DB34/T 4698-2024 数字孪生灌区建设技术导则

ICS35.240.99

CCSP57

34

安徽省地方标准

DB34/T4698—2024

数字孪生灌区建设技术导则

Technicalguidelinesfortheconstructionofdigitaltwinirrigationdistricts

2024-01-11发布2024-02-11实施

安徽省市场监督管理局发布

DB34/T4698—2024

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................2

4基本要求...........................................................................2

5建设内容...........................................................................2

总体框架.......................................................................2

感知体系.......................................................................3

控制体系.......................................................................5

支撑体系.......................................................................5

数字孪生平台...................................................................6

业务应用平台...................................................................9

6安全要求..........................................................................10

附录A（资料性）不同类型水闸的控制运用..............................................11

附录B（资料性）工程基础数据分类....................................................12

附录C（资料性）灌区专题模型参考....................................................13

参考文献.............................................................................17

I

DB34/T4698—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由安徽省水利厅提出并归口。

本文件起草单位：中国水利水电科学研究院、安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院、

中国灌溉排水发展中心、安徽省淠史杭灌区管理总局、安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司。

本文件主要起草人：张宝忠、杜丽娟、杨开静、魏征、戴玮、陈皓锐、姚彬、顾涛、雷波、白美健、

陈根发、谢崇宝、刘怀利、史源、陈来宝、徐海、李杨、仰名球、赵智。

II

DB34/T4698—2024

数字孪生灌区建设技术导则

1范围

本文件规定了数字孪生灌区建设的基本要求、建设内容和安全要求等。

本文件适用于数字孪生灌区的建设。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB3838地表水环境质量标准

GB5084农田灌溉水质标准

GB/T20203管道输水灌溉工程技术规范

GB/T21303灌溉渠道系统量水规范

GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求

GB/T28418土壤水分（墒情）监测仪器基本技术条件

GB/T28570水轮发电机组状态在线监测系统技术导则

GB/T30950闸位计

GB/T33113水资源管理信息对象代码编制规范

GB/T37391可编程序控制器的成套控制设备规范

GB51171通信线路工程验收规范

JB/T8735.2额定电压450/750V及以下橡皮绝缘软线和软电缆第2部分：通用橡套软电缆

SL75水闸技术管理规程

SL/T213水利对象分类与编码总则

SL323实时雨水情数据库表结构与标识符

SL/T324水文数据库表结构及标识符

SL330水情信息编码

SL364土壤墒情监测规范

SL380水资源监控管理数据库表结构及标识符标准

SL385水文数据GIS分类编码标准

SL515水利视频监视系统技术规范

SL551土石坝安全检测技术规范

SL566水利水电工程水文自动测报系统设计规范

SL601混凝土坝安全监测技术规范

SL577实时工情数据库表结构及标识符

SL725水利水电工程安全监测设计规范

SL766大坝安全监测系统鉴定技术规范

SL768水闸安全监测技术规范

1

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SL/T783水利数据交换规约

SL/T803水利网络安全保护技术规范

SL/T809水利对象基础数据库表结构及标识符

SL/T812.1水利监测数据传输规约第1部分：总则

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

数字孪生灌区Digitaltwinforirrigationdistrict

以物理灌区为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理灌区全要素和建

设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理灌区同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，

实现对物理灌区的实时监控、发现问题、优化调度的新型基础设施。

数字孪生平台Digitaltwinplatform

以基础数据、监测数据、业务管理数据、地理空间数据和外部共享数据等数据底板为算据，联结各

种智能终端，借助AI（ArtificialIntelligence，人工智能）实现数据驱动，通过以水利专业模型、

智能识别模型、可视化模型组成的模型库和以多年运行管理经验凝练成的专家经验和业务规则等知识

库提供算法，融合大数据、物联网、视频、地理信息等多种ICT（InformationandCommunications

Technology，信息与通信技术）技术，为灌区运行监测和预报、预警、预演、预案提供孪生数据服务、

孪生应用服务和孪生集成服务的平台。

4基本要求

数字孪生灌区建设应因地制宜开展基础设施和平台体系建设，强化业务应用。

数字孪生灌区建设应调研灌区管理现状，明确建设目标和建设内容，急用先建、分步实施。

数字孪生灌区建设应整合已建、统筹在建、规范新建，避免重复建设，充分共享共用。

数字孪生灌区建设应围绕灌区业务和功能需求与新一代信息技术融合创新，赋能灌区水资源配置、

供用水调度、水旱灾害防御等主要业务。

5建设内容

总体框架

数字孪生灌区建设内容主要包括感知体系、控制体系、支撑体系、数字孪生平台、业务应用平台等。

数字孪生灌区总体框架见图1。

2

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用户灌区管理单位农业、工业、城乡供水用水户水行政主管部门其他授权用户

