数字孪生农村供水工程建设技术指南试行.docx

附件数字季生农村供水工程建设技术指南（试行）二。二三年五月1 .总则11 .1范围12 .2规范性引用文件12 .系统体系架构22 .1系统架构23 .2系统组成33 .信息化基础设施43.1 1监测感知体系43.2 通信网络体系53.3 信息基础环境64 .数字李生平台74.1 数据底板74.2 模型库94.3 知识库114.4 李生引擎135 .智能业务应用145.1 1一般要求145.2 综合调度管理155.3 生产运营管理175.4 供水服务管理195.5 巡查管护216 .网络安全体系216.1 1一般要求216.2 组织管理226.3 安全技术226.4 数据安全237 .保障体系237.1 1管理制度237.2 运维保障237.3 标准规范248 .共建共享248 .1数据交换249 .2成果共享25资料性附录农村供水工程数据编码261 .总则1.1 范围本指南主要适用于数字李生农村规模化供水工程的规划、设计、建设、运行。其他农村供水工程可结合实际，参照执行。数字李生农村供水工程建设除应符合本指南外，尚应符合国家和水利行业现行有关标准的规定。1.2 规范性引用文件关于大力推进智慧水利建设的指导意见智慧水利建设顶层设计“十四五”智慧水利建设规划（水信息（2023）323号）数字李生流域共建共享管理办法（试行）（水信息（2023）146号）数字李生流域建设技术大纲（试行）（水信息（2023）147号）数字李生水利工程建设技术导则（试行）（水信息（2023）148号）水利业务“四预”基本技术要求（试行）（水信息（2023）149号）数字李生水网建设技术导则（试行）（水信息2023）397号）GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T22240信息安全技术网络安全等级保护定级指南GB/T25058信息安全技术网络安全等级保护实施指南GB/T25070信息安全技术网络安全等级保护安全设计技术要求GB/T39786信息安全技术信息系统密码应用基本要求S1219水环境监测规范S1310村镇供水工程技术规范S1706水库调度规程编制导则S1/T213水利对象分类与编码总则S1/T701水利信息分类与编码总则S1/T803水利网络安全保护技术规范T-JSGS010农村应急供水保障技术导则T/CECS493村镇供水工程自动化监控技术规程2 .系统体系架构3 .1系统架构数字李生农村供水工程的系统架构包括物理供水工程、信息化基础设施、数字李生平台、智能业务应用、网络安全体系和保障体系等。物理工程I水源II泵站II.鬣水督网I水厂（站）II刖户修图1数字李生农村供水工程系统架构图2. 2系统组成2.2.1物理供水工程主要包括农村供水水源地、泵站、输配水管网、水厂（站）处理单元和用户终端等。2.2.2信息化基础设施主要包括监测感知体系、通信网络体系和信息基础环境等。2.2.3数字李生平台主要包括数据底板、模型库、知识库和李生引擎等。2.2.4智能业务应用主要包括综合调度管理、生产运营管理、供水服务管理以及巡查管护等。2.2.5网络安全体系主要包括组织管理、安全技术以及数据安全等。2.2.6保障体系主要包括管理制度、运维保障、标准规范等。3.信息化基础设施3. 1监测感知体系3. 1.1一般要求3. 1.1.1应在现有标准基础上，科学规划监测感知系统,扩展监测项目，加大监测密度，提高监测频次，为数据底板提供全要素实时感知数据，具体可结合实际，参照数字李生水利工程建设技术导则（试行）有关规定执行。3. 