《數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》編制說明

《數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》（?征求意見稿□送審稿□報批稿）編制說明一、工作簡況水利部高度重視智慧水利建設(shè)，將其作為新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的顯著標(biāo)志和六條實施路徑之一。2021年，水利部先后出臺了《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計》《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》《“十四五”期間智慧水利建設(shè)實施方案》等系列文件。數(shù)字孿生工程建設(shè)是智慧水利的核心與關(guān)鍵。2021年11月，水利部召開推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)工作會議，全面部署數(shù)字孿生流域建設(shè)，為統(tǒng)一要求，明確標(biāo)準(zhǔn)，水利部印發(fā)了《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》《數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》《水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求（試行）》等技術(shù)文件。2022年全國水利工作會議明確要求，打造一批現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)。當(dāng)年，水利部以辦農(nóng)水函〔2022〕1163號印發(fā)了《水利部辦公廳關(guān)于開展數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試工作的通知》，通知明確了48處數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試建設(shè)名單；通知附件《數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指南(試行)》，概要性地提出數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)要求。我國數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)工作尚處起步階段，由于灌區(qū)類型復(fù)雜多樣，功能多樣，既具備灌溉供水、防汛抗旱排澇等功能，又兼具流域、水網(wǎng)和水利工程的特性，因此，為規(guī)范了和引導(dǎo)數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)，非常有必要制定本導(dǎo)則，重點針對數(shù)字孿生灌區(qū)建什么、怎么建等問題，明確目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)要求，確保數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)健康發(fā)展。為此，為更好的發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)作用，按照有關(guān)規(guī)范管理要求，由中國灌溉排水發(fā)展中心作為主編單位，承擔(dān)了水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》的制訂任務(wù)。2023年1月-2023年10月，中國灌溉排水發(fā)展中心組織有關(guān)技術(shù)人員與科研單位開展了數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)的調(diào)研工作，根據(jù)水利部水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定與修訂計劃,按照《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》（SL1-2014）和《水利標(biāo)準(zhǔn)化管理辦法》的要求，標(biāo)準(zhǔn)編制組認(rèn)真總結(jié)灌區(qū)信息化建設(shè)實踐經(jīng)驗，充分參照數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生工程、灌區(qū)信息化等相關(guān)技術(shù)要求以及國內(nèi)其他行業(yè)數(shù)字孿生相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，形成本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。2023年9月，經(jīng)水利部農(nóng)水水電司、國科司同意，邀請了7位農(nóng)田水利、灌區(qū)建設(shè)管理和水利信息化等方面的專家對《數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》工作大綱進(jìn)行了審查，形成了審查意見。編寫組根據(jù)專家意見對《數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的制訂。標(biāo)準(zhǔn)的參編單位主要有：中國水利水電科學(xué)研究院、水利部信息中心、武漢大學(xué)、內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水利發(fā)展中心、湖北省漳河工程管理局、浙江省金華市梅溪流域管理中心。編寫人員共16人，其中9人具有正高級職稱，分別承擔(dān)各自熟悉領(lǐng)域的條文修改工作，主編為王歡。各專家具體承擔(dān)任務(wù)見下表。