业务用水计量水费管理工程管理

应用平台配水调度水旱灾害防御灌区一张图……

模知

数灌区专题模型

网运

字型识预报方案水利对象关联关系

络智能识别模型行

孪库库

安业务规则历史场景调度方案维

生可视化模型

全护

平

台数据底板基础数据监测数据地理空间数据业务管理数据行政管理数据

感知体系控制体系支撑体系

水情工情农情取（引）水输配水应用支撑平台通信网络

气象视频…排（退）水田间灌溉计算存储调度中心

物理灌区水源工程灌溉排水工程体系灌溉区域作物种植结构主要用水户…

图1数字孪生灌区建设总体框架

感知体系

5.2.1水情感知

5.2.1.1应在主要取（引）水口、配水口、分水口、排（退）水口、用水管理分界点等用水计量断面

设置量水监测站。

5.2.1.2水位监测应满足以下规定：

a)采用地下水灌溉的，宜对机井水位进行监测；

b)灌区水位应采用相同的基面，水位测量点应选在渠道顺直、断面稳固的渠段，选址方法参考相

关水文测验规范，当采用水尺（或电子水尺）进行水位测量时，水尺刻度应清晰易读，水面波

动较大渠道宜在渠旁设置静水井测量水位，仪表测量水位应具有消除波浪影响的功能。

c)水位感知位置和仪器的选取应符合GB/T21303的规定。

5.2.1.3流量监测应满足以下规定：

a)对超宽断面（20m以上）渠道，应根据技术经济比较，可使用缆道式测流、桁架式测流、轨道

式测流、走航式ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers，声学多普勒流速剖面仪）测

流等；

b)机电井测流，宜采用带有远传功能的电子水表、电磁流量计和超声波流量计；

c)测流断面的测流渠段应平直、水流均匀；测流渠段纵横断面应比较规则﹑稳定；测流断面与水

流方向应垂直；测流断面附近不应有影响水流的建筑物﹑树木或杂草等，测流断面在建筑物下

游时，不能受建筑物泄流紊动的影响；在不规则的土渠测流时，应将测流渠段衬砌成规则的测

流断面；

d)采用流速仪测流时，应选用适宜的设备；测流断面水位平稳，一次测流的起止时间内水位涨落

差不大于平均水深的2％；水中漂浮物应不影响流速仪正常运转。

e)流量监测应符合GB/T21303的规定。

5.2.1.4水质感知应满足以下规定：

3

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a)灌区可在取（引）水口、地下水取水口、排（退）水口、用水管理分界点等开展水质监测，有

