项目坐落宁夏海原中部干旱带，属于扬黄调水梯级泵站工程，2023 年 10 月主体通水，配套西河灌区 12 万亩农田灌溉，覆盖西安、关桥、海城 3 乡镇，受益人口 6.51 万，年引黄河水 2000 万 m³。

• 水源工程总投资 7.1 亿元，配套高效节水灌溉 4.2 亿元；

• 配套数字孪生泵站为宁夏首个标准化数字孪生梯级调水泵站，同步配套 12 万亩数字孪生西河灌区，是水利部现代化数字灌区示范试点、“四水四定” 典型样板。

平台整体架构（四层数字孪生体系）

1. 感知层（物理实体全域采集）

覆盖四级梯级泵站、输水主干管网、蓄水池、田间节水单元全域监测：

机电监测：水泵振动、电机电流 / 温度、轴承损耗、机组效率、闸阀开度；

水力监测：渠道水位、管道压力、瞬时流量、含沙量、水锤冲击波；

灌区感知：田间墒情、气象、蓄水池液位、分户用水计量；

视频 AI：泵房全景、管线关键节点异物、渗漏识别；

全部传感、控制设备国产化，毫秒级数据采集、边缘本地预处理。

2. 数据底板层（灌区一张图底座）

融合多源数据构建统一时空数据库：

静态数据：泵站 BIM 模型、管线拓扑、蓄水池图纸、设备台账、灌区地块 / 种植档案；

动态实时数据：机组运行、流量水位、能耗、土壤墒情；

外部数据：气象预报、农业灌溉定额、分时电价、地下水监测；

实现数据清洗、时空对齐、标准化互通，支撑全模型仿真计算，打通泵站 — 灌区一体化数据链路。

3. 模型引擎层（核心 “四预” 仿真大脑）

平台核心能力：预报、预警、预演、预案四预闭环模型库，适配高含沙扬黄泵站场景：

用水预报模型：根据作物类型、墒情、气象自动计算片区需水量清单；

设备健康预报：水泵泥沙磨损、电机老化、轴承故障寿命预测；

水力仿真模型：长距离管线水锤模拟、梯级泵站联合水力平衡计算；

节能调度模型：分时电价、梯级联动最优工况算法；

风险知识库：渗漏、爆管、机组停机、泥沙淤堵处置预案库。

4. 业务应用层（可视化操作平台）

（1）泵站数字孪生驾驶舱（核心模块）

3D 实景还原四级梯级泵站、泵房内部设备、管网走向，虚实同步映射：

总览大屏：全站机组负荷、总流量、累计能耗、供水保障率实时看板；

单泵精细化监控：振动、温度、效率曲线、泥沙损耗指标；

梯级联动调控：一键联动多泵站启停、流量配比自动优化；

水锤风险实时仿真，异常弹窗预警、定位故障点位。

（2）灌区精准配水调度模块

系统自动核算不同作物灌溉定额，生成分区供水计划，远程调控蓄水池、田间电磁阀，实现 “按需供水、按量计量”，杜绝大水漫灌；同步对接农业水价计量，自动统计农户用水水费，支撑水价综合改革宁夏回族自治区水利厅。

（3）智能运维与预测性维护

故障自动诊断：秒级识别电流异常、振动超标、渗漏、泥沙淤堵；

预测性维保：提前推送设备检修周期、备品备件提醒；

电子巡检：线上工单、故障溯源、运维记录全流程留痕；

历史工况复盘：调水方案、故障事件回放仿真。

（4）能耗与节水分析模块

统计单台水泵、梯级整体电耗，对比最优工况，自动给出降耗运行策略；汇总灌区节水数据，支撑 “四水四定” 考核、地下水超采管控，已关停 120 眼超采机井宁夏回族自治区水利厅。

（5）应急指挥模块

管线爆管、机组停机、水锤冲击等突发事件一键触发：自动预演处置方案、联动上下游泵站关阀减流、推送处置流程、调度物资，形成 “预警 — 预演 — 处置” 闭环。