發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)水土保持信息化建設(shè)

□張茹（河南省水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)總站）

發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)水土保持信息化建設(shè)

□張茹（河南省水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)總站）

實(shí)現(xiàn)水土保持信息化，推動(dòng)水土保持現(xiàn)代化，成為水土保持工作的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略任務(wù)，也是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要保障。物聯(lián)網(wǎng)是新時(shí)期信息技術(shù)的重要組成，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水土保持信息化中的應(yīng)用，可以建立起智慧型水土流失預(yù)防監(jiān)督體系，推進(jìn)中國(guó)水土保持現(xiàn)代化邁向新的臺(tái)階。文章分析了目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合水土保持信息化現(xiàn)狀和規(guī)劃，探索提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水土保持信息化建設(shè)中的應(yīng)用方案。

物聯(lián)網(wǎng)；監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)中心；智慧化決策

0 引言

信息化建設(shè)是中國(guó)加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇。水利行業(yè)作為國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),提高水利行業(yè)信息化水平已上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，水土保持作為水利行業(yè)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)水土保持信息化是十分迫切和必要的。水土保持是生態(tài)文明建設(shè)的主體，是保障生態(tài)安全、國(guó)土安全、防洪安全以及人居環(huán)境安全的基礎(chǔ)。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)和人為活動(dòng)，水土流失情況日益復(fù)雜和嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，嚴(yán)重影響我國(guó)生態(tài)安全和生態(tài)文明建設(shè)，水土保持是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)科學(xué)，需要綜合多學(xué)科、多尺度、多部門進(jìn)行，通過水土保持信息化建設(shè)，建立起數(shù)據(jù)共享、智能決策、響應(yīng)迅速的新型水土流失預(yù)防監(jiān)督體系。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，它把所有的物品通過射頻等信息傳輸設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)建立起連接，實(shí)現(xiàn)物與物之間的智能化識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起,為全面實(shí)現(xiàn)水土保持信息化提供了一個(gè)良好的契機(jī)?？梢源罅μ岣咚帘３直O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性、決策的智慧性、防災(zāi)預(yù)警的及時(shí)性等特征。

1 物聯(lián)網(wǎng)與水土保持監(jiān)測(cè)信息化介紹

水土保持監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)主要包括以下三個(gè)方面內(nèi)容：①基礎(chǔ)信息系統(tǒng)工程建設(shè)。包括分布在全國(guó)的相關(guān)信息采集，信息傳輸、信息處理和決策支持等分系統(tǒng)建設(shè)；②數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。水土保持監(jiān)測(cè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)性的公共信息資源的一部分，也是決策者重要依托憑據(jù)；③綜合管理信息系統(tǒng)的建設(shè)。充分利用科學(xué)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造的有利條件，堅(jiān)持用高新技術(shù)對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，特別要注意采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）及其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)測(cè)信息化。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)體系中起到了決定的作用，通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐應(yīng)用平臺(tái)與其他行業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，促進(jìn)形成一個(gè)從數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、應(yīng)用完全對(duì)等實(shí)時(shí)交換的系統(tǒng)，提高政府的應(yīng)用處置能力。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)體系總體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)體系是在建立智慧地球背景下，把傳感器和裝備嵌入到各種水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)，再借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)，對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)要素實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能識(shí)別，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸和系統(tǒng)存儲(chǔ)，對(duì)海量數(shù)據(jù)智能挖掘和模擬仿真，以更加精細(xì)、及時(shí)、動(dòng)態(tài)、開放的方式為水土流失預(yù)防監(jiān)督和水土流失綜合治理方案提供技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)非常繁雜、形態(tài)多樣的系統(tǒng)科學(xué)，根據(jù)信息資源感知、傳送、處理和運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)體系的總體構(gòu)架主要包括感知識(shí)別系統(tǒng)、管理服務(wù)系統(tǒng)、綜合應(yīng)用系統(tǒng)（如圖1）。

2.1 感知識(shí)別系統(tǒng)

感知識(shí)別系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的核心技術(shù)，是溝通物質(zhì)世界和人類世界的橋梁和紐帶。傳感器是各種信息系統(tǒng)生成和處理信息的一個(gè)主要途徑，在物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別系統(tǒng)中傳感器的作用尤為突出，是物聯(lián)網(wǎng)中獲得信息資源的主要設(shè)備。作為一項(xiàng)新型實(shí)用技術(shù)，搭建含有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，獲取各項(xiàng)傳感器對(duì)目標(biāo)的性質(zhì)、狀態(tài)、變化過程和行為模式的大規(guī)模、全天候感知數(shù)據(jù)。工作人員可以利用終端設(shè)備隨時(shí)隨地連接信息系統(tǒng)，分享和使用信息資源。生成信息資源方式的多樣性是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)區(qū)別于其他信息技術(shù)的主要特征。感知識(shí)別是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，主要進(jìn)行水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的智能化采集，簡(jiǎn)單的處理和數(shù)據(jù)的傳輸、貯存。實(shí)現(xiàn)水土保持決策體系和水土保持目標(biāo)客體的互聯(lián)感知。采用3S技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別攝像、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，智能感知和高速貯存上傳氣象、地形、水文、植被等水土保持監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)信息。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)體系主體架構(gòu)圖

2.2 管理服務(wù)系統(tǒng)