表1專家承擔(dān)標(biāo)準(zhǔn)編寫任務(wù)表姓名年齡職務(wù)/職稱專業(yè)工作分工單位王歡42副主任給排水工程主編中國灌溉排水發(fā)展中心姚彬50副總工/正高農(nóng)業(yè)水土工程技術(shù)總協(xié)調(diào)中國灌溉排水發(fā)展中心顧濤47處長/正高水利水電工程統(tǒng)稿，總則、術(shù)語、基本要求中國灌溉排水發(fā)展中心張寶忠43副所長/正高農(nóng)業(yè)水土工程數(shù)字孿生平臺中國水利水電科學(xué)研究院白美健49正高農(nóng)田水利工程數(shù)字孿生平臺中國水利水電科學(xué)研究院李磊41副高信息化系統(tǒng)體系架構(gòu)水利部信息中心李家歡37工程師軟件工程網(wǎng)絡(luò)安全、保障體系水利部信息中心管光華44副教授水利水電工程信息化基礎(chǔ)設(shè)施武漢大學(xué)徐宏偉47正高信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水利發(fā)展中心馮天權(quán)55正高農(nóng)田水利工程業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺湖北省漳河工程管理局鄭雷45副高水利工程業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺浙江省金華市梅溪河流域管理中心崔靜38副高農(nóng)業(yè)水土工程基礎(chǔ)調(diào)查與報告整編中國灌溉排水發(fā)展中心沈瑩瑩35副高水文水資源基礎(chǔ)調(diào)查與報告整編中國灌溉排水發(fā)展中心鄭建行31工程師水文水資源基礎(chǔ)調(diào)查與報告整編中國灌溉排水發(fā)展中心宋鵬35高工農(nóng)業(yè)水土工程基礎(chǔ)調(diào)查與報告整編中國灌溉排水發(fā)展中心王一之33工程師水文水資源基礎(chǔ)調(diào)查與報告整編中國灌溉排水發(fā)展中心主要內(nèi)容及來源依據(jù)本導(dǎo)則主要包括總則、術(shù)語、基本要求、系統(tǒng)體系架構(gòu)、信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺、網(wǎng)絡(luò)安全體系、保障體系等章節(jié)。其中：第1章總則主要包括編制目的、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容、主要引用標(biāo)準(zhǔn)。第2章術(shù)語主要定義了數(shù)字孿生灌區(qū)、數(shù)字孿生平臺和數(shù)據(jù)底板三個術(shù)語。第3章基本要求3.1提出數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)技術(shù)要求應(yīng)與水利部出臺的數(shù)字孿生流域等技術(shù)文件相協(xié)調(diào)的要求；3.2提出數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)應(yīng)遵循的原則。第4章系統(tǒng)體系架構(gòu)4.1系統(tǒng)架構(gòu)提出數(shù)字孿生灌區(qū)總體架構(gòu)圖以及系統(tǒng)組成。4.2系統(tǒng)組成主要提出物理灌區(qū)、信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺、網(wǎng)絡(luò)安全體系、保障體系等模塊的組成。第5章信息化基礎(chǔ)設(shè)施5.1立體感知體系提出水情、工情、農(nóng)情、氣象等信息的監(jiān)測內(nèi)容與方法。5.2自動控制系統(tǒng)提出自動控制系統(tǒng)的分類、監(jiān)測內(nèi)容，傳輸方式等。5.3支撐保障體系提出應(yīng)用支撐平臺、通訊網(wǎng)路、計算存儲、調(diào)度中心等的建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)要求。第6章數(shù)字孿生平臺6.1一般要求6.2數(shù)據(jù)底板提出數(shù)據(jù)底板建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)要求。6.3模型庫提出灌區(qū)專題模型、智能識別模型和可視化模型的建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)要求。6.4知識庫提出灌區(qū)預(yù)報方案、業(yè)務(wù)規(guī)則、水利對象關(guān)聯(lián)關(guān)系、歷史場景和調(diào)度方案等知識庫的組成與構(gòu)建的技術(shù)要求。第7章業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺7.1一般要求提出構(gòu)成灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的主要業(yè)務(wù)模塊。7.2主要業(yè)務(wù)應(yīng)用提出主要業(yè)務(wù)應(yīng)用功能模塊組成與具體功能要求。7.3典型智能業(yè)務(wù)應(yīng)用提出典型智能業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊組成與具體功能要求。第8章網(wǎng)絡(luò)安全體系8.1一般要求提出確定系統(tǒng)安全保護(hù)等級，構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)安全體系要求。8.2組織管理從組織管理角度提出建立網(wǎng)絡(luò)安全體系的機(jī)構(gòu)、人員和制度要求。8.3安全技術(shù)從網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)角度提出相關(guān)安全物理環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域邊界和計算環(huán)境建設(shè)要求以及工控系統(tǒng)、云與虛擬化、移動互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展安全要求，強(qiáng)化監(jiān)測預(yù)警能力和網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急決策處理能力建設(shè)。8.4安全運營為應(yīng)對各類安全資源進(jìn)行有效的管理控制，提出建立閉環(huán)的安全運營體系要求以及系統(tǒng)權(quán)限管控要求等。8.5監(jiān)督檢查提出定期對系統(tǒng)進(jìn)行管理和技術(shù)的安全檢測評估，掌握風(fēng)險漏洞情況，及時處置等安全監(jiān)督檢查等要求。