河南日報客戶端記者 趙力文 通訊員 王美欣
河匯百流，浪潮新起。數位賦能，明珠「智」變。
踏入「十四五」水利高品質發展新階段，面對「智慧水利」「數位孿生流域」的建設要求，作為三門峽水利樞紐管理者的明珠集團，察時代之變，謀發展之機，以「需求牽引、套用至上、數位賦能、提升能力」為遵循，樹立「智慧明珠」總目標，開展數位孿生三門峽水利樞紐建設，大力推進資訊化建設與治黃事業深度融合。
舉團結之力，聚八方之智。近年來，明珠集團按照【數位孿生黃河建設規劃實施方案（2022-2025）】要求，在數位化、智慧化征程上持續深耕，以數位化、網路化、智慧化為主線，以數位化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑，積極融入數位孿生黃河建設版圖，同步將企業資訊化建設和數位化轉型作為落實智慧水利建設的生動實踐和推動企業高品質發展的重要路徑，開展數位孿生水利樞紐建設，為新階段黃河流域水利高品質發展蓄勢賦能。
「智慧大腦」守護黃河安瀾
怎樣才能更好地掌握汛情和工程執行情況，做好防洪排程，確保黃河歲歲安瀾，是明珠集團在建設數位孿生三門峽水利樞紐過程中一直在思考的問題。
按照全河「一盤棋」思路謀局，明珠集團乘「數」而上，集群力、匯眾智，服務於數位孿生黃河流域建設，發揮三門峽的關鍵作用，積極構建完成潼關至三門峽L2級數據底板，助力黃委建設完成了潼關至河口1100多公裏統一的L2級數據底板，並建設完成數位孿生三門峽一期工程。
建設數位孿生三門峽水利樞紐，是透過數位化方式建立三門峽實體工程的孿生「雙胞胎」虛擬動態仿真，借助歷史數據、即時數據、演算法模型等，模擬、驗證、預測、控制三門峽樞紐工程的全生命周期。基於這樣一個復刻、「鮮活」的虛擬孿生體，數位孿生三門峽圍繞防洪排程、工程安全、孿生賦能等角度，從資訊化基礎設施、數據底板、數位孿生平台、套用軟體等方面進行建設。
2021年為適應智慧水利要求，明珠集團積極謀劃，推動形成了【明珠集團資訊化規劃設計報告】。2022年，在以上報告的基礎上，明珠集團同中國電建華東勘測設計研究院開展數位孿生工程建設合作交流，在計畫設計規劃上下功夫，最終形成了【三門峽數位孿生樞紐建設方案】。
2023年6月，三門峽樞紐防禦大洪水演練現場，水庫排程部副經理王海軍熟練地操作著三門峽防汛抗旱指揮排程決策系統，「現在進行預演，利用3D檢視數位化模擬環節，以黃河發生1933年8月的大型洪水為模擬背景，預報入庫潼關站將出現百年一遇大洪水過程，最大洪峰流量27500立方米每秒……」隨著他點選滑鼠，水庫各項關鍵數值和即時畫面躍然於顯示器上。
演示中，當前壩前水位、各防汛設施執行狀況一目了然，同時，透過對樞紐在不同高程水位執行的模擬推演，直觀地顯示了洪水演進、淹沒區域、工程險情等內容，為防汛會商和排程指揮提供了準確的研判依據。
據悉，三維檢視模擬推演只是該系統中最基礎操作，該系統還兼顧了樞紐執行即時資訊、大壩監測、工程資訊、水文分析、沖淤分析、直通監視、線上會商、防汛管理和協同辦公等功能，實作了三門峽庫區淹沒變化的動態展示和樞紐地貌、河網水系、設施裝置、監測站網、固定斷面、水情、工情、泄流、機組執行狀態等資訊的直觀顯示，系統的推廣套用對每年的防汛工作發揮著重要作用。
「有了數位孿生技術的賦能「加持」，也為我們每年的黃河防汛增加了勝利‘籌碼’和底氣。」水庫排程部副經理王海軍說。
