信息化時代智慧水利行業(yè)的應用與發(fā)展研究

李舒

摘? 要：在當前經(jīng)濟高速發(fā)展的社會中，水利工程建設一直都是影響人類生存與發(fā)展的基礎性建設，基于當前網(wǎng)絡技術、大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術、傳感器技術等在水利工程中的應用與發(fā)展，智慧水利的概念應運而生。該文首先簡單介紹了智慧水利的相關概念與特征，并對其中關鍵技術的應用進行了分析，希望能夠為相關的技術人員提供參考。

關鍵詞：智慧水利 信息化 技術 專業(yè)化 發(fā)展

中圖分類號：TP39? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： In the current society with rapid economic development， water conservancy project construction has always been the basic construction that affects human survival and development. Based on the application and development of current network technology， big data technology， Internet of Things technology， cloud computing technology， sensor technology and other technologies in water conservancy projects， the concept of smart water conservancy emerges at the historic moment. This paper first briefly introduces the concepts and characteristics of intelligent water conservancy， and analyzes the application of key technologies， hoping to provide reference for relevant technical personnel.

Key Words： The wisdom of water conservancy; Informatization; Technology; Professional; Development.

智慧水利的概念是近幾年才提出的，是當前水利工程建設的一種新形式，是基于各種新技術應用而發(fā)展起來的。當前社會已經(jīng)進入到了信息化時代，新技術的應用優(yōu)勢得到凸顯，水利工程建設同樣面臨著重大發(fā)展機遇。在這樣的背景下，我們應正視智慧水利建設過程中出現(xiàn)的各種問題，加大對各種新技術應用的研究，以滿足當前社會發(fā)展所需。

1 智慧水利介紹

1.1智慧水利的內(nèi)涵

智慧水利有別于傳統(tǒng)意義上的水利工程，智慧水利涉及到多個學科，比如水文地質(zhì)、水動力學、氣象學等自然學科，還運用了各種先進的技術，比如物聯(lián)網(wǎng)技術、信息化技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算技術等，在這些新技術的支持下水利工程實現(xiàn)了自動化控制，能夠?qū)崟r、準確地獲取水利工程的運行狀況[1]。智慧水利的建設與發(fā)展必然與信息技術有著密切的關聯(lián)，在智慧水利模式下，各種數(shù)據(jù)信息會被自動化系統(tǒng)收集、整理，形成一個系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)鏈條，經(jīng)過高效的處理，反饋給相關的工作人員。另外，智慧水利還可以提高應對突發(fā)事件的能力，通過對突發(fā)事件進行模擬與反饋，完成物聯(lián)感知，達到智慧管理的目的。

1.2智慧水利的主要特征

智慧水利是我國智慧城市建設的重要組成部分，其中融合了多種先進的技術，并將多領域的信息化技術應用到水利工程建設中，對我國智慧水利建設起到了一定的推動作用[2]。

1.2.1感知全面化

在水利工程建設中運用物聯(lián)網(wǎng)技術，并利用衛(wèi)星遙感技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、采用無人機等，與地面自動化監(jiān)測設備構(gòu)建起天地一體的立體感知監(jiān)測網(wǎng)絡，提升水利工程的感知能力。

1.2.2互聯(lián)泛在化

泛在化的含義是指無處不在的智能化網(wǎng)絡，基于當前無線網(wǎng)絡的普及，智慧水利工程實現(xiàn)了互聯(lián)泛在化，利用全面覆蓋的無線網(wǎng)絡、各種類型的無線傳感設備、RFID技術等，并與政務網(wǎng)、無線寬帶、應急通信等互聯(lián)，網(wǎng)絡無處不在。

1.2.3業(yè)務協(xié)同化

協(xié)同化的本質(zhì)是相互協(xié)調(diào)、相互統(tǒng)一，創(chuàng)造出最適合水利工程運行的體系。利用業(yè)務協(xié)同化對水利資源進行有效的整合、共享，當發(fā)生突發(fā)事件時，利用智慧水利協(xié)同化的特征使問題得到快速處理解決。

1.2.4應用智能化

在智慧水利建設中充分運用人工智能技術，建立以大數(shù)據(jù)智能化為主的智能化技術與管理應用體系，實現(xiàn)智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預警、智能調(diào)度、智能處置、智能控制，提高水利工程管理的高效化、精細化。