在高性能服務(wù)器和大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐下，管理服務(wù)系統(tǒng)將海量數(shù)據(jù)高效、系統(tǒng)地組織起來，為綜合應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐和服務(wù)平臺(tái)。管理服務(wù)系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)體系中樞，主要運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)挖掘、系統(tǒng)仿真模擬、人工智能的技術(shù)手段對(duì)收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息加工、海量數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)流程規(guī)范、數(shù)表模型分析、預(yù)測(cè)分析等，最終使水土保持實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、集約化和智能化。通過感知識(shí)別系統(tǒng)獲取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在管理服務(wù)層進(jìn)行系統(tǒng)貯存，管理服務(wù)系統(tǒng)為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)提供即時(shí)有效的數(shù)據(jù)來源，整體支持水土保持監(jiān)測(cè)的各類應(yīng)用。管理服務(wù)系統(tǒng)主要通過國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略下的水土保持信息化建設(shè)完成，建成完善水土保持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和元數(shù)據(jù)庫(kù)等設(shè)施。

2.3 綜合應(yīng)用系統(tǒng)

綜合應(yīng)用系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)體系建成與運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)和核心，主要進(jìn)行信息整合共享、資源交互、業(yè)務(wù)協(xié)同、綜合應(yīng)用、信息服務(wù)等，為水土保持監(jiān)測(cè)信息化體系的運(yùn)營(yíng)發(fā)展提供直接的服務(wù)。水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享和發(fā)布需要完整的標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)，完整的標(biāo)準(zhǔn)化體系應(yīng)該涵蓋行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，以及制定基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)的技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)測(cè)體系全過程、全天候、全自動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行和規(guī)范化管理，建立起基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息資源、綜合應(yīng)用、設(shè)施設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和組織管理制度。

3 探討基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)體系的內(nèi)容

3.1 水土保持監(jiān)測(cè)感知識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建。

水土保持監(jiān)測(cè)終端設(shè)施設(shè)備的感知識(shí)別是完成基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息化體系建設(shè)的關(guān)鍵，是所有上層組織系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，需要在基層實(shí)地布設(shè)多種用途的網(wǎng)絡(luò)傳感數(shù)據(jù)探測(cè)終端，完成對(duì)水土保持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化獲取，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)全天候“即測(cè)即見”，調(diào)動(dòng)監(jiān)測(cè)體系及時(shí)響應(yīng)和聯(lián)動(dòng)。

3.2 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)中心建設(shè)。

在物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)層構(gòu)建中繼續(xù)建設(shè)和完善水土保持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和元數(shù)據(jù)庫(kù)，增進(jìn)各層級(jí)信息的延展性、共享性和安全性，提高信息更新和移植能力，完備數(shù)據(jù)中心組織形式，建立水土保持信息搜索引擎，提高數(shù)據(jù)使用效率，為大數(shù)據(jù)挖掘和分析、云計(jì)算以及向部門和公眾的智慧化服務(wù)奠定強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

3.3 綜合應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)體系是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要各個(gè)部分協(xié)同工作，建立起綜合應(yīng)用管理系統(tǒng)，主要進(jìn)行信息集成共享、資源交換、業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，為智慧化水土保持監(jiān)測(cè)的運(yùn)行發(fā)展提供直接服務(wù)。同時(shí)，綜合應(yīng)用系統(tǒng)也將嵌入融合先進(jìn)的水土保持WebGIS系統(tǒng)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)挖掘分析、云計(jì)算、一體化辦公系統(tǒng)、信息對(duì)外發(fā)布系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等一系列應(yīng)用方案，保證綜合應(yīng)用系統(tǒng)高效運(yùn)行。

3.4 搭建公眾信息綜合服務(wù)平臺(tái)。

生態(tài)文明建設(shè)是社會(huì)大眾關(guān)注的熱點(diǎn)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)體系建設(shè)是水土保持生態(tài)文明建設(shè)的重要手段，建立完善信息資源對(duì)外發(fā)布系統(tǒng)將提高公眾對(duì)水土流失的關(guān)注度和生態(tài)環(huán)境綜合治理的參與度。因此，在進(jìn)一步完備水土保持門戶網(wǎng)站各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)媒體、手機(jī)媒體、數(shù)字電視等新媒體的水土保持法律法規(guī)宣傳、災(zāi)害預(yù)警和信息分享等功能，用數(shù)字化新媒體擴(kuò)大了水土保持行業(yè)影響力，加大了對(duì)水土保持科學(xué)普及和宣傳教育力度。

4 結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)信息化體系建設(shè)是在水土保持信息化統(tǒng)籌規(guī)劃的大背景下，以新一代信息技術(shù)快速發(fā)展為支撐所產(chǎn)生在水土保持監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新。我國(guó)已成為全世界水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，社會(huì)大眾對(duì)建設(shè)“美麗中國(guó)”的生態(tài)文明需求十分迫切，水土保持工作做為實(shí)現(xiàn)“美麗中國(guó)”宏偉目標(biāo)不可缺少的重要組成部分，需要進(jìn)一步提升統(tǒng)籌性、針對(duì)性、實(shí)效性和智慧性，提高水土保持工作參與社會(huì)綜合發(fā)展的決策能力。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水土保持監(jiān)測(cè)體系的建立運(yùn)行，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、自然生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

S157

C

1673-8853（2016）09-0059-02

2016-03-28

（責(zé)任編輯：邢博輝）

張茹(1980-)，女，工程師，主要從事區(qū)域水土保持監(jiān)測(cè)和環(huán)境研究。