生活供水的，宜在生活用水取水口监测水质。

b)灌溉水质应符合GB5084的规定，生活水质应符合GB3838的规定。

5.2.2工情感知

5.2.2.1工情监测宜覆盖水源工程、取（引）水工程、泵站工程、输配水渠（管）道、田间灌溉渠系、

圩区的堤防、排（退）水沟（渠）及其建筑物、机电设备、金属结构设备、管理设施等。

5.2.2.2工程运行信息应监测闸（阀）门开度、荷载、过流量、启闭时间，泵站运行工况、流量、实

时负荷、启停时间，管道压力等。如下：

a)闸门开度采集设备选择应符合GB/T30950的规定；

b)泵站运行工况应对机组的振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、局部放电

等运行状态进行实时监测，测点布置、传感器选择和数据采集等应符合GB/T28570的规定；

c)管道水流压力可采用压力传感器监测，压力值应符合GB/T20203的规定。

5.2.2.3工程安全信息应监测水库大坝、渠道及渠系建筑物（重点监测高边坡、高填方段）、堤防工

程等的变形、渗流、应力应变等。大坝的监测点位、布置、频次应符合SL551、SL601和SL766的规

定，水闸安全监测应符合SL768的规定，其他水利工程应符合SL725的规定。

5.2.2.4可采用仪器设备监测、视频监视、水下探伤仪检测、无人航空器巡航、人工巡查等方式进行

工程安全数据采集。

5.2.3农情感知

5.2.3.1农情信息宜包括种植结构、播种日期、物候期、作物需耗水、灌溉面积、土壤墒情或田间水

层等。在充分共享相关部门农情信息的基础上，可补充布设农情信息监测点。

5.2.3.2土壤墒情监测仪器应符合GB/T28418的规定。

5.2.3.3土壤墒情监测站配置应符合SL364的规定。

5.2.3.4稻田宜配备水位传感器监测水层深度。

5.2.3.5根据灌区实际需求，可采用遥感等方式开展作物种植面积等信息监测。

5.2.4气象感知

5.2.4.1根据灌区管理需要，在充分共享相关部门气象信息的基础上，可布设气象站或雨量站。

5.2.4.2气象站或雨量站布设的位置、密度宜符合SL566的规定。

5.2.5视频感知

5.2.5.1视频感知宜监测内容可参考表1。

表1视频感知宜监测对象

序号水利工程类别宜监测内容

1水库大坝、溢（泄)洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺等

2闸站闸门、上(下)游水域及堤防、水位尺、闸机房等

3泵站拦污栅、水位尺、进水闸、进水池、主厂房、副厂房、出口防洪闸和出水池以及输变电设施等

4堤防堤顶、路面及附近水域等

5护坡水位自记井（或其他水利建筑)、水位尺等

6渠道渠道建筑物、渠堤、水位自记井、水位尺等

7重要监测点水域、水位尺等

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控制体系

5.3.1一般要求

5.3.1.1灌区控制体系宜涵盖取（引）水、输配水、排（退）水控制系统和田间灌溉控制系统。

5.3.1.2控制系统宜配置RTU（RemoteTerminalUnit，远程终端单元）和PLC（ProgrammableLogic

Controller，可编程逻辑控制器），具备远程控制、现地控制、备份信息、数据自动上报等功能。

5.3.1.3应加强安全体系建设，配备安全网关、VPN（VirtualPrivateNetwork，虚拟专用网络）设

备，采用专线/互联网接入灌区调度中心。应采用安全可靠的网络传输方式，具备故障报警功能。

5.3.1.4新建设节点宜采用具有边缘计算功能的控制节点。

5.3.2闸门控制

5.3.2.1闸门控制宜包括闸门开度、闸前/后水位、闸门上/下限位、动力电压/电流、视频等监测设备。

5.3.2.2对启闭机老化或无自动启闭设备的闸门，宜更新启闭设备和闸门，并配置自动控制系统，安

装水位、闸门开度、限位、视频等监测设备。

5.3.2.3对已配置PLC控制系统、具备现地自动启闭功能的闸门，宜配备安全网关、VPN设备。

5.3.2.4各类水闸的控制运用要求可参照附录A，同时技术管理应符合SL75的规定。

5.3.3其他控制

5.3.3.1泵站控制系统应安装压力、温度、流量及泵站进、出水池水位和电气设备运行参数等监测设

备。

5.3.3.2机井控制系统应配置井电双控系统，通过有线/无线方式，自动上报流量等监测数据，支持本

地IC卡控制机井水泵启停等功能。

5.3.3.3阀门控制系统宜包括电动/电磁阀门、流量计、阀门控制器等，可采用有线/无线方式接入灌

区调度中心，支持远程/现地控制阀门启闭。

5.3.3.4田间灌溉和排水的水泵、水闸、阀门等设备宜采用自动控制，控制系统布置应符合GB/T37391

的规定。

5.3.3.5可建设全渠道智能联调联控，开发全渠道控制模型算法，可自动生成调度指令，实时调控运

行范围内各级闸门。

支撑体系

5.4.1支撑体系宜建设

应用支撑平台、通信网络、计算存储、调度中心等。

5.4.2应用支撑平台

5.4.2.1应用支撑平台宜采用微服务架构，支撑水旱灾害防御、水资源调配、工程管理等业务应用。

5.4.2.2应用支撑平台应配置物联网平台、GIS平台、数据库、中间件等基础软件，应具备统一认证、

统一权限、统一数据服务、运维监控、数据采集、空间信息分析和交换等能力。

5.4.2.3应建设支持多网络、多协议接入的物联网平台，包括连接管理、设备管理、数据管理、业务

支撑以及系统管理，提供从设备接入到数据推送全流程能力。

5.4.2.4应统一身份认证，对用户资料应统一管理、存储；使用统一的登录页面进行登录；对登录后

的用户身份真实性和有效性进行统一鉴定。

5.4.2.5统一权限应定义系统用户其操作权限，平台功能设置访问权限。

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5.4.2.6统一数据服务应提供通用的数据访问技术框架，应支持数据运算与格式转换，应对可用连接、

数据源等系统资源根据预设规则进行动态分配管理，提供引擎状态监听接口。

5.4.3通信网络

5.4.3.1应建设测站与分中心（或中心）、分中心与中心之间的通信网络，应充分考虑信息的分级存

储、分层管理、传输的负载均衡等技术措施。

5.4.3.2宜构建覆盖全灌域取水口、分水口、排水口的闸、阀、泵监控站点的通信网络，自动传输传

感信息和控制指令。

5.4.3.3实施自动控制的取水闸、涉及群众生命财产安全的泄洪闸、关键的节制闸与分水闸宜采用控

制专网，应与业务网和监控网实现物理隔离。

5.4.3.4信息传输通信设备及其附属设施宜包括微波通信设备、卫星通信设备、光纤传输设备、程控

交换设备等。如下：

a)网络连接设备及数据传输线路宜包括网络安全设备、网络路由设备、网络交换设备、数据传输

设备、流量管理设备、综合布线系统等；

b)数据传输应符合SL/T812.1的规定，应保证数据安全，根据采用的数据传输信道类型及其特

性和项目需求，确定适合于信道传输的长度，采用同一种编码结构，不应交叉使用。

5.4.3.5光缆施工应符合GB51171的规定，线缆施工应符合