“小诸葛”“千里眼”“双胞胎”，给水网装上智慧大脑

【导语】山东极度缺水，为此建起庞大水网。面对调度难题，山东省水网运行调度中心郑英团队打造数字孪生“智慧大脑”，实现精准调水、无人操控，还能预测水质、节能培训，为山东乃至国家水网建设提供可复制方案 。

近日，山东省水网运行调度中心调度运行部副部长、高级工程师郑英在2025说·河北场带来演讲《胶东调水的“导航系统”：如何给胶东地区精准送水？》。

以下是郑英的演讲节选：

一提到山东，大家往往想到的是泰山、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知。过去调度员要对着图纸，一个数(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(liàng)，但(dàn)关键的(de)判(pàn)断(duàn)和(hé)决(jué)策(cè)依(yī)然(rán)要(yào)靠(kào)人(rén)，就(jiù)像(xiàng)开(kāi)车(chē)时(shí)即(jí)使(shǐ)有(yǒu)导(dǎo)航(háng)，方(fāng)向(xiàng)盘(pán)仍(réng)要(yào)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(jì)算(suàn)和(hé)经(jīng)验(yàn)判(pàn)断(duàn)，越(yuè)来(lái)越(yuè)吃(chī)力(lì)。于(yú)是(shì)我(wǒ)们(men)萌(méng)生(shēng)了(le)一(yī)个(gè)大(dà)胆(dǎn)的(de)想(xiǎng)法(fǎ)：能(néng)不(bù)能(néng)在(zài)数(shù)字(zì)世(shì)界(jiè)中(zhōng)，建(jiàn)出(chū)一(yī)张(zhāng)与(yǔ)真(zhēn)实(shí)水(shuǐ)网(wǎng)一(yī)模(mó)一(yī)样(yàng)的(de)“孪(luán)生(shēng)水(shuǐ)网(wǎng)”？

（图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)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(dāng)时(shí)的(de)水(shuǐ)位(wèi)、流(liú)速(sù)，结(jié)合(hé)运(yùn)行(xíng)情(qíng)况(kuàng)，1分(fēn)钟(zhōng)不(bù)到(dào)，就(jiù)自(zì)动(dòng)生(shēng)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“脉搏”变得前所未有地稳定、精准。

我们的智慧大脑不仅仅会调水，还能像天气预报一样预测水质变化，提前一周发出预警，保障供水安全。它还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(yàng)的(de)技(jì)术(shù)离(lí)我(wǒ)们(men)的(de)生(shēng)活(huó)很(hěn)远(yuǎn)。但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)，它(tā)带(dài)来(lái)的(de)改(gǎi)变(biàn)非(fēi)常(cháng)具(jù)体(tǐ)。过(guò)去(qù)从(cóng)下(xià)令(lìng)到(dào)城(chéng)市(shì)供(gōng)水(shuǐ)恢(huī)复(fù)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(guǎng)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