動。而在這個過程中，數據是基礎，也是關鍵。

2023 年，河南黃河河務局全面鋪開“五級四線”全覆蓋建設，監測感知點位布局不斷優化，扁平化的新型感知網絡貫通大河，成為河南黃河監測數據匯聚的重要載體。

在711 千米的黃河兩岸布設804 處視頻點、26 處高空攝像頭，在86 道壩岸上布設根石走失監測設備，重點河段安裝水尺44 處、智能語音警示系統220 處，全方位實時監測河道、工程等動態，是工程險情的“偵察兵”。

在馬渡、趙口2 處工程部署全天候、全自動河道巡查預警機，配合95 架無人機，開展常態化河道巡查，高空視野俯瞰河勢變化、工程搶險情況，既是“千里眼”，又是“順風耳”。

部署河南黃河云視訊平臺，接入終端171 臺（套），實現“1+6+26+N”視頻會議實時召開，發揮指揮中樞作用。

多項技術疊加優化，共同打造河南黃河信息敏銳感知的“末梢神經”。

重點突破?強化重大問題和關鍵技術攻關

數字孿生黃河的建設道路并非一帆風順，根石出險態勢預判、復雜環境下壩前水深測量效率低等問題長期困擾著工作人員。

2023 年，河南黃河河務局聚焦黃河重大應用問題和技術難題，組建科技創新團隊，激發科技人才創新活力，科研攻關取得一系列突破。

重點項目黃河工情險情全天候監測預警系統不斷優化升級，增加信息感知功能，提升綜合預判預警能力，解決了根石狀態難以及時跟蹤、出險態勢難以預判的難題。

研制“黃河智能半潛式測量艇”，一站式解決了多泥沙河流水下地形、水壓力、含沙量等信息采集難題，填補了智能半潛測量的空白。

“天眼巡河智能化監控平臺”有機融合智能分析算法與前端設備，實現了以報警為核心的人工智能研判功能。

“特殊環境高排架渡槽小斷面渠道施工技術研究”“折疊式拋石排的研制與應用”有效解決施工難題。

一系列關鍵技術的突破，助力河南黃河河務局在治理能力和治理體系數字化轉型的道路上邁出堅實步伐。

應用為王 加速治河業務“數智化”轉型

再好的技術也要落地，數字孿生技術如果不能應用到黃河保護治理實際中，就只是空中樓閣。

2023 年，河南黃河河務局深化數字孿生技術和黃河保護治理業務融合，持續優化完善河南黃河智慧應用體系，1 個“四預”一體化平臺、1 個河務通App以及N 項業務應用，打破時間、空間和系統之間的壁壘，實現多條線和多系統共享應用，共同構成河南黃河智慧應用體系，加速推進防汛、建管、水調等業務的數字化轉型。

“天空地河”一體化的信息感知網初步建成，“五級四線”全覆蓋實時采集河南黃河灘區、工程、堤防等動態數據，為數字孿生平臺提供穩定、全面、準確的數據支撐。

建設基于河南黃河大數據的工程安全指數動態評價系統，動態掌握河南黃河段193處工程、5606 道壩垛實時安全狀態，實現險情早關注、防守重點早布防。

以“智能石頭”為核心的黃河工情險情全天候監測預警系統，與黃河馬渡段典型場景融合應用，實時掌握壩岸根石狀態，實現“搶早、搶小、搶住”的險情預防目標。

基于數據互聯互通的智慧管理系統（河務通App），打破單位和部門條塊界限，工程數據、業務數據一次采集錄入，實現汛情直報、指令直達，有效支撐汛期險情“預警—核實—上報—決策—處置”的線上閉環管理。

河南黃河“四預”一體化平臺，貫通氣象、水文、雨情、水情等信息，一屏掌控防汛監測、感知、巡查、防守等重點信息。

河南黃河數字孿生建設實現了全要素、全數據在各系統、各平臺有機聯動，有力驅動了黃河保護治理業務流程再造、工作模式創新。

2023 年，河南黃河數字孿生建設成績亮眼：3 項成果入選水利部數字孿生流域建設先行先試優秀應用案例；5 項入選黃委優秀應用案例；榮獲黃委科學技術獎12 項，其中1 項獲一等獎，獲獎數量居全河之首，并包攬首次設立的科學普及獎。與山西黃河河務局開展信息化共建工作，河務通App、“智能石頭”等一批可復制、可推廣、可借鑒的優秀建設成果在山西黃河落地開花。積極爭取地方支持，加強河地融合，推進小花間（小浪底至花園口區間）暴雨洪水監測預警系統一期順利落地，創新驅動高質量發展交出精彩答卷。

大河科技翻涌，數字智慧賦能。下一步，河南黃河數字孿生建設將堅持以“管用、實用、好用”為導向，強化頂層設計，深化新一代信息技術與黃河保護治理業務的融合，織密數字感知網，強化數據及應用的共享整合，做大做強河務通App，優化完善“四預”平臺，加強一線及各級業務系統應用，提升業務數字化場景、智慧化模擬、精準化決策能力，為河南黃河保護治理事業提供強大“數智”支撐。