8.6數(shù)據(jù)安全從保證數(shù)據(jù)安全的角度，提出開展數(shù)據(jù)分類分級，采用密碼技術(shù)、身份鑒別、訪問控制、安全傳輸、操作抗抵賴、過程追溯等技術(shù)，明確數(shù)據(jù)最小化訪問原則、定期對關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份等要求。第9章保障體系從建立管理機(jī)構(gòu)和制度、一體化綜合智慧運維系統(tǒng)等方面提出建立系統(tǒng)運行保障的具體要求。條文說明對第五章、第七章中水情、工情、墑情、氣象監(jiān)測內(nèi)容等具體條款進(jìn)行進(jìn)一步說明。三、國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對比分析1.擬納入標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)先進(jìn)性、成熟程度。擬納入標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測感知設(shè)施、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、自動化控制設(shè)施、信息基礎(chǔ)環(huán)境等技術(shù)在灌區(qū)信息化建設(shè)中應(yīng)用普遍，技術(shù)成熟；對于數(shù)據(jù)底板、模型庫、知識庫、孿生引擎等數(shù)字孿生技術(shù)具有一定的前瞻性。2.本標(biāo)準(zhǔn)與其他標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)名稱、適用范圍和技術(shù)內(nèi)容的協(xié)調(diào)性，如：是否存在交叉、重復(fù)、矛盾以及解決辦法。與本導(dǎo)則相關(guān)的行業(yè)技術(shù)文件（標(biāo)準(zhǔn)）包括《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》（水信息[2022]147號）《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》《水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求（試行）》?！稊?shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》主要適用于大江大河大湖及主要支流、重點流域和重點區(qū)域的數(shù)字孿生流域建設(shè)?！稊?shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》規(guī)定了數(shù)字孿生水利工程體系架構(gòu)及數(shù)字孿生平臺、信息化基礎(chǔ)設(shè)施基本技術(shù)要求，并對數(shù)字孿生水利工程相關(guān)的典型應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全體系保障體系等提出了要求。適用于大型和重要中型水利樞紐工程數(shù)字孿生水利工程的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行；適用于大型和重要中型引水工程、河道工程數(shù)字孿生水利工程中涵閘、泵站等重要節(jié)點的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行?！端麡I(yè)務(wù)“四預(yù)”基本技術(shù)要求（試行）》適用于指導(dǎo)各級水行政主管部門開展“2+N”水利業(yè)務(wù)“四預(yù)”工作?！都夹g(shù)要求》以流域防洪“四預(yù)”為例提出具體的功能技術(shù)要求。本導(dǎo)則為首次制定，主要技術(shù)內(nèi)容包括：（1）明確數(shù)字灌區(qū)建設(shè)總體技術(shù)要求。（2）提出數(shù)字灌區(qū)系統(tǒng)體系架構(gòu)。（3）明確灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用主要內(nèi)容。（4）明確數(shù)字孿生平臺相關(guān)技術(shù)要求。包括數(shù)據(jù)底板、模型庫、知識庫、孿生引擎等技術(shù)要求。（5）明確用水配置與調(diào)度管理系統(tǒng)、工程運行管理系統(tǒng)、用水管理系統(tǒng)、防汛調(diào)度系統(tǒng)、政務(wù)辦公系統(tǒng)、綜合決策支持系統(tǒng)等方面典型應(yīng)用的技術(shù)要求。（6）明確信息化基礎(chǔ)設(shè)施。包括監(jiān)測感知設(shè)施、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、自動化控制設(shè)施、信息基礎(chǔ)環(huán)境等技術(shù)要求。（7）明確網(wǎng)絡(luò)安全體系和保障體系、共享共建等方面技術(shù)要求。與其他標(biāo)準(zhǔn)不存在交叉、重復(fù)的地方。3.本標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)法律法規(guī)的協(xié)調(diào)性。《農(nóng)田水利條例》第十七條要求要加強(qiáng)農(nóng)田水利信息系統(tǒng)建設(shè)，本標(biāo)準(zhǔn)正是為農(nóng)田水利信息系統(tǒng)服務(wù)的技術(shù)文件，符合相關(guān)法律法規(guī)要求。重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)本階段不存在重大分歧意見。標(biāo)準(zhǔn)中尚存在主要問題和今后需要進(jìn)行的主要工作目前，尚未發(fā)現(xiàn)影響標(biāo)準(zhǔn)修訂的主要問題。但隨著灌區(qū)信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智慧水利技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品、新設(shè)備的不斷應(yīng)用，灌區(qū)現(xiàn)代化改造項目的實施，在數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)的過程中將會不斷發(fā)現(xiàn)新的問題，提出新的技術(shù)要求。因此，今后需要在標(biāo)準(zhǔn)實踐應(yīng)用的時，不斷總結(jié)和吸收較成熟的、使用范圍較廣先進(jìn)技術(shù)、方法和經(jīng)驗，逐步完善數(shù)字孿生框