中华文明以农耕社会文明发展至今,自古以来与水的抗争就是此消彼长,遥遥无期,人傍水而生,依水而发,但水情难测,洪涝与旱灾始终贯穿着中华民族整个发展史,从古代开渠造河到现代水利水务数字改革治理技术开发,我们的与水的故事讲述了千余载,而治水技术也发展了千余载。
如今随着时代的发展与气候变化,治水技术开启了全新的篇章,以信息化赋能的全系水循环科技创研领域兴起,让治水技术跃进一个新的维度,我们有治水先贤们更加意想不到的科技方式,来处理水患难题。贵仁科技作为一家以水科学模型技术为核心的高科技信息化平台企业,便是国内将信息化数字改革技术与治水技术结合,引领国产科技治水事业发展的主要推动者之一。其创始人桂发二先生,更是躬身入局十五年,带领团队攻坚国产水科学数值模型创研难题。2023年,贵仁科技自主创新研发的“GRMS贵仁治水模型云”获工信部“信息技术应用创新典型解决方案”,并被水利部认定为“打破国外技术垄断成果”。
如今,在现代信息技术加持下,如何以科技治水技术核心持续驱动国产科技治水替代?《信用中国》栏目组特邀贵仁科技董事长桂发二先生现场做客演播厅,让我们共同来见证这科技治水前行之路。
“目前国内水安全问题,一直伴随着中华民族的发展,而国内最大的水情问题,其实就集中在降雨时空分布不均的问题上”桂发二董事长表示:“水怎么在空间和时间的范畴中,满足人类生产生活生态的需要?我们通过怎样的技术来预知未来降水的水多、水少、水脏,让它们更适配人类生存环境,是科技治水要解决的主要问题,而目前主要的技术痛点,就是对于降雨的预见期不够长,精准度不够高,这两点,在解决水循环中的水安全问题上,是非常关键的。”
而如何能以现代信息科技赋能水安全治理技术,作为常年深耕于全系水循环技术创新领域专家,桂发二这样介绍到:其实贵仁科技一直有一套模式,通过数字化平台,将物理世界的水循环孪生到数字世界中,将人类认知的涉水的全要素,在一个二三维平台中把它的属性、关系和行为衍射出来,以这一数字孪生水世界为基础,为它装上大感知、大数据,获取天上、地表、地下的水系脉动,从而让我们知道在什么情况下会出现水多、水少、水脏。之后再装入大模型,通过有物理意义的机理的数学模型配合人工智能技术让模型自我学习迭代,便能在这一数字孪生世界中,不断的进行推演,从而精准的预测未来。
通过数字化平台,将物理世界的水循环孪生到数字世界中,将人类认知的涉水的全要素,在一个二三维平台中把它的属性、关系和行为衍射出来,以这一数字孪生水世界为基础,为它装上大感知、大数据,获取天上、地表、地下的水系脉动,从而让我们知道在什么情况下会出现水多、水少、水脏。之后再装入大模型,通过有物理意义的机理的数学模型配合人工智能技术让模型自我学习迭代,便能在这一数字孪生世界中,不断的进行推演,从而精准的预测未来。
“过去这些产品,都是欧美的企业在做”,早在十几年前,这一技术便在国外开展研发,当时国内整个水科学数学计算模型的市场,基本都已被国外商业模型垄断,国内相关水科学研究机构对于水科学数智模型的开发和应用,只能停留在非常浅显的阶段,且由于国外模型在进入国内后的水土不服,导致以国外模型开发出的应用平台,在很多时候所做出的预测结果不尽人意,同时面临着十分严峻的数据安全问题。也正是因此,贵仁科技才更加坚定要打破技术壁垒,做出属于中国自己的水科学数值模型。
