通用型水库洪水全过程预演仿真模型构建技术

水库洪水全过程预演仿真模拟是水利工程防灾减灾领域的重要研究方向,模型是支撑预演仿真模拟的核心,也是构建现代化水库运行管理矩阵重要的支撑技术。从水库洪水灾害链演化过程出发,围绕上游洪水形成过程、库坝区洪水控制过程以及下游洪水演进过程三个阶段,从水库上游的水文产汇流模拟,坝址区域的水库洪水调度模拟、大坝安全性态综合模拟、溃坝过程模拟,以及水库下游的洪水演进模拟、致灾后果分析等角度出发,探讨了各环节的研究近况,梳理了当前各环节模型构建的主要技术和存在问题。围绕当前构建现代化水库运行管理矩阵中对洪水预演仿真模型的需求和建设现状,总结分析了目前平台模型构建运用过程中存在的模型整体性规划不足、缺乏模型和模拟标准、各模型衔接困难等问题。结合工程实践,从加强顶层设计、统一建设标准、模型计算微服务部署等方面提出平台模型构建建议,并对下一步研究进行了展望。

南水北调中线输水调度预演系统研发及应用

南水北调中线输水调度仿真预演是精准化调度决策的基础。针对中线输水线路长、控制闸门多、运行工况复杂等调度难点,开发了数字孪生南水北调中线输水调度仿真预演平台,构建了水情数据智能清洗模型、自主学习训练模型、总干渠一维恒定流和非恒定流精准模拟模型、典型建筑物局部三维水力仿真简易模型等,实现对任意设定工况下水力调控方案效果的精准仿真,形成有效的调度预案。预演平台具备较强的灵活性和通用性,方便用户自由模拟不同时空尺度下的各类运行工况,可适应入流和出流等边界条件的变化。系统具有自主学习能力,能够随着监测数据的积累,不断自动完善计算模型参数和结构,提高计算精度。南水北调中线输水调度预演系统为安全高效输水调度提供有力的技术支撑。

电力调度数据网的网络仿真研究

针对实际的电力调度数据网开展风险过大或现实不存在场景的研究是极其困难的,为此探讨了网络仿真技术的解决方法。以某供电局电力调度数据网的建模仿真为例,介绍一种基于OPNET的电力调度数据网的仿真模型建立方法,以及基于该仿真模型进行的网络故障失效仿真、新业务上线仿真预演和网络扩容仿真等场景的研究方法;最后分析了采用本文方法建立的调度数据网仿真系统的可信度。

一种电能计量检定配送智能计划系统设计与实现

为确保"大营销"体系高效运转,提升电能计量工作质量和运行效率,进行电能计量检定配送智能计划系统设计。电能计量检定配送智能计划系统的架构设计包括应用架构设计、物理架构设计和技术架构设计,系统主要包含6大功能模块,生产指标管理模块、基础信息管理模块、计划生成模块、计划预演模块、计划调优模块、生产方案管理。计划管理平台生产环境集中部署在电力信息内网,通过weblogic proxy实现电能计量检定配送资源的负载均衡调度,采用基于组件的多层架构实现系统应用软件开发,在Matlab仿真环境下进行计划仿真预演验证生产计划的可执行性以及执行过程中的风险度。系统使用结果表明,该电能计量检定配送智能计划系统能有效实现电能计量检定配送和调度,准确性好,稳定性高。

面向生产线全生命周期的数字孪生模型应用

针对传统生产方式存在的管理成本大,生产效率低的问题,为实现智能化生产,设计了基于数字孪生技术的生产线全生命周期管理应用框架。首先基于物理生产线的多元数据,通过建模技术构建了生产线数字孪生模型,分别从生产线的规划阶段、调试阶段、运行阶段,为物理实体生产线提供仿真预演分析、连通调试、生产状态监控、数据可视化等服务。通过孪生模型对实际生产线的规划到运行阶段进行指导和改进,使企业生产线平衡率提高了6.84%,年产量增加了792件,结果表明该方法有效。

数字孪生周公宅-皎口梯级水库防洪“四预”应用

响应宁波市智慧水利建设,落实数字孪生工程建设先行先试工作,提高水库防汛调度能力、工程运行管理水平和综合决策水平,开展了数字孪生周公宅-皎口梯级水库建设,通过构建数字孪生平台和防洪“四预”业务应用,对梯级水库及下游影响区进行预报、预警、预演、预案全过程闭环模拟,在防汛防台、洪水风险应对等多种场景下为水库防洪形势分析、洪水作业预报、调度方案制定、下游人员避险转移等提供技术支撑,为大型水库工程数字孪生建设提供思路。

基于数字孪生的周公宅水库防洪“四预”系统构建与应用

以构建数字孪生流域、开展智慧化模拟、支撑精准化决策为实现路径,利用“空天地”一体化空间数据底板、多维智能感知、专业模型网格数据和计算结果等几类多源异构数据进行数据汇聚和融合,采用WebGL孪生引擎进行可视化展示,构建数字孪生流域;聚焦流域防洪数字化场景,通过山区集总式水文和洪水演进模型对洪水过程进行预报和模拟,形成包括预报调度一体化、区域联防预警一体化、模拟仿真预演、决策建议方案等功能的“四预”孪生系统。以周公宅水库为研究对象,探索具有水库工程的中小流域数字孪生建设的相关关键技术和应用场景构建,以期为其他中小流域的水库防洪“四预”系统提供建设思路和案例参考。

综采跟机工艺数字孪生系统架构与关键技术

针对综采自动化跟机工艺设计和参数调试成本高、周期长、过程繁琐的问题,提出了综采跟机工艺数字孪生系统架构,从物理设备、虚实交互、孪生数据、机理模型、仿真算法和工艺应用等层面进行分析,并对跟机工艺数据传输和存储、跟机工艺历史回放、实时跟机工艺孪生演绎、跟机工艺预演仿真、跟机工艺指令调度等关键技术进行了详细描述。提出了综采跟机工艺数字孪生系统技术路线:通过万兆光纤环网+5G通信将采煤机工艺动作数据汇集到采煤机主机,将串行支架控制器发出的支架工艺动作数据汇集到电液控主机,对工艺数据按动作时序进行收集、归类、编码,作为工艺过程回放的数据源;同时,主机将实时上报的跟机工艺数据转发给三维数字孪生系统,在三维虚拟场景中孪生演绎跟机过程;在人机交互界面完成跟机工艺参数配置后,可在三维场景中预演综采跟机工艺过程;在实时开采过程中,汇集各类传感数据,结合预演无误的跟机工艺,系统统筹下发工艺调度指令,将支架控制器从决策者转变为执行者,克服因井下空间不足导致控制器算力有限的局限性。现场应用结果表明,综采跟机工艺数字孪生系统可为综采跟机工艺设计、参数配置、仿真测试提供技术参考,使跟机工艺开发周期由14 d缩短至1 d,跟机工艺设计修改更加便捷,综采工作面跟机自动化率提高到90%以上。