“小诸葛”“千里眼”“双胞胎”，给水网装上智慧大脑

【导语】山东人均水资源量不足全国平均水平六分之一，为“解渴”建成庞大水网。面对胶东调水工程调度难题，山东省水网运行调度中心郑英提出打造数字“孪生水网”，如今该系统不仅能精准调水、无人操控，还能预测水质、节能降耗，为山(shān)东(dōng)乃(nǎi)至(zhì)国(guó)家(jiā)水(shuǐ)网(wǎng)建(jiàn)设(shè)提(tí)供(gōng)可(kě)复(fù)制(zhì)方(fāng)案(àn)。

近(jìn)日(rì)，山(shān)东(dōng)省(shěng)水(shuǐ)网(wǎng)运(yùn)行(xíng)调(diào)度(dù)中(zhōng)心(xīn)调(diào)度(dù)运(yùn)行(xíng)部(bù)副(fù)部(bù)长(zhǎng)、高(gāo)级(jí)工(gōng)程(chéng)师郑英在2025说·河北场带来演(yǎn)讲(jiǎng)《胶(jiāo)东(dōng)调(diào)水(shuǐ)的(de)“导(dǎo)航(háng)系(xì)统(tǒng)”：如(rú)何(hé)给(gěi)胶(jiāo)东(dōng)地(de)区(qū)精(jīng)准(zhǔn)送(sòng)水(shuǐ)？》。

以(yǐ)下(xià)是(shì)郑(zhèng)英(yīng)的(de)演(yǎn)讲(jiǎng)节(jié)选(xuǎn)：

一(yī)提(tí)到(dào)山(shān)东(dōng)，大(dà)家(jiā)往(wǎng)往(wǎng)想(xiǎng)到(dào)的(de)是泰山、孔子、趵突泉或青岛的海鲜，但很少有人知道，山东其实是一个极度缺水的省(shěng)份。省人均水资源量不到全国平均水平的六分之一，对水的渴望几乎刻在了山东人骨子里。

为了“解渴”，我们建起了一张庞大的山东水网，它就像人体(tǐ)的血脉，全长超过710公里，把黄河水和长江水送进3000多万户人家，送到田间地头和工业厂区。

这张网巨大而复杂，运行管理的难度可想而(ér)知(zhī)。过(guò)去(qù)调(diào)度(dù)员(yuán)要(yào)对(duì)着(zhe)图(tú)纸(zhǐ)，一(yī)个(gè)数(shù)、一(yī)个(gè)数(shù)地(de)算(suàn)，一(yī)个(gè)电(diàn)话(huà)、一(yī)个(gè)电(diàn)话(huà)地(de)打(dǎ)。后(hòu)来(lái)有(yǒu)了(le)电(diàn)脑(nǎo)，能(néng)看(kàn)到(dào)实(shí)时(shí)水(shuǐ)位(wèi)流(liú)量，但关键的判断和决策依然要靠人，就像开车时即使有导航，方向盘仍要自己掌握。

在我们最重要的胶东调水工程中，这种复杂性被放大了。工程全长600多公里，沿线有13座大型泵站、100多座闸阀站、40多个分水口门。我们每天都要解决三个难题：有限的水资源如何在青岛、烟台、威海之间分配？上百个泵站、闸门如何协同操作才能高效？突发的极端天气、设备故障又该如何应对？

这些问题，仅靠人力计算和经验判断，越来越吃力。于是我们萌生了一个大胆的想法：能不能在数字世界中，建出一张与真实水网一模一样的“孪生水网”？

（图片来源于郑英PPT）

数字孪生系统就像真实水网的双胞胎兄弟，我们把每条河道、每座泵站、每个闸门都数字化，连水流速度、管道压力都实时同步。在数字孪生系统中，可以先行演练各种调度方案，不会影响真实世界。当真正的挑战到来时，这个虚拟的双胞胎就能帮我们快速决策。

今年3月，烟台、威海遭遇大旱，急需调水。我们只需在系统中输入“向烟台威海调水”的指令，系统背后的水利模型和AI算法就会开始运转。它考虑当时的水位、流速，结合运行情况，1分钟不到，就自动生成最优方案，清楚地标出每个泵站、闸门的开度、流量。

更神奇的是，我们的智慧大脑还能自动下达指令。过去要一个电话、一个电话地通知现场，如今指令通过网络传送到闸站和泵站。每个现场都有一个叫“调控智能体”的小盒子，我们给它起了个昵称，叫“小诸葛”。它能自主执行调度命令，让闸门自动开合，水泵自动启动。同时，我们还有无人机作为“千里眼”，沿着输水线路巡航，实时监测运行状态。整个过程无需人工操作，真正实现了无人值守、自动操控。

这次紧急调水任务，以前要花整整一天时间，现在只用了6个小时就能完成。过去水位波动十几厘米，如今控制在3厘米以内。可以说，我们让水流的“脉(mài)搏(bó)”变(biàn)得(de)前(qián)所(suǒ)未(wèi)有(yǒu)地(de)稳(wěn)定(dìng)、精(jīng)准(zhǔn)。

我(wǒ)们(men)的(de)智(zhì)慧(huì)大(dà)脑(nǎo)不(bù)仅(jǐn)仅(jǐn)会(huì)调(diào)水(shuǐ)，还(hái)能(néng)像(xiàng)天(tiān)气(qì)预(yù)报(bào)一(yī)样(yàng)预(yù)测(cè)水(shuǐ)质(zhì)变(biàn)化(huà)，提(tí)前(qián)一(yī)周(zhōu)发(fā)出(chū)预(yù)警(jǐng)，保(bǎo)障(zhàng)供(gōng)水(shuǐ)安(ān)全。它(tā)还(hái)能自动计算出最节能的水泵组合，一年下来省下大量电费。智慧大脑还可以作为培训平台，让新员工在虚拟系统中练习高难度调度操作，既安全又高效。

这些成果的背后，是数据与经验的结合。我们把几十年来积累的上亿条运行数据喂给系统，又请来工作30多年的老调度员，把他们脑海中的经验规则转化为机器能理解的算法，让智慧大脑既有智商，又有情商。数据让系统学会了逻辑，经验让它学会了判断。

很多人可能觉得，这样的技术离我们的生活很远。但实际上，它带来的改变非常具体。过去从下令到城市供水恢复要24小时，如今只需6小时，一座城市能提前半天用上水。水位波动从10厘米降到3厘米，意味着我们能省下更多的水，去滋润更广阔的土地。

我们的成功实践只是一个开始，它就像一个样板间，为整个山东水网，乃至我们正在建设的、更宏伟的国家水网，都提供了一套可以复制、推广的方案。

设想一下，未来当河北需要水时，国家级的超级水网大脑就会立刻计算，是从长江调水，还是从黄河调水，哪个路线最快、最节能、最环保。

每一滴水都能被精准调度，流向最需要它的地方，发挥最大的价值。这就是我们水利人努力的方向。

策划制作

演讲人丨郑英 山东省水网运行调度中心调度运行部副部长、高级工程师

责编丨艾静

审校丨徐来、林林