智慧水利具体的解决方案是什么？

通过智慧水利水电工程案例可直观地查看大坝主体数个泄洪闸门实时的启闭状态，辅以气象信息、水位信息数据显示，帮助集控中心的人员在汛期及时作出决策。

水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力。将水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，从而得到电力。

水力发电系统主要由压力引水管、水轮机、发电机和尾水管等组成。河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂。利用三维组态还原电力生产过程，监控机组运行状态，提高发电效率。

Ⅰ水力势能到机械能的转变

江水水位在坝前升高形成落差，积蓄了水力势能。当机组准备发电时，对机组尾水管、引水压力钢管和蜗壳进行充水平压，提起机组下游尾水管闸门和上游闸门。

开机后，调速系统 *** 作导水机构开启活动导叶，蜗壳内的高压水流经其内侧均匀排列的固定和活动导叶形成一定环面后，均匀可控地进入水轮机转轮，连续的带压水流从转轮叶片外缘整周径向流入，从转轮出口轴向流出，水力反作用于转轮叶片，使转轮产生旋转力矩并带动转轮旋转，水力势能转变为机械能。在可视化系统内接入了单个机组的转速、导叶开度等数据。

利用渲染还原该过程的每个步骤，可用于新员工的培训和安全讲解。

Ⅱ机械能到电能的转变

水轮机转轮带动机组大轴旋转，并将扭矩传递给与其同轴的发电机转子，转子通过励磁形成的磁场，在定子绕组中作同步旋转，发电机定子在交变磁场的作用下，在绕组中产生感应电势，由此完成了从机械能到电能的转换。

水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。将传感器数据上传可视化系统可判断工艺流程的合理性，发现阻碍电能转变的因素时及时修正，提高电能输出率。

Ⅲ初级电能到合格电能

通过接线端子引出，将导线连成闭合回路，回路中产生电流与电压，经过发电机出口母线，电流进入升压变压器，在这里电压被升至 500kV，然后进入六氟化硫气体绝缘开关站（GIS），连接输电线路进入电网，从而完成水轮发电机组的电力生产到输送的最后一个环节。

三维组态还原了水力资源从势能转变为电能的过程，一方面可以给学员提供仿真教学示例，另一方面可以向外界普及水力发电知识。融合数字建模、数字孪生、仿真模拟等技术，轻松构建低代码、零代码物联网 IoT 平台，辅助水利水电工程实现智慧化管理。

不仅是 3D 上的效果展现，支持绘制二维组态。可视化技术采用 B/S 架构，通过对传统二维的发电工艺组态图进行重构设计，对接测点数据实现 Web 化跨平台多端访问，无论是 PC、PAD 或是智能手机打开浏览器，即可随时访问监控场景。

将大屏组态集成至 B/S 端，与其他主流前端框架如 Angular、React 和 Vue 等无缝融合，打破了以往用户在控制室内控制场景的局限性。

二维组态基于 SCADA 系统，将图纸进一步美化升级。以平面图的形式展示了坝顶高程、大坝门机、主变压器、大坝库区、引水钢管、500kV 出线架、主厂房行车、发电机、水轮机在水力发电的过程中运行的先后顺序，并模拟水力势能—机械能—电能的转变，再通过 500kV 线路输送到 500kV 变电站的过程。

水库中水能转化为电能的多少与压力引水管管口处作用力大小密切相关。水库水量、水库水位、压力引水管倾斜角度等影响引水管管口作用力的因素直接影响着水能到电能的转换效率。

以蓝色的深浅代表水流的速度，以动态的点状线路模拟输电过程，整个过程清晰明了，一张图掌握水力发电站运行态势。高效协调水库和水机电系统之间以及水机电系统各部分之间的运行问题，提高发电效率。

平面图、塑料静态模型或者到水电站实地参观都无法使人直观、简单、全面、系统的了解水轮机内、外部结构组成以及工作原理。

“水轮机仿真拆解”通过三维仿真动画全方位表现，不仅给人以身临其境的感受，还能不受时间、地域的限制，系统、全面的了解水轮机各部件组成及动作原理。Hightopo数字孪生水轮机拆解过程，实现了在数字世界对物理实体状态和运行的全面精准呈现。场景中设备零件，浮现相应的属性信息，准确掌握设备内部业务流程、行为逻辑、状态变化等。

进入主厂房后，支持以第一人称视角自由漫游（W A S D 方向键结合鼠标 *** 作），可查看发电机详细运行参数、摄像头监控画面等信息。

支持绘制并保存常用巡检路线，每次进入后按照固定路线自动漫游，满足个性化的巡检需求。通过巡检模拟人或者巡检车巡检的过程，经过设备时可以停留查看设备信息。

将 GIS 创新融入可视化中，为可视化赋予更强大的地理智慧。支持接入多源异构数据，标注各个水电站位置信息，即时还原高精度真实现场。

采集江河流域范围内的 DOM（数字正射影像）和 DEM（数字高程模型）数据，以真实的城市河道现状信息和周边景物信息为依据，对河道、河底的三维空间数据进行三维几何建模；然后叠加精细建模的水电站模型，并进行渲染优化；最后采用显示列表、纹理优先级、细节层级模型（LOD）等渲染技术，实现三维河流实时逼真的虚拟场景显示，并提供丰富的人机交互手段。