2009年,在中科院刘昌明和夏军院士的指导下,贵仁科技毅然投身水科学数值模型的国产替代技术创新之路,2019年,在各方专家的指导帮助和贵仁科技坚定不移的创研攻坚下,贵仁治水大模型(GRMS CLOUD)正式上线!并于2023年获水利部“打破国外技术垄断,具有广阔推广前景”权威认定。并评价基于贵仁治水模型云平台,可实现涵盖智慧水利、智慧水务、智慧环保、智慧应急等领域的多维度、多场景的“中国方案”。
水利部认定
如今,在逐步的深入开发下,作为一套基于“云”的水循环大模型服务平台,GRMS贵仁模型云目前已完成了水文、水动力、水质、管网(供/排水)、水工、耦合全系列模型的创新自研,可以在一个二三维平台中自由搭建,根据不同地区的地理特性及地域特征任意组合平台功能,因地制宜。
核心引擎:模型算法库
平台以数字孪生水世界为大底座,融合物联网络的大感知层、气象,地理等物理大数据层、人工智能自动迭代的推演大模型层,实现对云中雨、落地水、地表水及地下水的全系水循环全生命周期的实时监测、及时预测、研判风险及预报预警,极大程度上延长了预报的预见期、提升了预报的精准度。在不断的技术迭代下,贵仁科技对于国内洪水预报预警,已覆盖全国119822条山洪子流域单元,可以实现精确定位到具体行政村山洪沟及撤离户,基于“GRMS模型云”平台为底座所开发的山洪灾害预报预警平台,通过24小时长效降雨预测与2小时短临降雨预测结合,每15进行一次滚动播报,叠加修正播报误差,通过独有的云端多任务并发计算模型优势,在3min内即可完成1万网格的模拟推演,10余秒即可自行完成3万+子流域的覆盖计算,上线以来经过多次实战校验,平均准确率可达到90%以上,实现预警前置2小时以上,已极大程度上解决了预报精准度不高和预见期过短的关键痛点。
贵仁山洪预报预警平台
“我们花了十五年时间,在众多领导专家的帮助下,我们才把这个产品研发出来,能够跟我们国家的友商从更加满足人性的产品的功能性能上去PK国外的产品。”提到外界专家领导的帮助,桂发二尤其感谢了长江委,“我们跟长江委已经合作了十三年,也正有他们专家领导,大师们亲自的指导与辅导,教我们怎么把这个产品做好,才能让我们以实战、实用、实效去打造长江流域洪水预报调度系统,去完善长江流域的数字孪生。”
长江流域洪水预报调度系统
2012年,贵仁科技与长江委共创打造并上线“长江流域洪水预报调度系统”,至今已历时四次大迭代,现已实现全流域感知涉水数据的实时展示与统计分析。获得了“水利部长江委科学技术一等奖”,2020年,与长江委成立“智慧流域联合实验室”,共同研究长江流域前瞻性技术开发,“长江这十多年来尽管有大洪水,但是一直非常安澜,现在可以实现秒级调度,将预警前置8-22天,即使再发生1998年那样的大洪水,只要长委专家使用这个平台,就可以确保长江安然,不会再发生让整个中华民族痛心的悲剧了。”桂发二先生感叹道。
“我们为城市,打造了一颗‘治水大脑’”,提到水循环的城市水系问题时,桂发二这样讲道“我们非常荣幸的为杭州滨江打造了一款城市‘治水大脑’,将城市内所有的涉水问题,一网统管起来。”
滨江治水大脑
的确,由于滨江水系复杂,且具有“水比城高”的特殊地形,为实现杭州滨江区“治水大脑”的中枢统筹系统建成,贵仁科技依托“GRMS模型云”平台,对滨江全域进行了80万个网格、4个大防区的精细化划分建模,整合全区9个部门,11个系统的分散涉水数据同步到一个中台上,进行统一管理、分析、研判与调度,在原有的河道监测站基础上,加大了水质监测等感知设备的部署密度,配合AI监控技术,实时收集2000多个设备数据,一旦发生异常情况,便可自动报警,经由“治水大脑”反馈通知,从而对突发事件进行感知、预警、溯源并派发到相关部门,完成闭环处理。自“治水大脑”(滨江数智治水系统)搭建上线以来,共发布通知预警11000余次,闭环处置河道事件1200余件。