1.2.5服務社會化

智慧水利更加注重社會化服務體系建設，構(gòu)建一體化的服務體系，堅持以人為本，不斷簡化完善服務流程，在飲水、用水安全、農(nóng)業(yè)灌溉等方面提供一條龍式的服務，辦事人員可以快速、便捷地完成所需業(yè)務。

2智慧水利的總體架構(gòu)

構(gòu)建智慧水利專項系統(tǒng)，可以按照“1+N”平臺架構(gòu)進行規(guī)劃設計，目前“1+N”平臺架構(gòu)是中國平安打造的智慧城市平臺體系，其中綜合運用了人工智能、區(qū)塊鏈、云計算等尖端科技，涉及到與人們的工作、生活息息相關的交通、教育、醫(yī)院、養(yǎng)老、社區(qū)、食品安全等方方面面，還有政府機構(gòu)的政務管理系統(tǒng)、城市的衛(wèi)生與環(huán)保等[3]?；凇?+N”平臺架構(gòu)，在智慧水利中包含了感知、傳輸、支撐、應用等幾個子系統(tǒng)，并以此開發(fā)了各個功能模塊，對水利建設項目的規(guī)劃建設過程進行有效的管理[4]。

2.1全面感知

在智慧水利管理系統(tǒng)中，以地面站網(wǎng)為基礎，包括氣象站、水文站、水質(zhì)監(jiān)測站、生態(tài)站、流量站、地下水站等，對水循環(huán)進行監(jiān)測，通過感知層獲取到水安全、水環(huán)境、水生態(tài)水管理等方面的各種信息數(shù)據(jù)。在整個智慧水利系統(tǒng)中布設了大量的傳感裝置和攝像裝置等終端設備，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺將采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信息庫中。相關的工作人員可以利用無線網(wǎng)絡或有線網(wǎng)絡在PC終端或手機上完成對現(xiàn)場情況的填報等操作。全面感知還包括對空中云水、降水、水分的蒸發(fā)、土壤水分變化等方面的監(jiān)測。

2.2通信互聯(lián)

在智慧水利系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡包含了通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)（移動互聯(lián)網(wǎng)）、物聯(lián)網(wǎng)等，綜合運用了大數(shù)據(jù)技術、遙感技術、信息技術、GIS技術、BIM技術等，實現(xiàn)全面互聯(lián)[5]。在大數(shù)據(jù)技術的支撐下完成各種水利專業(yè)數(shù)據(jù)、涉水數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲等，為做好水利工程管理提供信息化管理服務。

2.3智能控制

智慧水利系統(tǒng)中的應用層直接面對眾多用戶，在全面感知的基礎上再借助通信互聯(lián)網(wǎng)絡將各類信息提供給相應的客戶群體。智慧水利系統(tǒng)的運行與服務都是以應用層為核心開展各項工作的，采集的信息包括日常管理、應急指揮、水質(zhì)信息等，對防洪排澇、供排水、生態(tài)河道湖泊等實現(xiàn)智能化控制[6]。具體的智能化控制體系中主要涉及到防洪工程、水源工程、城鄉(xiāng)供水工程、城市排水工程、生態(tài)河湖工程等，通過智慧水利的應用層展開對各個系統(tǒng)的規(guī)劃、建管、運維的智能管理。

3信息化技術在智慧水利中的應用與發(fā)展

3.1明確預期目標

在智慧水利工程建設初期，應明確需要達到的預期效果，確定信息化技術的應用總體目標。為了保證預期目標的實現(xiàn)，應對總體目標進行細化，按照水利工程建設與使用的階段分為近期目標、中期目標和遠期目標，不同時期的目標會表現(xiàn)出不同的特征。在近期目標中，工作的重點應放在如何有效地運用信息化技術、網(wǎng)絡技術、人工智能技術、遙感技術等，構(gòu)建完善的、系統(tǒng)的信息化、智能化的水利工程信息管理體系，為智慧水利的良好運行打下堅實的基礎。在中期目標中，借助智能化的水利工程信息管理平臺，深化信息化技術、人工智能技術的應用，擴大應用范圍，為做好水利工程智能化管理提供服務。遠期目標的重點在于實現(xiàn)智慧水利的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，信息化技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術等在水利工程管理體系中的整體性與協(xié)調(diào)性都更加突出，全面展現(xiàn)智慧水利的科技優(yōu)勢[7]。

