Giải mã 'Tháp nước kỹ thuật số' dưới dãy núi Côn Lôn

Nhận thức giám sát lập thể đa chiều + Ánh xạ đôi

Ốc đảo Hotan ở miền nam Tân Cương, tây bắc Trung Quốc, nằm giữa biển cát rộng lớn và những ngọn núi cao chót vót. Dòng sông Karakax uốn lượn lặng lẽ chảy. Tại lối ra của trung lưu con sông dài này, có Dự án Bảo tồn Nước Uluwati.

Dự án Bảo tồn Nước Uluwati đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lũ lụt, sản xuất điện, tưới tiêu, sinh thái và lập kế hoạch trầm tích, bảo vệ sự an toàn của hạ lưu và hạnh phúc của người dân.

'Tháp nước kỹ thuật số' được trao quyền bởi 'bộ não thông minh' dưới Dãy núi Côn Lôn này đang mang lại lợi ích tốt hơn cho người dân.

'Bản sao' của nền tảng song sinh kỹ thuật số của đập vật lý

Ngày xưa, công nhân thủy lợi Tân Cương “đuổi nước” vất vả ở đập và bờ sông. Giờ đây, với thiết bị cảm biến trên khắp thân đập và mặt nước dọc theo đường dây, đập ảo kỹ thuật số được hiển thị theo ba chiều và trực quan trên 'nền tảng Uluwati song sinh kỹ thuật số' trong phòng thông tin của Trung tâm Bảo tồn Nước Uluwati 'sao chép' hoàn toàn con đập vật lý cách đó vài km.

Kết hợp với nhận thức ba chiều đa chiều về 'Bầu trời, Trái đất, Nước và Kỹ thuật', việc tiêu chuẩn hóa và chuẩn hóa các dữ liệu khác nhau bước đầu được hiện thực hóa. Dựa trên công cụ trực quan hóa, việc tổng hợp dữ liệu đa nguồn được thực hiện. Nền tảng song sinh kỹ thuật số được xây dựng để cung cấp nền tảng ứng dụng trực quan và tương tác để đưa ra quyết định toàn diện. Tập trung vào 'bốn dự báo', những đột phá được khám phá trong việc ứng dụng nhận thức tình huống, điều độ kiểm soát lũ, an toàn kỹ thuật, trí tuệ video AI, v.v., để hỗ trợ việc điều độ chính xác, quản lý tinh tế và ra quyết định khoa học của dự án.

Nhận thức tình huống: Tích hợp toàn diện các trạm thủy văn hiện có, giám sát an toàn, điều kiện nước hồ chứa, sản xuất điện, giám sát video và dữ liệu giám sát khác, dựa trên việc xây dựng cơ sở dữ liệu, quản trị dữ liệu đa chiều, thu thập thông tin của các trung tâm bảo tồn nước và các yếu tố thượng nguồn và hạ nguồn, sử dụng động cơ đôi để mô phỏng và hiển thị thông tin đa chiều, hiện thực hóa tổng quan trên một màn hình của dự án và cung cấp hỗ trợ dữ liệu cho các quyết định điều độ.

Công văn phòng chống lũ Dự báo công văn phòng chống lũ tích hợp hai dự báo: mô hình dự báo lũ trong mùa lũ và mô hình dự báo dòng chảy vào trạm thượng lưu, bổ sung ưu điểm cho nhau và có thể xử lý bằng cảnh báo SMS khi vượt quá cảnh báo. Nó có thể tự động lập kế hoạch lập kế hoạch, so sánh sự khác biệt trong quy trình xả lũ và thay đổi kiểm soát mực nước hồ chứa của nhiều kế hoạch, chọn và điều chỉnh kế hoạch tối ưu, đồng thời tiến hành diễn tập mô phỏng để phân tích và nắm bắt trực quan các hiệu ứng lập kế hoạch dự kiến. Chức năng kế hoạch tích hợp có thể nhanh chóng hướng dẫn các cấp độ ứng phó khác nhau và xử lý các biện pháp và quy trình xử lý.

An toàn kỹ thuật dựa trên dữ liệu giám sát lịch sử và thời gian thực như giám sát bên trong và bên ngoài đập, giám sát và đánh giá động đất. Nền tảng tự động gọi các mô hình chuyên nghiệp để dự đoán hồi quy thống kê giám sát đập, dự báo quy trình lập kế hoạch đập và dữ liệu giám sát an toàn trong một khoảng thời gian nhất định trong tương lai, đồng thời xác định các khu vực giám sát an toàn bất thường thông qua dữ liệu toàn diện và phân tích phần tử hữu hạn, giúp người ra quyết định nắm bắt tình hình an toàn đập trong tương lai, hỗ trợ lập kế hoạch kỹ thuật và đảm bảo vận hành an toàn các dự án trung tâm.

