一、技术简介

技术原理：该技术基于数字孪生总体架构，综合运用智能传感、微功耗、光纤以太网等物联网技术，构建了大规模、复杂组网的工程安全立体感知体系；基于物理机理、数理统计、机器学习等理论方法，研发了工程安全分析-预测-预警-评价全链条专业模型，开发了安全监测信息采集、存储、处理、分析、监控及预警全生命周期业务应用；同时，基于三维仿真引擎和专题数字化场景，形成了安全状态预测、在线监控预警、安全风险预演和预案智能响应“四预”应用体系，全方位支撑工程安全运行。

技术特点：

1、建立了实时、精准、高效、全面的安全监测物联感知体系。

2、研发了工程安全分析-预测-预警-评价全链条专业模型。

3、可为各类水利水电工程提供全生命周期智能分析预警服务。

4、实现了工程安全“四预”业务应用，为工程安全运行提供决策支撑。

解决的具体问题：基于自主研发的安全监测智能采集设备，构建工程安全透彻感知体系，提升了数据采集准确性与及时性；研发了工程安全分析-预测-预警-评价全链条专业模型，解决了传统模型效率低、泛化能力不强等问题，克服了大坝安全状态评价的模糊性和随机性问题；构建了工程安全预测、预警、预演和预案“四预”应用体系，守住工程安全底线。

二、主要技术指标

1、大型安全监测自动化系统巡测时间由小时级缩短至分钟级。

2、基于全链条专业模型和“四预”应用，实现了工程安全性态的全面感知、专业分析及安全评判，可在5分钟内实现大型工程“全身体检”。

3、响应时间：一般性查询在1秒内返回结果，较大数据量查询在5秒内返回结果，监控模型计算在10秒内返回结果，在线监控评判在3分钟内返回结果。

4、并发处理：支持大规模用户并发访问，单台服务器部署情况下满足500个并发用户。

5、系统稳定性：7x24小时连续运行，平均年故障时间1天，平均故障修复时间0.5小时。

三、社会经济效益、引用情况及适用范围

1、社会经济效益：平台在一般大型水利水电工程中的定价为50万元/套，支持工程定制化解决方案。运行费用该技术的运行成本为耗材费及人员维护费用。其中，服务器耗材类费用10000元/年，人员维护费用约为40000元/年，因此，全年运行费用约为50000元。投资效益：该技术的开发及运行管理费约200万元/年，每套的测试部署费用为5万元/套；若每年销售20套，利润约为700万元。

2、应用情况：平台于2020年1月开始投入使用，目前已在乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、小浪底、丹江口、大藤峡、江垭、皂市等大型水利水电工程中成功应用；该技术直接创造技术服务合同额已超1亿元，为数百项水利工程安全监测采集、管理及分析工作以及数字孪生水利工程安全分析预警应用提供了智能化成套解决方案，保证了工程效益发挥，产生了巨大的经济和社会效益。

3、适用范围：适用于重力坝、拱坝、土石坝等多类型水利水电工程建设期、运行期安全监测监控工作，可为数字孪生水利工程、现代化水库运行管理矩阵以及智能大坝建设提供基础技术支撑。

四、技术图片

白鹤滩水电站数字孪生大坝安全监测平台

数字孪生小浪底大坝安全监测管理平台

五、其他

技术持有单位：长江水利委员会长江科学院、中国三峡建工（集团）有限公司、黄河水利水电开发集团有限公司

技术联系人：牛广利，长江科学院工程安全所副总工程师，15872434437，027-82826140，85838737@qq.com