近年來，國家對加快建設科技強國，實現(xiàn)高水平科技自立自強作出了一系列重大決策部署，強調(diào)科技創(chuàng)新是核心，抓住了科技創(chuàng)新就抓住了牽動我國發(fā)展全局的牛鼻子。其中，加快數(shù)字孿生流域建設，大力提升流域治理管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，是賦能推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的先進引領力和強勁驅動力。

在福建省福州市水利局綜合調(diào)度指揮大廳，大廳屏幕展示著溪源溪流域的各個水庫水位、氣象等數(shù)據(jù)，實時顯示、一目了然，這些數(shù)據(jù)是溪源溪流域數(shù)字孿生項目的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

溪源溪是福州市閩江下游南港的一條小支流，卻是福建省暴雨中心區(qū)，暴雨強度大，洪水暴漲暴落，易突發(fā)山洪。

近年來，為切實提高溪源溪流域監(jiān)測預警和防災減災能力，在省水利廳的指導幫助下，福州市水利局緊緊抓住開展數(shù)字孿生流域建設先行先試工作的時機，有序推進福州溪源溪流域數(shù)字孿生項目建設，項目由福建省電子信息集團國有控股企業(yè)四創(chuàng)科技有限公司承建，現(xiàn)已完成溪源溪數(shù)字孿生數(shù)據(jù)資源數(shù)據(jù)庫主體建設及數(shù)據(jù)引擎建設，構筑了數(shù)字孿生流域的底座。

溪源溪流域洪水預報

信息互通，流域共享數(shù)據(jù)底板

數(shù)字孿生對數(shù)據(jù)數(shù)量、質(zhì)量的嚴苛要求，考驗著流域內(nèi)各跨行業(yè)部門數(shù)據(jù)采集、匯聚的機制與能力，是構建溪源溪流域數(shù)字孿生項目的一大挑戰(zhàn)。

在監(jiān)測數(shù)據(jù)方面，溪源溪流域數(shù)字孿生項目通過利用福州市各縣區(qū)山洪災害及福州市智慧水利等項目原有的前端水利感知設備，結合運用新興技術手段，將北斗通信、5G技術深入融合到前端感知站網(wǎng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、傳輸過程中，保障前端采集數(shù)據(jù)在惡劣、災害性天氣等極端情況下，依然穩(wěn)定地進行數(shù)據(jù)監(jiān)測和傳輸，并在5G高帶寬的加持下，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸速率提升至“秒級”，工作人員可以第一時間獲取水情、汛情信息。

在數(shù)據(jù)底板建設方面，項目集成了多源數(shù)據(jù)，基于福州市水利數(shù)據(jù)資源中心，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎上，項目梳理歸集溪源溪流域相關數(shù)據(jù)，整合接入包括溪源溪流域內(nèi)的15個實時雨情監(jiān)測設備、17個實時水情監(jiān)測設備等監(jiān)測數(shù)據(jù)，完成業(yè)務相關數(shù)據(jù)入庫，并與水文、氣象部門等完成水文數(shù)據(jù)、氣象衛(wèi)星云圖、降雨預報等數(shù)據(jù)的對接，通過開發(fā)水利數(shù)據(jù)資源中心，實現(xiàn)與福州市大數(shù)據(jù)局的數(shù)據(jù)共享交換，實現(xiàn)水利數(shù)據(jù)“一數(shù)一源、共享交換”。

量子加密

量子加密，“護航”水利數(shù)據(jù)全過程傳輸

數(shù)據(jù)安全是“智慧水利”的重要基礎，也是孿生流域的前提保障。

福州市水利相關部門密切監(jiān)視溪源溪流域的水情、汛情，每天自動化水雨情監(jiān)測站點、視頻監(jiān)控站點會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，如何確保監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、安全性，為山洪災害防御的科學決策提供數(shù)據(jù)支撐，成為了一道難題。

為此，福州市水利局與中國科學院量子信息重點實驗室達成戰(zhàn)略合作，通過量子加密技術對圖像、視頻等數(shù)據(jù)和操作信令進行安全加密后再傳輸，“護航”水利數(shù)據(jù)全過程傳輸。量子加密技術，采用真隨機密鑰，一次一密，密鑰更新速率快到秒級，能夠為流域數(shù)據(jù)提供從監(jiān)測、傳輸、存儲、應用等全生命周期的量子安全防護。至2021年3月，全市九個縣區(qū)與市水利局均部署了量子加密設備，依托真隨機密鑰對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，通過把量子加密技術應用到福州智慧水利以及溪源溪孿生流域應用里面來，從而大大提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

數(shù)字賦能溪源溪流域，構建溪源水庫及溪源溪流域智慧防洪體系。下一步，福州市水利局將繼續(xù)推動溪源溪流域風險動態(tài)研判與管控能力現(xiàn)代化建設，提升溪源水庫及溪源溪流域水旱災害防御智能化決策支撐能力，努力形成數(shù)字孿生流域建設的福州模式，為水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。