3.2明確建設思路

在當前信息化時代，各領域的技術都呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，技術理念與技術應用范圍的更新頻率都非?？?，在這種情況下智慧水利工程建設必需開拓思路，創(chuàng)新發(fā)展理念，明確智慧水利工程建設的思路，符合時代發(fā)展背景，以實際需求作為水利工程建設發(fā)展的導向，以高效率、高水平、高質(zhì)量作為水利工程建設標準嚴格要求。智慧水利應具備完善的信息化基礎設施、具備功能完備的水利業(yè)務應用與服務體系，實現(xiàn)水利工程的自動化、智能化控制，提高水利工程的信息處理能力、應急能力、服務水平，是智慧水利建設中需要重點攻克的難題。

3.3系統(tǒng)的構(gòu)建

3.3.1調(diào)度系統(tǒng)

在智慧水利管理系統(tǒng)中調(diào)度是非常重要的一個構(gòu)成要素，調(diào)度系統(tǒng)的設計要基于當前智慧水利多元化發(fā)展的趨勢，確保智慧水利的綜合優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。在調(diào)度系統(tǒng)中整合、集成管網(wǎng)系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、水利服務系統(tǒng)、管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)等，實現(xiàn)智慧水利的科學調(diào)度[8]，提高水利工程運行的經(jīng)濟性、安全性，減少不必要的資源消耗，實現(xiàn)水利系統(tǒng)的最優(yōu)化控制。

3.3.2指揮系統(tǒng)

智慧水利各種功能的實現(xiàn)需要建立一套完善的、信息化水平較高的指揮系統(tǒng)，接收來自各終端的信息數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令。傳統(tǒng)的水利指揮系統(tǒng)缺少信息化技術的支持，在指揮過程中實效性與集中性嚴重欠缺，指揮中心發(fā)出的控制指令無法及時、準確地得到傳遞，嚴重影響到水利系統(tǒng)的運行效率，嚴重的時候還會出現(xiàn)偏差，控制指令出現(xiàn)錯誤。在信息化技術支撐下，結(jié)合智慧水利工程的實地情況，在系統(tǒng)內(nèi)部設置相應的控制模塊，構(gòu)建一套完善的、具有整體性與層次性的指揮系統(tǒng)架構(gòu)，對水利工程指揮調(diào)度進行系統(tǒng)化的布局和優(yōu)化升級，確保水利指揮系統(tǒng)滿足智慧水利工程建設的發(fā)展要求，推進我國水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

3.3.3監(jiān)控系統(tǒng)

在智慧水利監(jiān)控系統(tǒng)中融合了智能雨量監(jiān)測系統(tǒng)、智能水位與液位系統(tǒng)、土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)、水質(zhì)分析系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)、城市供排水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以及泵站運行自動化系統(tǒng)等，這些智能化監(jiān)控系統(tǒng)保障了智慧水利高效、穩(wěn)定運行。

3.3.4操控系統(tǒng)

由于智慧水利尚處于起始階段，在各種新技術的應用過程中還存在許多的不足，為了使智慧水利管理系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運行，需要提高系統(tǒng)的操控性能。通過新技術的應用實現(xiàn)智慧水利操控系統(tǒng)的數(shù)字化、信息化、自動化控制，實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)度與數(shù)據(jù)處理。通過智慧水利操控系統(tǒng)可以對水利系統(tǒng)進行無人值守遠程智能控制，工作人員通過電腦、手機、平板等終端設備實時掌握監(jiān)控現(xiàn)場的溫濕度、風向、風速、降水、水流等信息。為了深入挖掘水利信息化技術方案，充分運用人工智能構(gòu)建完善的“智能化”操控平臺，使調(diào)度服務項目的改革策略得到落實[9-10]。

4結(jié)語

綜上所述，我國很多地區(qū)已經(jīng)開展了智慧水利建設，但是在建設與發(fā)展過程中存在著許多的實際問題與不足，如果不加以解決將會制約我國水利事業(yè)的健康發(fā)展。因此，相關的技術人員與研發(fā)人員應從智慧水利建設的客觀實際需求出發(fā)，在建設規(guī)劃過程中充分遵循信息化技術的基本發(fā)展規(guī)律，運用創(chuàng)新思維，加快技術研發(fā)，加快我國智慧水利建設的進度，切實提高智慧水利建設成效。通過運用智慧水利管理系統(tǒng)，促進水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為我國經(jīng)濟建設保駕護航。

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