ICS 27.140 CCS P 59 团体标准 T/ZJCX 0020—2022 基于数值仿真与数字孪生的大坝健康管理 技术导则 Technical guidelines for dam hea lth management base d on numerical simulation and digital twin technology 2022 - 09 - 05 发布 2022 - 09 - 05 实施 浙江省企业技术创新协会 发布 全国团体标准信息平台 T/ZJCX 0020—2022 目 次 前言 .............................................................................................................................. ......................................... I 1 范围 .............................................................................................................................. ................................... 1 2 规范性引用文件 .............................................................................................................................. ............... 1 3 术语和定义 .............................................................................................................................. ....................... 1 4 缩略语 .............................................................................................................................. ............................... 2 5 建设内容 .............................................................................................................................. ........................... 2 6 参考架构 .............................................................................................................................. ........................... 3 7 技术要求 .............................................................................................................................. ........................... 4 全国团体标准信息平台 T/ZJCX 0020—2022 I前 言 本文件按照 GB/T1.1-2020 《标准化工作导则 第一部分：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这些专利的责任。 本文件由浙江省企业技术创新协会提出并归口管理。 本文件主要起草单位：浙江远算科技有限公司。 本文件参与起草单位：水利部产品质量标准研究所、浙江浙能华光潭水力发电有限公司、杭州市林 业水利局、联通（浙江）产业互联网有限公司、四川麦克斯乐科技有限公司。 本文件主要起草人：吴健明、闵皆昇、林咸志、徐志刚、许正、戴扬、华欣、许彪、曹力、余琦、 李勤、沈鹏飞、柯尔瓦、丁鹏、罗增浤、唐建平、韩树鹏、赵权、唐治、龚信、谭悦聪、汪欢欢。 全国团体标准信息平台 T/ZJCX 0020—2022 1 基于数值仿真与数字孪生的大坝健康管理技术导则 1 范围 本文件规定了基于数值仿真与数字孪生的大坝健康管理技术导则（以下简称数字孪生大坝健康管 理）的术语和定义、缩略语、建设内容、参考架构与技术要求。 本文件适用于拱坝、重力坝、支墩坝、土石坝等大坝的健康管理领域。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是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。 GB/T 22239 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求 GB/T 24734.4 技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第4部分：设计模型要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 数字孪生 digital twin 数字孪生作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，可将物理实体和系统的属 性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界，形成高保真的动态多维 /多尺度 /多物理量模型， 为观察物理世界，认识物理世界、理解物理世界、控制物理世界改造物理世界提供了一种有效手段。 3.2 大坝健康管理 dam health management 大坝健康管理是利用大坝基础信息、监测数据等全要素来实现大坝健康状态的评估和管理。 3.3 数值仿真 numericalsimulation 通过数值计算方法，结合有限元或有限容积的概念，实现对工程问题和物理现象的仿真。 全国团体标准信息平台 T/ZJCX 0020—2022 2 3.4 有限元法 finite element method 将连续的求解域离散为有限个单元，并在给定边界条件下，利用有限单元的近似解逼近真实物理系 统的数值分析方法。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 GIS：地理信息系统（ Geographic Information System ） HPC：高性能计算机群（ High Performance Computing ） 5 建设内容 5.1 数字孪生大坝健康管理是以大坝基础信息、监测数据、数据服务等的多维度数据为支撑，以高性 能计算、大坝监测系统数据采集、模型管理、数据建模分析、模拟仿真、 GIS服务、三维渲染可视化等 为技术核心，在网络空间中构建一个与物理真实大坝相匹配、相对应的“数字孪生大坝”，实现大坝全要素的数字化和虚拟化、健康状态的实时化和可视化、运维管理决策的智能化和预见性，形成两个大坝的实时感知、虚实交互与智能服务。 5.2 数字孪生大坝健康管理的建设内容由监测感知系统、数据建模分析系统和仿真建模分析系统三个 方面进行描述，尽可能体现各类要素及其相互关系，大坝数字孪生建设内容关系示意图如图 1所示。 5.2.1 监测感知系统为大坝数字孪生技术提供数据基础，主要的建设内容包括：监测数据接入、基础 信息录入与设备位置录入。 5.2.2 数据建模分析系统产生不同数字模型，实现大坝数字孪生，为大坝健康状态提供数值判据，包 括：多维度数据标准化集成融合，实时数据监测、分析与告警，统计分析深度挖掘数据规律。 5.2.3 仿真建模分析系统依托大量的真实监测数据和精确的大坝模型，通过有限元法真实地反映大坝 状况，包括：监测数据由点及面覆盖，界面直观展现大坝整体状况和预测极端天气大坝状况。 全国团体标准信息平台 T/ZJCX 0020—2022 3 图1 数字孪生大坝健康管理建设内容关系示意图 6 参考架构 6.1 数字孪生大坝健康管理参考架构分为算力与基础设施层、算据层、算法层、服务层和应用层五个 部分，数据安全体系和平台运维服务为整个参考架构提供服务支撑，数字孪生大坝健康管理参考架构示意图如图 2所示。 6.2 数字孪生大坝健康管理参考架构各层的技术描述。 6.2.1 算力与基础设施层覆盖大坝健康管理所需的各种硬件资源，包括仿真计算必须的高性能计算算 力，以及采集监测设备需要用到的各种监测、传输及相关设备，为大坝健康管理提供硬件支撑。 6.2.2 大坝健康管理中常用的数据包括大坝基础信息和监测数据两种，算据层对核心数据进行治理、 融合、管理和存储，为有限元仿真分析和数据分析提供数据支持。 6.2.3 算法层将物理实体数字化，构建虚拟数字孪生体，产生各种数字模型，实现大坝数字孪生。其 中有限元分析模型包括静力学分析模型、动力学分析模型和热力学分析模型。 6.2.4 服务层基于算力、算据、算法的支撑，运用有限元仿真分析、数据分析、三维渲染可视化等先 进技术，提供标准化的服务能力，构筑系统的数据和业务中台。 6.2.5 应用层提