中国水利报：福建九龙江北溪水闸：打造数字孪生安全管控新标杆

　　始建于20世纪70年代末的九龙江北溪水闸，是福建省九龙江流域最大的供水枢纽，承担着防洪、排涝、灌溉等重要任务，为厦门、漳州两地供水安全提供有力支撑。

　　近年来，随着数字技术飞速发展，原有水闸已不能满足日益增长的供水保障、防洪安全和数字管护等发展需要，水闸安全管理迎来新变革。2024年，九龙江北溪水闸改建工程作为闽西南水资源配置工程重要组成部分，正式开工。

　　据了解，工程总投资13亿元左右，工期46个月，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的设计要求，融合数字孪生工程建设新需求，拟通过建设一个平台、一个数据底板、三类模型库、五大业务应用，实现北溪水闸施工与运行管理升级，增强运行管理信息化与智能决策能力，确保闽西南协同发展区经济社会高质量发展。

　　水闸工程管理保障数字化。九龙江北溪水闸施工期积极构建数字孪生综合管理体系，打造项目管理、智慧工地与数字化交付三大模块。该体系以稽查与督查过程中发现的问题为导向，以工程结构分解为纽带，深度聚焦质量验评与工程计量支付两大智能管控核心业务，可实现项目参建单位的无纸化协同办公，显著提升工程管理效能。同时依托BIM（建筑信息模型）+GIS（地理信息系统）三维可视化场景，构建工程对象管理中枢，将设计、施工、采购、试运行等全周期数据深度融合。在实际运用中，深入提炼工程项目中各类设备设施资产及信息之间的内在关联，并对各类数据资料进行分类、收集与整理，最终实现实体工程与“数字孪生体”同步交付，为工程运行期资产精细化管控奠定坚实数据基础。

　　水闸结构安全防控智能化。基于北溪水闸数字孪生平台，从实时监测、智能评估到应急处置，建立水闸结构安全风险全流程智慧管理场景。该平台覆盖结构健康监测、异常告警触发、风险动态推演、应急方案预演、安全闭环反馈等关键环节，形成了一个完整的安全管理链条。其智能系统关键技术主要是通过三维可视化映射技术、多源数据融合技术、智能算法分析等一系列先进技术协同，实现对水闸安全状态的实时感知，并对可能出现的安全风险进行预测，推动水闸安全管理从被动响应向主动防御转型升级，为水利工程安全运行筑牢屏障。

　　金属结构安全保障精细化。金属结构数字孪生系统为水闸改建工程中的闸门、启闭机等金属结构打造了一套集实时监测、智能分析于一体的智慧化管理体系。系统通过多源传感器实时采集应力、振动、液压压力等关键数据，结合动态阈值预警机制，以结构示意图、趋势曲线、频谱分析等多维度可视化手段监测异常情况，并及时将故障信息精准推送至相关负责人员。系统内置的知识库与专家系统宛如经验丰富的“诊断医生”，能够诊断故障类型并提供切实可行的维修建议。此外，借助平台的分析模型、模糊理论及机器学习技术，系统会对设备健康状态进行综合评估，预测风险等级并科学划分安全可靠度。在调度运行环节，基于水文数据与设备实时状态，全流程模拟上级调度指令接收与执行过程，涵盖调令接收、工程安全确认、闸门运行方案计算、闸门启闭操作、反馈闸门调整报告以及工程运行智能监控等多个关键环节，动态预演不同工况下的闸门应力应变情况，实时生成闸门开度方案，保障泄洪安全高效。

　　数字孪生水利是培育发展水利新质生产力的重要标志，是推动新阶段水利高质量发展的重要路径。目前，数字孪生北溪水闸已完成基于项目管理、智慧工地与数字化交付三大模块的施工期数字孪生综合管理体系构建，后续将继续按照规划完善运维期数字孪生平台，力求在关键技术突破、模式创新上取得显著进展，探索并总结出可复制、可推广的数字孪生水利工程建设经验。