值班人员利用数字孪生成果监测工程运行情况 记者 黄一为 摄
太浦闸工程 数字孪生太浦闸建设工作专班供图
太浦河枢纽管理所所长、数字孪生太浦闸建设工作专班成员迮振荣介绍，2018年起，从水位流量关系曲线研究开始，到基于BP神经网络的智能模型引入，再到“四预”（预报、预警、预演、预案）智能业务应用的探索，太浦河枢纽管理所针对太湖流域防洪、供水需求，一直致力于提升太浦闸精细调度运行、安全运行水平，自我加压开展太浦闸智慧管控建设，为数字孪生太浦闸建设奠定了良好基础。2021年4月，李国英部长在现场调研时给予充分肯定。
“但离精准调度运行的要求还有差距。”迮振荣解释，由于受到工程上下游水位、风力风向、黄浦江潮位等影响，工程下泄流量波动明显，流量精确控制的难度极大。
“以前主要靠经验，闸门开度调整频繁，执行精准度却不稳定。”太浦河枢纽管理所副所长、数字孪生太浦闸建设工作专班成员张石磊说，如何破解这一难题成为数字孪生太浦闸建设的重点之一。
需求牵引，应用至上。在先行先试过程中，太湖流域管理局苏州管理局立足工程本身，面向太浦河、服务于太湖流域，精准分析实际需求，充分挖掘数字孪生技术在太浦闸运行管理中的实用价值，明确了“1+3+N”的总体框架——“1”是指建成一个孪生平台，“3”是指建设调度运行、安全运行、工程标准化管理三项业务应用，“N”是指模块化链接太湖流域水灾害防御、水资源调配等应用场景。
“在太湖局数字孪生太湖建设工作领导小组统一领导下，专班推进，挂图作战，注重实用，做到处处虚实交互，人人使用参与，确保数字孪生太浦闸建设成果实用管用好用。”苏州局局长、数字孪生太浦闸建设工作专班组长尤林贤说。
数字孪生太浦闸建设工作专班开展研讨 数字孪生太浦闸建设工作专班供图
数字赋能 提升能力
在调度运行方面，多方案比选影响因子，优化各指标影响权重，针对不同流量进行分级训练，增加历史数据和实测数据验证，建设基于机器学习的水位流量关系模型，实现算出的过闸流量更加准确，做到流量误差不超过3%，确保在《太湖局直管工程控制运用方案》允许的偏差范围内。
苏州局工程管理科副科长、数字孪生太浦闸建设工作专班成员李超介绍：“依托这一模型和流域水量水质模型，实现了过闸流量预报、流量超限及倒流预警、日均流量控制预演、工程控制运行预案等‘四预’功能。”
太浦闸调度运行“四预”场景 数字孪生太浦闸建设工作专班供图在安全运行方面，在已有的感知、预报、气象、视频等信息基础上，补充钢结构启闭机房和闸墩北斗安全监测、视频AI（人工智能）识别、闸门金属结构监测、水下机器人实时检查等监测手段，充实工程安全运行算据，形成“空天地”一体化监测。
操作水下机器人进行监测 数字孪生太浦闸建设工作专班供图“我们还建立了工程安全评价模型，实现工程总体健康度评价，直观掌握工程运行状态。未来3天健康度预报、安全隐患实时预警、安全趋势预演、安全管控预案等功能的建成，帮助工程管理人员实现应急快速响应。”苏州局建设与安全科工作人员、数字孪生太浦闸建设工作专班成员陈棨尧说。
一项项成果也在实践中得到了检验——
在“烟花”“灿都”等台风防御工作中，通过BIM（建筑信息模型）+主体工程监测、金属结构监测、北斗安全监测等，管理所值班人员及时发现处置了安全隐患；
在2022年“梅花”台风防御工作中，太浦闸调度运行“四预”功能助力流域多目标统筹调度，准确预报流量变化趋势，及时发出倒流预警，利用倒流前窗口期开闸放水，保障了下游河网地区水位的精准控制，也有效支撑了太湖流域的防洪工作；
