福州市積極推進(jìn)溪源溪流域數(shù)字孿生建設(shè)，量子加密“護(hù)航”水利數(shù)據(jù)全過程傳輸

近年來，國家對(duì)加快建設(shè)科技強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)作出了一系列重大決策部署，強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新是核心，抓住了科技創(chuàng)新就抓住了牽動(dòng)我國發(fā)展全局的牛鼻子。其中，加快數(shù)字孿生流域建設(shè)，大力提升流域治理管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，是賦能推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的先進(jìn)引領(lǐng)力和強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)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(gè)水庫水位、氣象等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示、一目了然，這些數(shù)據(jù)是溪源溪流域數(shù)字孿生項(xiàng)目的實(shí)時(shí)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(qiáng)度大，洪水暴漲暴落，易突發(fā)山洪。

近年來，為切實(shí)提高溪源溪流域監(jiān)測預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)能力，在省水利廳的指導(dǎo)幫助下，福州市水利局緊緊抓住開展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試工作的時(shí)機(jī)，有序推進(jìn)福州溪源溪流域數(shù)字孿生項(xiàng)目建設(shè)，項(xiàng)目由福建省電子信息集團(tuán)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(shè)及數(shù)據(jù)引擎建設(shè)，構(gòu)筑了數(shù)字孿生流域的底座。

溪源溪流域洪水預(yù)報(bào)

信息互通，流域共享數(shù)據(jù)底板

數(shù)字孿生對(duì)數(shù)據(jù)數(shù)量、質(zhì)量的嚴(yán)苛要求，考驗(yàn)著流域內(nèi)各跨行業(yè)部門數(shù)據(jù)采集、匯聚的機(jī)制與能力，是構(gòu)建溪源溪流域數(shù)字孿生項(xiàng)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(xiàng)目通過利用福州市各縣區(qū)山洪災(zāi)害及福州市智慧水利等項(xiàng)目原有的前端水利感知設(shè)備，結(jié)合運(yùn)用新興技術(shù)手段，將北斗通信、5G技術(shù)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(zāi)害性天氣等極端情況下，依然穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測和傳輸，并在5G高帶寬的加持下，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸速率提升至“秒級(jí)”，工作人員可以第一時(shí)間獲取水情、汛情信息。

在數(shù)據(jù)底板建設(shè)方面，項(xiàng)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(chǔ)上，項(xiàng)目梳理歸集溪源溪流域相關(guān)數(shù)據(jù)，整合接入包括溪源溪流域內(nèi)的15個(gè)實(shí)時(shí)雨情監(jiān)測設(shè)備、17個(gè)實(shí)時(shí)水情監(jiān)測設(shè)備等監(jiān)測數(shù)據(jù)，完成業(yè)務(wù)相關(guān)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(yù)報(bào)等數(shù)據(jù)的對(duì)接，通過開發(fā)水利數(shù)據(jù)資源中心，實(shí)現(xiàn)與福州市大數(shù)據(jù)局的數(shù)據(jù)共享交換，實(shí)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(hù)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(chǔ)，也是孿生流域的前提保障。

福州市水利相關(guān)部門密切監(jiān)視溪源溪流域的水情、汛情，每天自動(dòng)化水雨情監(jiān)測站點(diǎn)、視頻監(jiān)控站點(diǎn)會(huì)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?shí)時(shí)性、安全性，為山洪災(zāi)害防御的科學(xué)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(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室達(dá)成戰(zhàn)略合作，通過量子加密技術(shù)對(duì)圖像、視頻等數(shù)據(jù)和操作信令進(jìn)行安全加密后再傳輸，“護(hù)航”水利數(shù)據(jù)全過程傳輸。量子加密技術(shù)，采用真隨機(jī)密鑰，一次一密，密鑰更新速率快到秒級(jí)，能夠?yàn)榱饔驍?shù)據(jù)提供從監(jiān)測、傳輸、存儲(chǔ)、應(yīng)用等全生命周期的量子安全防護(hù)。至2021年3月，全市九個(gè)縣區(qū)與市水利局均部署了量子加密設(shè)備，依托真隨機(jī)密鑰對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，通過把量子加密技術(shù)應(yīng)用到福州智慧水利以及溪源溪孿生流域應(yīng)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(gòu)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(dòng)溪源溪流域風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)研判與管控能力現(xiàn)代化建設(shè)，提升溪源水庫及溪源溪流域水旱災(zāi)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(shè)的福州模式，為水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。