《智慧水利工程與信息化控制》

李廣義

摘要：應用信息化水平的主要標志之一是網(wǎng)絡技術的運用水平，水利信息化建設亦是如此，網(wǎng)絡技術為氣象、水情、工情、旱情、水質、生態(tài)、災情等信息，以及水利管理信息的傳輸、共享、分析、管理和發(fā)布提供了強力的技術支撐。智慧水利工程與信息化控制研究很有必要。

關鍵詞：智慧；水利工程；信息化控制

1水利信息化技術應用現(xiàn)狀

1.1地理信息系統(tǒng)技術應用

地理信息系統(tǒng)（GIS）功能十分強大，應用十分廣泛，遍及各行各業(yè)。在水利行業(yè)GIS技術得到廣泛應用已經(jīng)有10多年了，并且逐步發(fā)揮了巨大的作用，其主要體現(xiàn)在地理位置確定、地理信息展示、行業(yè)信息展示、信息統(tǒng)計分析及功能集成等方面。主要應用介紹如下：（1）基礎地理信息管理。GIS技術基本功能是反映地理坐標，并通過地理坐標確定有關信息的坐標和相對位置。從信息管理方面水利行業(yè)與其他許多領域一樣，首先要求得到基礎地理信息，如：地形、地貌、河流、水系、行政區(qū)、交通等信息。（2）水利專題信息展示。在基礎GIS平臺上6水利信息化2010，（2）展示水利專題信息，主要包括：水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)、水閘、測站等水利工程信息，和雨情、水情、災情等水情信息及水利管理信息。將這些信息在GIS平臺中分類、分圖層、分區(qū)域展示。（3）統(tǒng)計分析功能運用。GIS技術的分析功能十分強大，在水利工作中發(fā)揮了重要作用，如降雨分布信息、水資源量統(tǒng)計、洪水淹沒面積計算、受災面積和人口財產(chǎn)統(tǒng)計等。這些分析結果為水情預報、防汛會商決策、水量調度等提供了較為可靠詳實的數(shù)據(jù)支持，初步實現(xiàn)了在水利及防汛工作中對雨情、水情、災情的粗略估算向定量分析轉變。（4）系統(tǒng)集成功能。GIS作為地理信息管理基礎平臺，系統(tǒng)集成功能是其重要的基本功能之一。常用的GIS集成主要有相關功能模塊和相關專業(yè)模型的集成。集成功能模塊包括：信息服務、數(shù)據(jù)庫、圖形庫、防汛會商、防汛值班及部分辦公自動化等功能模塊；集成專業(yè)模型包括：氣象預報、水文預報、水動力學計算、水庫調度等模型。（5）空間三維GIS技術應用。GIS技術的發(fā)展和應用歷經(jīng)了從二維平面GIS平臺到三維空間立體GIS平臺的過程，隨著三維空間GIS技術的日益成熟，三維空間GIS技術的應用更加廣泛。三維GIS技術的主要特點是在GIS平臺中展現(xiàn)空間立體環(huán)境，并在三維環(huán)境中展示與管理相關信息。地理信息系統(tǒng)雖然功能強大，應用廣泛，但是地理信息系統(tǒng)技術還處在迅速發(fā)展階段，在應用過程中存在信息不夠詳細、圖標不夠完善、分析功能有限等問題，而且國外GIS產(chǎn)品價格較高，國內GIS產(chǎn)品功能不夠全面，因此地理信息系統(tǒng)技術在水利信息化建設的實際應用中還有一定的局限性，有待不斷發(fā)展和完善。

1.2數(shù)據(jù)庫技術

應用數(shù)據(jù)庫（DB）技術是信息技術發(fā)展和應用的核心內容之一，是水利信息化建設的基礎，幾乎所有的水利信息系統(tǒng)建設都離不開數(shù)據(jù)庫技術的應用。數(shù)據(jù)庫技術的應用主要包括數(shù)據(jù)存貯和管理。目前，已經(jīng)完成了國家級水情數(shù)據(jù)庫建設，實現(xiàn)了對國家重點關心的降雨信息、水情監(jiān)測信息和歷史水情信息進行查詢與管理，流域和省級水情數(shù)據(jù)庫建設正在緊鑼密鼓的進行中，部分有條件的省市已率先完成了水情數(shù)據(jù)庫建設，制定了國家防汛工情數(shù)據(jù)庫建設規(guī)范，正在進行工情數(shù)據(jù)的入庫工作；部分省市正在根據(jù)國家規(guī)范開展工情數(shù)據(jù)庫建設工作；部分地區(qū)根據(jù)需要建立了洪災災情信息管理數(shù)據(jù)庫，以及根據(jù)防汛指揮系統(tǒng)和防汛決策支持系統(tǒng)建設需要建立了系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫技術的運用和推廣，進一步推動了防洪減災信息管理的規(guī)范化，使信息存儲、更新和查詢更加方便，并且為數(shù)據(jù)挖掘奠定了基礎。數(shù)據(jù)庫技術在水利信息化建設與管理中應用較為成熟，為水利信息的數(shù)據(jù)管理提供了強大的支持，但是隨著水利信息化建設中數(shù)據(jù)量的膨脹式增加，國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品對海量數(shù)據(jù)的管理還存在一定的不足。