通过可视化建立整条流域的虚拟漫游，远景和近景背景区别设置，添加了水雾、大气、云层等环境效果，让场景更真实、灵动。漫游将客观真实存在的场景通过浏览器以虚拟漫游形式达到异地浏览的目的，用户足不出户即可游历景物景点和建筑物内部场景。

与传统水利相比，智慧水利可以促进水利规划、工程建设、运行管理和社会服务的智能化，提升水资源的利用效率，增强防御水旱灾害的能力，改善水环境和水生态，保障国家水安全和经济社会的可持续发展

同时，针对智慧水利的安全监测，帮助运维管理人员可直观具体的获取一手资料、分析大坝及基岩的运行状态、掌握大坝的工作形态、评价大坝安全状况。以及发现大坝异常提供依据。

随着信息化的发展，结合物联网、5G、大数据等新兴技术形式的智慧水电站、智慧大坝应用，也给传统水利行业提供更大的价值体现，提升产业全面感知、共享整合、智慧管理。

以三维智慧水利可视化监管解决方案为例：通过三维建模，多种角度直观展示大坝主体、厂房、船闸、升船机、发电机组、闸门泄水建筑物等重点管理对象的运行态势，实现水利管理综合运营态势一屏掌握。如下展示：

大坝安全监测主要分为渗流、内部、环境量以及变形监测。监测仪器主要包括位移计、渗压计、应力计等。监测数据分为：不具有方向性的标量信息；包括上下游、左右岸以及坝体垂直方向的矢量信息。

监控指标主要包括变形、应力、渗流量等，其中可以依据水工建筑物手册确定大坝安全系数，拟定应力预警值；再结合典型大坝渗流分析结果拟定渗流量的监控预警值。Hightopo可视化/数字孪生技术，基于各类监测系统数据、地理信息系统（Geographic Information System，GIS），直观展示自建、报汛和共享水雨情测报站点等要素的分布、覆盖面积、类型和监测信息，结合专业分析预测模型，对流量、流速、降雨（雪）、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等水情参数进行多维度分析。

对异常水情进行可视化预警告警，辅助用户及时掌握水情动态，提升对水害事故应急相应效率。

通过拖拉场景左侧的截洪控制面板，可控制闸门开度，实现改变场景中闸口水流流速效果。

通过点击水工建筑物，可切换视角至大坝不同设备，更加直观、具体的展示大坝场景。

三维可视化技术采用 B/S 架构，经过模型轻量化处理后，用户无需再花费高价钱去采购高性能的图形工作站来支撑三维可视化系统。实现远程监查和管控。支持 VR、手持或固定触控终端等多种控制设备，轻松对显示内容集中控制，实现可视化对象浏览、点选、筛选、圈选、地图平移放缩等功能。

在大数据、人工智能、AI 技术的牵引和高端设备的加持下，“智能化水质安全监测及自主处理系统”将水利工程实验人员从重复的工作中解放出来，释放了生产力，并完全契合当前智能化转型的需求，实现了提质、降本、增效的水质监测效果。而该系统在多项水质监测项目中的突出表现让龙应斌在水利工程行业内具有不可撼动的地位和影响力。

行业发展历程：“十四五”时期“构建智慧水利体系”

从国内智慧水务相关政策来看，在中国城镇人口日益增长的发展背景下，城镇水务建设需求不断提高，智慧水务应用规模逐步扩大。从2014年至“十四五”规划，国家对智慧水务行业的支持政策经历了从“发展智能水务”到“发展智慧水务”再到“构建智慧水利体系”的变化。

2020年我国智慧水务行业市场规模约为1248亿元

中国智慧水务行业保持稳定增长态势，市场规模稳步扩大。由于有关部门未公布智慧水务行业市场规模数据，我国智慧水务项目主要是政府部门主导，因此前瞻根据中项网公布的智慧水务相关建设项目测算，2020年我国智慧水务行业市场规模约为1248亿元。

供水管网迅速扩张管理压力大

随着近年来我国城市供水量持续增长，供水管网迅速扩张，面对分散的管网、用户、泵站、水厂管理，要求水务部门和企业的管理手段、工作效率能跟上快速的发展，因而水务部门和企业需要建立一个支撑整个供水管理的智慧水务平台。

2019年我国城市供水管道长度达9201万公里，供水普及率达9878%，2020年，我国城市供水管道长度约为9641万公里，供水普及率约为9898%。

污水排放量持续上升

根据中国住建部的《城市建设统计年鉴》数据显示，2011-2019年中国污水排放量逐年增长，2019年中国城市污水排放量为555亿吨，县城污水排放量为102亿吨，村镇污水排放量为216亿吨，合计873亿吨，我国的污水处理工作刻不容缓;前瞻初步统计，中国2020年城市污水排放量为588亿吨，县城污水排放量为105亿吨，村镇部分污水排放量为233亿吨，合计926亿吨。

我国智慧水务行业市场规模持续扩大

随着我国智慧城市建设的推进，供水现状、以及水务管理中存在的问题(包括水务管理过程中控制漏损等问题)，为智慧水务营造了发展环境。而智慧水务还有很大的市场可开发，如智慧水务行业的发展正在积极探索如何实现与人工智能的结合，进一步实现人机交互的综合应用，未来我国智慧水务前景可观。预计到2026年，我国智慧水务行业的市场规模将达到370亿元。

—— 更多数据可参考前瞻产业研究院《中国智慧水务行业趋势前瞻与投资战略规划分析报告》