如今，從加強「四預」能力著手建成的「防汛抗旱指揮排程系統」透過全方位、全要素、全過程的數位對映和智慧模擬，已充分完成了防汛工作從「不可見」到「視覺化」的數位化智慧轉變，從而實作了在同一平台上對防汛指揮排程等事項的整合化、協同化、閉環化處置，力求在最大程度提前規避風險、提高效益、減少損失，為三門峽水利樞紐工程防汛抗旱、水資源排程、執行管理等提供決策支持與智慧化服務。
「2021年我們對三門峽水利樞紐防汛抗旱指揮排程決策系統進行了最佳化升級，該系統是實作三門峽水利樞紐執行管理矩陣「四全」要素與數位孿生三門峽水利樞紐工程結合的重要系統之一，利用人工智慧、大數據、物聯網和雲端運算等資訊科技，構建出符合實際情況的綜合性防汛智慧化系統，它的建成運用極大程度提升了汛情防禦處置的及時性和精準性，相當於為樞紐裝上了‘智慧大腦’。」生產計劃部的張哂昭介紹道。「整個系統透過即時采集、分類匯總、科學分析、模擬推演等方式，推動水旱災害防禦工作向數位化、網路化、智慧化轉變，為上級決策提供更加可靠的依據。」
得益於數位孿生三門峽水利樞紐平台的套用，水庫工程能夠呈現在現實條件下無法實作的特殊場景，並給出相關分析數據和應對方案，幫助防汛決策者更好地研判水情災情，以應對未來可能發生的各種險情。系統建設在一定程度上保證了數位孿生流域與物理流域互動的精準性、同步性、及時性，為實作防汛「預報精準化、預警超前化、預演數位化、預案科學化」奠定了基礎。
「千裏慧眼」護航明珠安全
讓樞紐工程執行管理更「聰明」、更便捷，也是明珠集團數位孿生平台建設的宗旨所在。
今天的黃河三門峽，無論是大壩監測、工程巡查、庫區測量，都能實作「一鍵直達」，這不僅意味著工作精度和效率的提升，更意味著在資訊科技日新月異的今天，科技正在解鎖這顆黃河「明珠」更多的未知與可能。
「利用大數據精準快速提取與三維曲面測量模型分析方法，我們解決了三門峽庫區數位孿生體上任意點、線、面的高程、距離、面積的測算難題。」水庫排程部的婁書建介紹道。「透過將三門峽入庫流量、水庫水位、機組負荷、閘門啟閉狀態及開度等即時動態要素資訊與三維動態場景的關聯、對映，解決了三門峽水庫即時排程執行過程中水三維仿真動態場景的數位孿生智慧化套用難題。」
大壩安全是三門峽水利樞紐工程執行管理的工作核心，也是必守的安全底線。
樞紐數十種監測計畫，涉及近兩百個監測點位、5萬組監測數據量級，串聯組成了整個大壩的「身體脈絡」。三門峽大壩安全監測數據涉及溫度、壩體及壩基變形、壩基揚壓力、繞壩滲流、左岸山體變形、近壩區變形、大壩裂縫及接縫、大壩沈陷、壩體滲漏等一系列觀測計畫，數據繁多、測點分散。
「以往，僅靠人力觀測，我們需要從壩底到壩頂，從兩岸山體到下遊鋼橋，采集資訊、校核數據，方圓數公裏，開展一次全面監測需長達一周的時間。」負責三門峽大壩觀測工作的陳冬文談起大壩安全監測資訊管理系統的套用十分感慨。「如今，我們在電腦螢幕前就可以輕松地看到一百多個監測點和各種數據，過去需要一周才能完成一整個周期的大壩安全監測，現在僅用幾個小時就可完成觀測並自動生成報告，緊急情況下重要監測點可在五分鐘內完成一次應急監測，有效減輕了我們基層的負擔。」
既能防住每場突發的洪水，也要管好壩體的每一部份——大壩安全監測資訊管理系統好比賦能樞紐工程安全執行的「千裏慧眼」。
在有序開展人工觀測的基礎上，數位孿生三門峽建設完成大壩主體建築物及防汛關鍵機電裝置（含金屬結構）L3級BIM模型建設及工程基礎數據、工程安全監測數據、業務數據融合工作。依托安全監測自動化系統，可即時關註每個監測點，實作了對樞紐建築物的全覆蓋監控，並及時發現和處置安全隱患。
