Entschlüsselung des „Digitalen Wasserturms“ unter den Kunlun-Bergen

Mehrdimensionale stereoskopische Überwachungswahrnehmung + Zwillingskartierung

Die Hotan-Oase im Süden von Xinjiang im Nordwesten Chinas liegt eingebettet zwischen dem riesigen Sandmeer und den hoch aufragenden Bergen. Der gewundene Karakax-Fluss fließt ruhig. Am Ausgang des Mittellaufs dieses langen Flusses befindet sich das Uluwati Water Conservancy Project.

Das Uluwati Water Conservancy Project spielt eine wichtige Rolle beim Hochwasserschutz, der Stromerzeugung, der Bewässerung, der Ökologie und der Sedimentplanung und schützt die Sicherheit der flussabwärts gelegenen Gewässer und das Glück der Menschen.

Dieser „digitale Wasserturm“, der durch das „intelligente Gehirn“ unter den Kunlun-Bergen betrieben wird, kommt den Menschen besser zugute.

„Nachbildung“ der digitalen Zwillingsplattform des physischen Staudamms

In der Vergangenheit „jagten“ die Wasserschutzarbeiter von Xinjiang am Damm und am Flussufer hart nach Wasser. Da nun die Sensorausrüstung überall auf dem Dammkörper und der Wasseroberfläche entlang der Linie verteilt ist, „replizierte“ der digitale virtuelle Damm, der dreidimensional und intuitiv auf der „Digital Twin Uluwati-Plattform“ in der Informationshalle des Uluwati Water Conservancy Hub angezeigt wird, den physischen Damm einige Kilometer entfernt vollständig.

Kombiniert mit der mehrdimensionalen dreidimensionalen Wahrnehmung von „Himmel, Erde, Wasser und Technik“ werden zunächst die Standardisierung und Normalisierung verschiedener Daten realisiert. Basierend auf der Visualisierungs-Engine wird eine Datenaggregation aus mehreren Quellen realisiert. Eine digitale Zwillingsplattform soll eine visuelle und interaktive Anwendungsplattform für umfassende Entscheidungsfindung bieten. Mit Schwerpunkt auf den „vier Prognosen“ werden Durchbrüche in der Anwendung von Situationsbewusstsein, Hochwasserschutzeinsatz, technischer Sicherheit, Video-Intelligence-KI usw. untersucht, um den präzisen Einsatz, ein verfeinertes Management und die wissenschaftliche Entscheidungsfindung des Projekts zu unterstützen.

Situationsbewusstsein: Umfassende Integration bestehender hydrologischer Stationen, Sicherheitsüberwachung, Wasserzustand des Reservoirs, Stromerzeugung, Videoüberwachung und anderer Überwachungsdaten, basierend auf dem Aufbau der Datenbank, mehrdimensionaler Datenverwaltung, Sammeln von Informationen von Wasserschutzzentren sowie vor- und nachgelagerten Elementen, Verwenden der Doppelmaschine zur Simulation und Anzeige mehrdimensionaler Informationen, Erstellen eines Überblicks über das Projekt auf einem Bildschirm und Bereitstellung von Datenunterstützung für Dispositionsentscheidungen.

Hochwasserschutz-Versandprognose Die Hochwasserschutz-Versandprognose integriert zwei Prognosen: die Hochwassermodellvorhersage während der Hochwassersaison und das Zuflussvorhersagemodell für den stromaufwärts gelegenen Bahnhof, die sich gegenseitig ergänzen und bei Überschreitung der Warnung per SMS-Alarm behandelt werden können. Es kann automatisch Planungspläne erstellen, die Unterschiede in den Prozessen des Hochwasserabflusses und Änderungen der Wasserstandskontrolle des Reservoirs mehrerer Pläne vergleichen, den optimalen Plan auswählen und anpassen sowie Simulationsproben durchführen, um die erwarteten Planungseffekte intuitiv zu analysieren und zu erfassen. Mit der integrierten Planfunktion lassen sich unterschiedliche Reaktionsstufen schnell steuern und Entsorgungsmaßnahmen und -prozesse abwickeln.

Die technische Sicherheit basiert auf historischen und Echtzeit-Überwachungsdaten wie der internen und externen Überwachung des Staudamms, der Erdbebenüberwachung und -bewertung. Der Hintergrund ruft automatisch professionelle Modelle für die statistische Regressionsvorhersage der Staudammüberwachung auf, prognostiziert den Staudammplanungsprozess und Sicherheitsüberwachungsdaten für einen bestimmten Zeitraum in der Zukunft und identifiziert anormale Sicherheitsüberwachungsbereiche durch umfassende Daten- und Finite-Elemente-Analyse. Dies hilft Entscheidungsträgern, die zukünftige Staudammsicherheitssituation zu erfassen, die technische Planung zu unterstützen und den sicheren Betrieb von Hub-Projekten sicherzustellen.

