關于智慧水利的認識與思考

潘新軍

摘?要： 智慧水利是運用物聯網、云計算、大數據等新一代信息通信技術，促進水利規(guī)劃、工程建設、運行管理和社會服務的智慧化，提升水資源的利用效率和水旱災害的防御能力，改善水環(huán)境和水生態(tài)，保障國家水安全和經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。智慧水利是水利信息化發(fā)展的新階段，也是水利現代化的具體體現。信息是智慧水利的基礎，要高度重視信息的收集、監(jiān)測和分析;知識是智慧水利的核心，要應用新的信息技術，加強信息的挖掘、提取和知識的積累;能力提升是智慧水利的目的，要著重提升流域的監(jiān)測能力、預測預報能力、調度決策能力和運行管理能力。

關鍵詞： 智慧水利;信息化;大數據;人工智能

【中圖分類號】TP391?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.288

水利部在2019年全國水利工作會議上提出，“水利工程補短板，水利工作強監(jiān)管”是今后工作的總基調。當前，傳統(tǒng)水利已難以充分滿足新時代經濟社會發(fā)展所需的專業(yè)化、精細化、智能化的管理要求。隨著以云計算、Web2.0為標志的第三次信息技術浪潮的到來，以“感知、互聯和智能”等為基本特點的大數據、物聯網及其應用極大地改變了各個行業(yè)信息化服務的效率、易用性和行為范式。水利信息化、現代化和智能化發(fā)展迎來了良好契機，發(fā)展智慧水利，正成為水利現代化，快速提升水資源效能的強力抓手和必然選擇。然而，當前一些地方對于智慧水利還缺乏較為系統(tǒng)的認識，部分地方的智慧水利工程還僅僅停留在信息管理系統(tǒng)平臺和可視化等方面。因此，有必要進一步厘清和明晰智慧水利的內涵、工作重點以及發(fā)展目標。

1?智慧水利的概念

智慧水利是智慧地球的思想與技術在水利行業(yè)的應用。IBM公司將美國國家智慧水網提出了3個關鍵詞：自動化、交互性、智能化。即利用物聯網技術，自動、實時地感知水資源、水環(huán)境、物理大氣水文過程及各種水利工程的多要素、多屬性、多格式的數據;通過信息通信網絡傳送到在線的數據庫、數據倉庫和云存儲中;再利用云計算、數據挖掘、深度學習等智能計算技術進行數據處理、建模和推演，做出科學優(yōu)化的判斷和決策，并反饋給人類和設備，采取相應的措施和行動有效解決水利科技和水利行業(yè)的各種問題，提高水資源的利用率、水利工程的效益，有效保護水資源及水環(huán)境，實現防災減災和人水和諧。

綜合來看，智慧水利的內涵主要有3個方面：

（1）新信息通信技術的應用。即信息傳感及物聯網、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術的應用。

（2）多部門多源信息的監(jiān)測與融合。包括氣象、水文、農業(yè)、海洋、市政等多部門，天上、空中、地面、地下等全要素監(jiān)測信息的融合應用。

（3）系統(tǒng)集成及應用，即集信息監(jiān)測分析、情景預測預報、科學調度決策與控制運用等功能于一體。其中，信息是智慧水利的基礎;知識是智慧水利的核心;能力提升是智慧水利的目的。

2?現狀與問題

經過近20年的水利信息化建設，水利綜合信息采集體系初步形成，網絡通信保障能力明顯提高，實現了圍繞突發(fā)事件對水情、工情和位置等信息的自動定位和展現。有關研究院所利用物聯網等技術開展了水文水資源、防汛抗旱、氣候變化影響、水利信息化、水環(huán)境保護與治理等方面的科研工作。地方水利部門加強水文、水環(huán)境、水災害等方面的自動智慧化監(jiān)測，研究開發(fā)和實踐應用水文預報預警、調度決策、日常業(yè)務管理等系統(tǒng)，顯著提升了業(yè)務工作能力和水平。但是，智慧水利的建設與智慧社會的需求仍存在較大差距。

一是全面感知不夠，目前，各類水利設施的監(jiān)測遠未做到全面感知。例如，水庫安全監(jiān)測方面，多數中型水庫和幾乎所有小型水庫都沒有實時安全監(jiān)測設施，大部分小型水庫甚至沒有水情監(jiān)測報汛設備，且感知技術手段也存在較大差距，自動化程度不高。

二是信息全面互聯差距大，網絡覆蓋面小，縣級水利部尚未實現全面連接水利業(yè)務網;而且網絡通道窄，受限于信息基礎設施，基層水利數據無法及時傳輸;上下左右聯通不暢，集中體現在工程控制系統(tǒng)隔離在各個工程管理單位，不同工程的業(yè)務系統(tǒng)信息共享和業(yè)務協(xié)同困難。

三是共享不足，在水利行業(yè)內部，各專業(yè)部門之間的信息共享不足;在行業(yè)外部，與環(huán)保、交通、國土等部門的相關數據還不能做到數據實時共享。

四是智能應用不夠，對于新一代信息技術的應用，水利行業(yè)總體上還處于初級階段。大數據、人工智能、虛擬現實等技術尚未得到廣泛應用、智慧功能尚未得到充分顯現。

3?對我國智慧水利發(fā)展的思考與建議

3.1?加強信息源及信息系統(tǒng)基礎設施建設

構建立體監(jiān)測體系，以地面站網為基礎，以水循環(huán)為線索，以新裝備、新產品、新途徑為牽引，實現水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水管理等信息的立體高效監(jiān)測。為智慧水利的發(fā)展保駕護航;要加快水利云平臺建設，提升水利在線網絡儲存能力和計算分析能力，支持海量數據管理并提供公共服務支撐功能，減少托管和維護工作成本。

3.2?加強智慧業(yè)務核心系統(tǒng)建設

為進一步全面落實和支持“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”的水利工作主基調，當前和今后一段時期需要集中精力建設4個系統(tǒng)的智慧業(yè)務體系，即流域水模擬和預測預報系統(tǒng)，水工程安全分析和科學調度系統(tǒng)，水行政管理智能系統(tǒng)和水信息服務智能系統(tǒng)。

4?結語

智慧水利是運用物聯網、云計算、大數據等新一代信息通信技術，促進水利規(guī)劃、工程建設、運行管理和社會服務的智慧化，提升水資源的利用效率和水旱災害的防御能力，改善水環(huán)境和水生態(tài)，保障國家水安全和經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。智慧水利的發(fā)展不僅要依靠行業(yè)的科學規(guī)劃和指導，還要靠各有關專業(yè)的科學家不斷努力。共同促進水科學、計算機科學、地理科學、環(huán)境科學、數學和社會學等多學科的深度交叉融合，推動我國智慧水利的發(fā)展和進步。

參考文獻

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