1_3網(wǎng)絡技術

計算機網(wǎng)絡技術作為基礎設施已經(jīng)成為我國水利工作中信息采集、傳輸、處理和共享的重要手段。根據(jù)網(wǎng)絡應用范圍的需要建設有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；根據(jù)網(wǎng)絡通訊安全保障的需求分為公共網(wǎng)絡和水利專網(wǎng)；根據(jù)信息傳輸是否有線分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程關于計算機網(wǎng)絡建設的主要任務是依托公網(wǎng)資源和已建的防汛通信專網(wǎng)，組建國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程計算機網(wǎng)絡。主要包括：一期工程骨干網(wǎng)，建設中央網(wǎng)絡中心與7個流域機構、31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設兵團防汛抗旱部門之間的互聯(lián)網(wǎng)絡；一期工程流域省區(qū)網(wǎng)（可研報告中的地區(qū)網(wǎng)）：建設流域和省（自治區(qū)、直轄市）與所轄的125個水情分中心、4個工情分中心、28個旱情試驗站（分中心）、4個重點工程管理局之間的互聯(lián)網(wǎng)絡；一期工程城域網(wǎng)（可研報告中的園區(qū)網(wǎng)）：建設同城異地辦公的同級水文、防汛抗旱部門及網(wǎng)絡中心之間的互聯(lián)網(wǎng)絡；一期工程部門網(wǎng)：建設31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水情、工情中心及4個重點工程局的局域網(wǎng)；建設中央、7個流域機構、31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設兵團網(wǎng)絡中心；建設一期工程網(wǎng)絡管理、服務及安全系統(tǒng)『2l。網(wǎng)絡技術除了以通訊傳輸技術為主的計算機網(wǎng)絡硬件技術以外，網(wǎng)絡編程技術也是網(wǎng)絡技術應用的重要內容之一，通常談到的網(wǎng)絡化技術是指網(wǎng)絡化軟件的開發(fā)和應用，即是指具有網(wǎng)絡發(fā)布功能的Web技術而不是廣義的IT技術。Web技術的應用起步于2000年前后，此后國家各級各部門編制的網(wǎng)絡化軟件系統(tǒng)主要采用Web技術。例如各級防汛指揮、水情測報、決策支持、信息服務、會商管理、辦公自動化等系統(tǒng)中網(wǎng)絡化軟件系統(tǒng)部分都是基于Web技術的。計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展為水利信息共享和交換提供了條件，作用重大、效果顯著，但是由于信息量逐步增加，網(wǎng)絡容量有限，信息傳輸和交換速度往往難以滿足實際應用的需求；再者，互連網(wǎng)穩(wěn)定性不足，系統(tǒng)較為脆弱，可靠性不夠強，如某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障就會影響整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的正常運行。因此網(wǎng)絡技術應用還應該全面考慮出現(xiàn)網(wǎng)絡故障后的應急解決方案。

2智慧水利工程與信息化控制

通常我們提到的信息技術應用主要指的是軟件技術的應用，包括GIS、DB，RS，VR、Web等，或是軟硬件結合的信息技術。水利信息化技術應用主要包括：辦公自動化、防汛抗旱指揮、水情測報、水務管理、水資源管理、決策支持、防汛會商、信息服務等應用系統(tǒng)建設，實現(xiàn)信息技術為水利建設和管理服務。下面重點介紹較為廣泛應用的信息技術在水利行業(yè)中的應用情況。改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，國力得到了大大增強，人民生活得到了重大改善，為了人們生命安全、社會穩(wěn)定、環(huán)境保護、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，各級政府有能力、有條件投入更多的資金進行水利信息化建設事業(yè)。