全域虛擬現實靜態化場景、水庫及樞紐核心要素三維即時動態化場景、即時資訊與智慧化服務，為三門峽大壩裝上了「千裏慧眼」，實作了數位化對映的一屏呈現和多種數據的自動采集，為樞紐安全穩定執行提供了前瞻性、科學性、安全性的決策支持。
在2023年黃河汛前調水調沙中，作為黃河「五庫聯調」的關鍵一環，三門峽水庫接力萬家寨水庫下泄水量，並最大程度沖刷小浪底水庫庫尾泥沙，為小浪底水庫人工塑造異重流並排沙出庫提供了強大動力。其中，不乏數位孿生平台的貢獻。
透過數位孿生三門峽水利樞紐，並結合即時采集的監測數據，直觀計算、展示出了不同流量下三門峽水庫的泥沙含量、相關區間河槽泥沙情況、下遊水庫狀況等，為黃河調水調沙提供了有力的決策支撐。
「智慧助手」雲端共同奮進
「您好，歡迎來到明珠集團，我是機器人小禹，現擁有智慧前端、知識互動、科普講解等功能。請問有什麽需要我幫助的嗎？」明珠集團辦公樓大廳內，小禹機器人正向來賓熱情地做著自我介紹和提供幫助。
「為解決三門峽水庫防汛工作強度大、知識範圍廣、指揮決策難等問題，我們依托大數據分析、人工智慧等技術，在原有排程系統的基礎上，進一步開發了‘小禹智慧防汛系統’APP及智慧機器人，讓數位孿生三門峽水利樞紐更為廣泛的普及和套用。」網信中心的趙帥向筆者介紹道。
「‘小禹智慧防汛系統’APP及智慧機器人基於語音辨識、語意分析、大數據等人工智慧技術構建，具備語音問答、綜合查詢、智慧預警、智慧分析等多項功能，可套用在三門峽水庫防汛工作的多個業務環節。」
「小禹智慧防汛系統」APP及智慧機器人是數位孿生三門峽水利樞紐智慧業務套用系統的重要開發成果。圍繞三門峽水庫防汛排程管理業務需求，以大數據分析、人工智慧等技術為手段，整合已有監測資訊，研發面向智慧型手機、平板電腦、智慧機器人等行動終端的，並具備語音互動、綜合查詢、智慧預警、智慧分析等功能的智慧防汛系統，為水庫智慧執行管理提供支撐服務。
自2022年汛期開始，明珠集團防汛職工的手機裏，都裝載了「小禹」APP，從此，防汛工作中利用軟體進行日常監測巡查、資訊上報、資料查詢等。每一項防汛工作環節都有「小禹」的身影。
開啟「小禹」APP，綜合查詢子系統可透過語音或文字輸入方式實作對三門峽水庫及上遊相關站點水庫水情、河道水情、雨情、工情等防汛特征指標及歷史數據的綜合檢索和統計分析；智慧預警子系統可對區域內降雨、水庫及河道水位流量進行即時監控，實作超限告警、降雨預警、水庫預警、河道預警等功能，並將相應警示資訊結果推播至APP套用；智慧分析子系統可實作多站洪水演進、場次洪水分析、水庫調水調沙分析、水庫淹沒範圍、回水分析和降雨同期對比等智慧分析，實作了以數位賦能黃河防汛和水庫排程運用的良好效果。
這位形神兼備、熱情嚴謹的「小禹」不僅成為明珠集團防汛職工每天必看的套用軟體，更是防汛工作中名副其實的「智慧助手」。它不僅為防汛職工增添了兩只巧手、一雙慧眼，還為治黃工作增添了一顆智腦，與防汛職工時刻相伴，共同奮戰在防汛一線，讓他們在工作中再顯神勇，屢創佳績，也為智慧防汛註入了新動能。
大河奔騰，新潮湧動。
從1957年「萬裏黃河第一壩」的先鋒探索到新時代建設幸福河的奮鬥征途，再到演算法藍海裏的數位孿生，一路走來，黃河明珠三門峽不斷激發企業活力、重塑自身優勢、加速創新創效，不斷提升數位化、智慧化水平，在品質、效率、動力上從治水奔向「智」水，為黃河流域生態保護和高品質發展提供有力的智慧支撐和發展驅動。