Video AI theo dõi và ghi lại quỹ đạo của con người và phương tiện thông qua hình ảnh nhiệt, nhận dạng có cấu trúc, điện toán biên siêu não và các công nghệ khác, nhận dạng sự xâm nhập bất thường, cảnh báo được phân loại, đồng thời cải thiện khả năng giám sát ban đêm và cảnh báo an ninh thông minh. Nhận dạng AI mực nước được thực hiện dựa trên thuật toán mạng nơ-ron tích chập, cung cấp khả năng sao lưu giám sát và so sánh đa kênh đối với dữ liệu chính về hoạt động của trung tâm bảo tồn nước.

'Phô trương' trong ứng dụng thực tế

Công trình song sinh kỹ thuật số của Trung tâm bảo tồn nước Uluwati đang 'thể hiện' trong ứng dụng thực tế, giúp vùng đất này tạm biệt nỗi lo thiếu nước và kiểm soát lũ lụt, đồng thời không ngừng tiếp thêm sinh lực cho sự phát triển của địa phương

Hỗ trợ hiệu quả các quyết định lập kế hoạch kiểm soát lũ lụt

Trên nền tảng song sinh kỹ thuật số, sự kết hợp giữa dữ liệu không gian địa lý và dữ liệu đa nguồn như mô hình BIM, dữ liệu giám sát lịch sử và thời gian thực giúp hiện thực hóa việc lập bản đồ thời gian thực của các dự án vật lý và dự án song sinh. Cảnh trực quan ba chiều hiển thị trực quan dự báo lũ, xem trước và tối ưu hóa kế hoạch lập lịch lũ, đồng thời cung cấp các kế hoạch ứng phó khẩn cấp để hỗ trợ hiệu quả các quyết định lập kế hoạch kiểm soát lũ. Sử dụng robot đo lường và điều hướng Beidou để định vị chính xác, việc giám sát thời gian thực tự động ở cấp độ milimet về biến dạng bề mặt của đập và độ dốc được thực hiện. Thông qua nhận thức và phân tích đa chiều của hơn 400 điểm giám sát trong và ngoài, người quản lý luôn có thể 'biết được điểm mấu chốt' về tình trạng an toàn của dự án. Tư duy mấu chốt là điều phối mùa lũ và tình hình xây dựng, đồng thời phát huy tối đa vai trò của dự án trong việc kiểm soát lũ lụt và quy hoạch tài nguyên nước.

Sử dụng công nghệ này, có thể tiến hành phân tích thống kê dựa trên nhu cầu nước của khu vực tưới, điều chỉnh dịch vụ cấp nước kịp thời và sử dụng tài nguyên nước một cách 'chính xác'. Nguồn cung cấp nước tưới nông nghiệp năm 2024 là 1,789 tỷ mét khối, vượt nhiệm vụ cấp nước hàng năm là 1,576 tỷ mét khối. Trong thời kỳ tưới xuân, các hồ chứa đã cung cấp tổng lượng nước tưới là 507 triệu m3, trong đó các hồ tăng cường cung cấp nước thêm 99,14 triệu m3, nhiều hơn 147 triệu m3 so với lượng nước dự kiến ​​cấp. Trong thời kỳ tưới mùa đông, các hồ chứa đã cung cấp tổng lượng nước tưới là 134 triệu mét khối, trong đó các hồ chứa tăng lượng nước cung cấp thêm 34,01 triệu mét khối, nhiều hơn 48 triệu mét khối so với kế hoạch chuyển nước. Số lần tưới lúa mì vụ đông đã tăng lên gấp 5 lần, mang lại dịch vụ đảm bảo mạnh mẽ cho các diện tích tưới được tưới tối đa, đảm bảo an ninh lương thực và tăng thu nhập cho nông dân.

Do hàm lượng trầm tích cao của sông Karakax và tình trạng bồi lắng nghiêm trọng của hồ chứa trong mùa lũ, dữ liệu cảm biến kép kỹ thuật số được kết hợp để dự báo và diễn tập, đồng thời chọn thời điểm đỉnh lũ để hạ thấp mực nước hồ chứa, rút ​​ngắn khoảng thời gian và sử dụng mực nước thấp và dòng chảy lớn để xả và xả cát. Vào năm 2024, 12,159 triệu mét khối cát sẽ được thải ra, tác động của việc xả cát và giảm phù sa là rõ ràng, giúp tăng hiệu quả khả năng tích trữ có lợi của hồ chứa và cải thiện hiệu quả khả năng đảm bảo tưới tiêu và cấp nước của hồ chứa. Trong bước tiếp theo, chúng tôi sẽ cải thiện cơ sở và thiết bị cảm biến mặt trước, nền tảng và mô hình song sinh kỹ thuật số, ứng dụng kinh doanh thông minh và bảo vệ an ninh mạng của Trung tâm bảo tồn nước Uluwati trên cơ sở những thành tựu hiện có, đồng thời nâng cao hơn nữa khả năng giám sát đa chiều của 'bốn dự đoán' thông minh và khả năng ra quyết định quản lý để cung cấp sự đảm bảo an ninh nước mạnh mẽ cho sự phát triển chất lượng cao của Tân Cương.