1.1.2监测设施宜选用国产化监测设施，建设统一的监测汇集平台，集中接收、管理各类监测感知数据，并采取措施保障数据安全，支持对监测设施远程运维管理。宜选用具备自动测报、多种通信、断电存储、故障报警、低功耗等功能的产品。3. 1.2水源宜对水源地水位、流量、雨量等参数进行实时采集，水源水质指标可接入当地生态环境部门数据。受条件限制地区可手动录入水质检测指标。3. 1.3泵站对泵站的进出口流量、水池水位、泵/阀/闸开关状态、电流电压等参数进行实时采集，并对泵/阀/闸进行远程启停控制和联动控制，实现无人值守运行和优化生产调度。3. 1.4输配水管网对主干管网分支节点、村口等关键节点进行压力、流量实时监测，监控管网运行和漏损状况，有条件时，实现远程控制供停水，保障稳定供水和管网安全。4. 1.5水厂（站）对水厂（站）进出水流量、调蓄池/减压池的水位、泵/阀/闸开关状态、净化消毒设备运行参数等实时采集，对药剂变量投加、反冲洗设备、配水水泵等主要设备进行启停控制和联动控制。出厂水水质日检结果实时上传系统。有需要时，安装温湿度传感器、烟雾传感器、火灾报警器等环境监测设备，实时采集环境参数，保障生产安全。5. 1.6用户终端对用水户用水量进行实时计量，实现在线抄表和水费计收。有条件时，支持远程控制、预交费、本地扣费等功能。6. 1.7视频安防监控在水源地、泵站或水厂的净化消毒间等关键位置安装高清摄像头，实时采集视频图像，实现对现场的全方位监控,可随时查看、回放、下载视频，视频保存期限不低于1个月。有条件时，视频监控系统宜具有入侵检测功能，一旦发现有非工作人员或动物闯入，立即触发报警信号。7. 2通信网络体系8. 2.1一般要求数字李生农村供水工程的通信网络应根据现场网络条件、经济性、稳定性、安全性等比选确定采用有线、无线等多种融合通信方式。水厂生产运营管控应采用工控网络，与平时办公网隔离，在条件允许时，宜优先使用有线通信方式,满足信息传输的安全性和可靠性。9. 2.2有线网络连接调度中心、水源工程、水厂及大型加压泵站的通信网络宜采用有线通信，通过自建光纤或租赁运营商专线方式建立通信网络，并采用网络安全措施进行隔离。10. 2.3无线网络连接小型加压泵站、输配水管网、蓄水池等不具备有线传输条件时，宜采用4G/5G等无线通信方式。用户终端宜采用NB-IOT.1ORa等窄带物联网无线通信方式。11. 信息基础环境3. 3.1云平台应结合数字李生农村供水工程计算存储建设规模，充分利用多核策略，确定云服务器、数据库服务器和渲染服务器配置及数量。4. 3.2计算存储5. 3.2.1宜结合数字李生农村供水工程算力需求，采用共享行业云、政务云、自建云、物理服务器等方式，构建数字李生农村供水工程计算存储环境。6. 3.2.2可根据数字李生农村供水工程模型计算、“四预''等高精度计算场景需求，在通用计算基础上，加强高性能计算能力的建设。7. 3.2.3可根据数字李生平台模型训练、过程推理等场景计算需求，配备必要的A1算力。8. 3.2.4应建设完善本地备份系统，根据业务需要建设异地备份中心，异地备份中心可依托上级单位建设。9. 3.2.5计算存储资源宜在当前需求基础上预留冗余和发展空间，满足后续功能扩展升级需要。10. 3.2.6应充分考虑汛期或出现其他突发情况时，现地计算能力不足的情况，可通过使用上级单位计算资源解决。4.数字李生平台4. 1数据底板4. 1.1一般要求4. 1.1.1数据底板应包括基础数据、监测数据、业务管理数据、共享数据等，涵盖农村供水的全要素、全过程和全周期。4. 1.1.2有条件时，数据底板应在数字李生流域和数字李生水利工程数据底板基础上，按需汇聚和补充数字李生农村供水相关数据。4. 