科创中国

电力、热力、燃气及水生产和供应业,电力、热力生产和供应业

本项本项目属于信通与计算技术领域，列入了国网公司科技计划和农业部科研专项计划。 河北省是我国粮食主产区，地表水资源极度匮乏，农业灌溉79%采用机井方式，造成地下水超采严重，水位年均下降***米，形成世界上最大的“漏斗区”。作为全国首个水资源税试点省份，在执行过程中存在以下难题：一是机井排灌水表安装环境恶劣，使用寿命短，无法推广；二是机井数量大、分布广，难以监管；三是农户浇地大水漫灌普遍，水资源浪费严重。以上问题严重制约了国家政策落地，阻碍了农业生产进步、农村环境改善和农民增收步伐。 河北公司在“井井通电”基础上，以智能用电技术为平台，率先突破农业、水利和信息技术融合创新，通过建立农业生产多元信息融合感知、跨行业信息采集和数据互认体系，实现了电、水、农资源的“云边协同”物联管控，为政府、农户提供了数据共享服务。在河北地区72万眼农业机井推广应用，实现了能源、水资源的优化利用。

1.研制了国际首套农业电-水资源协同的多元智能物联感知终端，首创动态电-水折算系数修正模型和适于农村公网通讯环境的网络制式自适应切换模型，提出多传感量动态协议转换和轻量化边缘计算方法，“以电折水”系数较实际测算误差小于3%，填补了电水一体化计量的技术空白，实现了农业灌溉多元信息融合感知和精准计量。 2.开发了云边协同的电力用户农业排灌用能管理系统，提出农业生产用能负荷辨识及数据筛选方法，建立了基于对称加密算法的双向互动数据安全认证机制，创新基于蜂巢结构动态算法的数据传输信道优化方法，排灌负荷识别误差小于2%，解决了灌溉用电无法区分的难题，建成了多方用户安全互信、友好互动的良性机制。 3.建成国内首个跨行业智慧绿色能源服务云平台，构建了电价机制与水权分配转换模型和多级激励的精准灌溉模型，提出了并行化排列熵特征提取算法，推出了机井定位排查、精准灌溉指导等数据化服务，跨行业数据处理效率提升75%，引领了电力大数据成体系、规模化、跨行业服务新范式。

项目授权发明专利35件，发表论文26篇(SCI和EI8篇)，形成了公司系列标准7项，直接支撑政府出台《河北省农业用水以电折水计量实施细则》和《河北省农业用水限额及水量核定工作办法》，为国家推行水资源税提供了科学决策。经李立浧、康绍忠院士等电力、水利专家评价，项目整体达到国际领先水平。 成果产生直接经济效益***亿元，为政府年节省水表购置、安装费用***亿元。精准灌溉服务在“渤海粮仓”国家科技示范工程应用，年均每亩节水40-60吨，全省可节水***亿吨。年减少温室气体排放50万吨。应用期间，河北地下水位下降趋势逐年减缓，多地出现稳步回升，受到河北省水利厅等多家政府机构和社会各界高度评价。首次实现了电力、水利、农业三大国计民生行业技术融合，为农村能源互联网建设起到引领示范作用，对国家全面实施乡村振兴战略，意义重大深远。

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