Video-KI verfolgt und zeichnet die Flugbahn von Personen und Fahrzeugen mithilfe von Wärmebildkameras, strukturierter Erkennung, Super-Brain-Edge-Computing und anderen Technologien auf, realisiert die Erkennung abnormaler Einbrüche, abgestufte Alarme und verbessert die Nachtüberwachung und intelligente Sicherheitswarnfunktionen. Die KI-Erkennung des Wasserstands wird auf der Grundlage des Faltungsalgorithmus eines neuronalen Netzwerks realisiert, der einen Mehrkanalvergleich und eine Überwachungssicherung der Schlüsseldaten des Betriebs des Wasserschutzzentrums ermöglicht.

„Angeben“ in der Praxis

Der digitale Zwillingsbau des Uluwati Water Conservancy Hub „zeigt“ sich in der praktischen Anwendung, ermöglicht es diesem Land, sich von den Sorgen um Wasserknappheit und Hochwasserschutz zu verabschieden, und verleiht der lokalen Entwicklung ständig neue Dynamik

Effiziente Unterstützung bei Planungsentscheidungen für den Hochwasserschutz

Auf der Digital-Twin-Plattform ermöglicht die Fusion von Geodaten und Multi-Source-Daten wie BIM-Modellen, Echtzeit- und historischen Überwachungsdaten eine Echtzeitkartierung von physischen Projekten und Zwillingsprojekten. Die dreidimensionale visuelle Szene zeigt intuitiv die Hochwasservorhersage, die Vorschau und Optimierung des Hochwasserplanungsplans an und bietet Notfallpläne, um Planungsentscheidungen für den Hochwasserschutz effizient zu unterstützen. Mithilfe von Beidou-Navigations- und Messrobotern zur präzisen Positionierung wird die automatische Echtzeitüberwachung der Oberflächenverformung des Damms und der Böschung auf Millimeterebene realisiert. Durch die mehrdimensionale Wahrnehmung und Analyse von mehr als 400 Überwachungspunkten innerhalb und außerhalb können Manager jederzeit „das Endergebnis“ des Projektsicherheitsstatus kennen. Das Endergebnis-Denken koordiniert die Hochwassersaison und die Bausituation und maximiert die Rolle des Projekts beim Hochwasserschutz und der Wasserressourcenplanung.

Mithilfe dieser Technologie können statistische Analysen auf der Grundlage des Wasserbedarfs des Bewässerungsgebiets durchgeführt, Wasserversorgungsdienste zeitnah angepasst und Wasserressourcen „präzise“ genutzt werden. Die landwirtschaftliche Bewässerungswasserversorgung beträgt im Jahr 2024 1,789 Milliarden Kubikmeter und übersteigt damit die jährliche Wasserversorgungsaufgabe von 1,576 Milliarden Kubikmetern. Während der Frühjahrsbewässerung stellten die Stauseen insgesamt 507 Millionen Kubikmeter Bewässerungswasser zur Verfügung, wovon die Stauseen die Wasserversorgung um 99,14 Millionen Kubikmeter erhöhten, 147 Millionen Kubikmeter mehr als die geplante Wasserversorgung. Während der Winterbewässerung stellten die Stauseen insgesamt 134 Millionen Kubikmeter Bewässerungswasser zur Verfügung, wovon die Stauseen die Wasserversorgung um 34,01 Millionen Kubikmeter erhöhten, 48 Millionen Kubikmeter mehr als die geplante Wasserumleitung. Die Anzahl der Winterweizenbewässerungen wurde auf das Fünffache erhöht und bietet starke Garantieleistungen für Bewässerungsflächen, um so viel wie möglich zu bewässern, die Ernährungssicherheit zu gewährleisten und das Einkommen der Landwirte zu erhöhen.

Angesichts des hohen Sedimentgehalts des Karakax-Flusses und der starken Verschlammung des Stausees während der Hochwassersaison werden die Erfassungsdaten des digitalen Zwillings für Vorhersagen und Proben kombiniert und der Zeitpunkt des Hochwassergipfels ausgewählt, um den Wasserspiegel des Stausees zu senken, den Zeitraum zu verkürzen und einen niedrigen Wasserstand und einen großen Durchfluss zum Spülen und Ablassen von Sand zu nutzen. Im Jahr 2024 werden 12,159 Millionen Kubikmeter Sand abgelassen, und die Wirkung der Sandableitung und Schlammreduzierung ist offensichtlich, was die vorteilhafte Speicherkapazität des Stausees wirksam erhöht und die Bewässerungs- und Wasserversorgungsgarantiekapazität des Stausees wirksam verbessert. Im nächsten Schritt werden wir die Front-End-Sensorgeräte und -Einrichtungen, digitale Zwillingsplattformen und -modelle, intelligente Geschäftsanwendungen und den Netzwerksicherheitsschutz des Uluwati Water Conservancy Hub auf der Grundlage der bestehenden Errungenschaften verbessern und die mehrdimensionalen Überwachungsfunktionen der intelligenten „Vier Vorhersagen“ und Managemententscheidungsfunktionen weiter verbessern, um starke Wassersicherheitsgarantien für die qualitativ hochwertige Entwicklung von Xinjiang zu bieten.