1.1.3数据底板应参照编码标准（详见附录）对农村供水工程对象进行编码，实现农村供水工程对象的唯一标识。4. 1.1.4数据底板应遵循数据安全、质量、共享等原则，建立健全数据更新机制，满足数字李生平台的实时性、准确性和可靠性需求。4. 1.1.5数据底板建设可参照数字李生流域建设技术大纲（试行）数字李生水网建设技术导则（试行）数字李生水利工程建设技术导则（试行）的有关规定。4. 1.2基础数据应包括农村供水工程的基本信息、规划设计、建设施工、运行维护等各阶段的文档资料，以及相关的法规政策、标准规范、技术指南等，可参考S1310o应对所有对象进行统一编码，根据业务需要实时或定期更新。4. 1.3监测数据应包括农村供水工程的水源水量水质、泵站运行参数、管网输配水重要节点、水厂净化消毒设施设备、水厂供水量水压水质、用户终端计量参数等监测要素。4. 1.4业务数据主要包括预报调度、工程安全运行、生产运营、巡查管护、会商决策、突发事件等业务数据。也应包括农村供水工程的供水人口急剧变化预测、可供水量分析、水量收支核算等业务管理指标，以及相关的调度方案、预案措施等。宜从水利部门、其他有关部门（机构）共享获得与农村供水相关的气象、水文、环境、旱情、经济社会等信息和数据资源。外部共享数据应根据业务需要同步更新。4. 2模型库4. 2.1农村供水专题模型4. 2.1.1取水调度模型：根据水源水量水质、水厂处理能力、用水需求数据，以最小化取水成本、最大化供水可靠性等为目标，采用优化、统计以及机器学习等方法，使用线性规划、整数规划、动态规划等建立取水调度模型。使用历史数据进行模型验证，评估模型的准确性和可行性。同时考虑水源可用性、水质要求、环境保护等取水调度中的约束条件，根据实时数据对模型进行修正调整，实现实时取水调度。4. 2.1.2供水调度模型：对农村供水管网各关键节点、供水机组运行、出水流量、出水压力等，进行参数采集分析，建立供水调度模型。根据管网用户用水量信息，合理规划供水机组的运行，生成供水调度预案，规划调节水厂送水泵站出水流量和压力，满足管网末梢用户用水量、水压需求。4. 2.1.3精准加药模型：采集水厂加药设备的历史加药信息，结合历史水量、水质数据以及经验函数，进行智能分析建模，构建各加药段的精准加药模型，并能基于远程控制的自动化加药设备生成控制策略，进行智能加药控制，精准控制加药量，稳定水质，降低出水水质不达标的风险，减少药品消耗。4. 2.1.4输配水管网安全调控模型：根据输配水管网的结构和属性、水量压力等运行数据、历史事故和故障数据,以供水可靠、压力稳定、水质保障为目标，建立输配水管网安全调控模型。基于历史事故和故障数据，进行风险分析和预测，识别潜在的风险区域和问题，设计安全调控策略。结合农村供水管网各区域内用户用水量信息，分析用水规律及供水模式，规划中途加压设备的调蓄水量及蓄水时段，调峰平谷，保障用户用水量需求，减少水厂供水负荷。4. 2.1.5水质模拟预测模型：根据水源、出厂水、供水管网以及末梢水的水质数据，结合气象数据，使用线性回归、支持向量机、随机森林等方法建立水质模拟预测模型，进行水质模拟模型预测，根据预测结果，及时采取措施来调整水源供应、处理工艺等，以保障农村供水的水质。4. 2.1.6应急供水模型：根据国内已有受自然灾害、突发事故引起的停水断水、水质超标等数据，构建应急供水模型库。做好出现农村供水工程突发事件时，有针对性的预防、及时响应和妥善处置，保障供水突发事件下用水户的基本饮用水需求。4. 2.2智能识别模型4. 2.2.1管网遥感识别模型：对农村供水管网进行压力流量拟合分析，提供爆管分析预警、漏损识别评估、应急响应策略，构建管网爆管、漏损识别模型。4. 2.