滨江数字孪生体
“治水大脑能够为城市水系稳定提供较强的水安全保障,如有降雨趋势,在对应的数据上即可发现,在未来哪个时间哪个地点,会出现内涝积水,我们可以做到80%的内涝精准度预测,这一点是过去没有的。”桂发二介绍道。“治水大脑”会率先收集大量实时降雨数据和气象滚动预报信息,对降雨与内涝之间的关系进行数学分析与模型计算,预测积水点位、深度等相关信息,从而做到提前部署、调度、疏通、转移。在历史同等降雨条件下,区域内的严重积水点减少了60%,应急处置的时效提升50%以上,彻底解决了滨江长久以来“城市看海”,“汽车摆渡”的顽疾。
“我们的平台,也为亚运会水安全提供了坚实保障”,为保障杭州第19届亚运会圆满举办,贵仁科技创新开发并上线“杭州市城市内涝监测预警平台”聚焦防汛防台,搭建数字孪生映射,赋能亚运场馆防洪排涝,为亚运城市的安全运行提供实时强力的保障,同时,为验证平台安全性,贵仁科技积极响应承接亚运会前期的预演演练,未雨绸缪。而就在亚运前夕,“杭州市内涝监测预警平台”首次迎来滨江历史极值暴雨,在这一场硬仗中,平台成功让预警前置4分钟,应急部门及时部署,调度,执行,快速化解了这一“红色超强暴雨”危机,也向外界证明了杭州有能力、有实力建设这一水系安全、智慧的美好城市。
杭州市城市内涝监测预警平台
如今,贵仁科技基于“GRMS模型云”为核心技术所开发的业务已覆盖数字孪生流域、山洪预报预警、城镇内涝防治、海绵城市建设、数字孪生灌区、数字孪生水库、智慧排水、水环境综合管控,智慧应急等众多实际应用领域,辐射全国20多个省份,150余城市,更是远渡重洋,奔赴海外市场,正马不停蹄的向着国家数字水网管控一体化迈进。
自创立至今,贵仁科技始终将“科技服务人水和谐”作为企业宏大愿景,也正是这一信念的驱动,贵仁科技始终将治水模型技术国产自主研发问题为己任,不断深耕全系水循环科学应用技术研发领域,15年间,主导参与了6项国重大科研课题开发,获得各类专利12项,软件著作权70项,并早在2013年被定为国家高新技术企业,随后获得了“瞪羚企业”、国家“专精特新”小巨人企业等多项荣誉。
然而,想要为科技治水赋予更大的力量,光靠个人的力量是不足以撼动现状的,桂发二深知这一道理,多年来,贵仁科技持续联合国内治水先驱力量,同中国水利水电科学研究院、中国城市规划设计研究院、北京师范大学、南信大等诸多水利气象高等院所高校展开了广泛合作。在产学研用的深度融合之下,贵仁科技取得了长足的进展,目前已实现了中国水循环数值模型1/3 市场的国产替代,为国产科技治水自研可控,做出了巨大推动,“我们这个新时代的大禹治水,其实就是我们将科技赋予整个水循环全场景,以“技防”替代“人防”。”桂发二谦虚说道。
贵仁科技积极投身政产学研用合作
“其实我们在十五年前创业的时候,就描绘了三步走的战略。”桂发二坚定说道。“第一步是第一个十年,我们希望能够成为一个掌握技术的公司,让核心技术留在国内,这一步,目前已经实现了;第二步是希望对标国际上的对手,在十五周年的时候,我们国产替代的核心技术能够完全替换国外产品,正在实现中;第三步,是希望我们能够成为一个掌握核心技术的生态平台公司,让越来越多的人,来使用和了解我们的产品,为产品赋予人性,让它帮助大家做到科技治水,真正好用,实用,管用,让科技服务人水和谐。朝着这终极的这一步,我们会不改初心,持续一直的努力下去。”
