現(xiàn)階段對(duì)水利工程信息化發(fā)展的思考

徐飛

莒南縣水利綜合保障中心 山東臨沂 276600

近年來(lái)隨著我國(guó)水利事業(yè)不斷地發(fā)展，各級(jí)政府加強(qiáng)了對(duì)相關(guān)水利部門(mén)的資金投入，同時(shí)也在不斷的調(diào)整資金結(jié)構(gòu)比例，為水利工程事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃新的篇章。在進(jìn)入21世紀(jì)的各個(gè)時(shí)期我國(guó)的水利工程信息化都得到了較大的利用，極大地提高了水利工程抗旱防洪的能力。所謂水利信息化就是在一定的水利信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模、信息基礎(chǔ)設(shè)施，以及一定的信息基礎(chǔ)環(huán)境約束下，水利信息活動(dòng)不斷豐富、信息活動(dòng)量不斷增加、信息活動(dòng)效果不斷提高的過(guò)程。它包括城市內(nèi)澇建設(shè)、水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、大壩決堤防洪監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害及結(jié)構(gòu)體安全監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

1 水利信息化建設(shè)的必要性

1.1 水利資源共享的必要

在水利工程建設(shè)之中，涉及到的資料眾多，需要大量資料進(jìn)行指導(dǎo)與運(yùn)用，因此，整理收集這些資料也是一大難題，并且設(shè)計(jì)工程單位、工程人員、項(xiàng)目法人代表、監(jiān)管單位之間的交流文件也較多，用傳統(tǒng)交流的方式，對(duì)信息數(shù)據(jù)的及時(shí)性，準(zhǔn)確性以及完整性都會(huì)有造成影響，降低工程效率。將水利信息化建設(shè)運(yùn)用到工程項(xiàng)目中有利于資源的整合，工程的整體規(guī)劃也更完善，這也是科學(xué)的規(guī)劃方式，以便后期的管理維護(hù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。水利信息化配備有許多好處，例如避免人工在操作上的誤差，及時(shí)有效解決問(wèn)題，有利于相關(guān)工作人員及時(shí)了解數(shù)據(jù)，高效快速解決問(wèn)題，提高各個(gè)組織部門(mén)交流以及資源共享的效率。另外，水利信息化調(diào)動(dòng)系統(tǒng)能第一時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總、整合、傳輸，發(fā)送到有需要的單位部門(mén)。

1.2 促進(jìn)政府職能轉(zhuǎn)變

政府要服務(wù)于公共利益和社會(huì)水利利益，提高水利信息化水平，水利管理部門(mén)可以通過(guò)數(shù)據(jù)管理門(mén)戶或平臺(tái)向社會(huì)發(fā)布水利管理信息，我們要及時(shí)幫助社會(huì)，維護(hù)社會(huì)治安，保障公共事業(yè)的公平正義。

1.3 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

水是一種自然資源，水利工程是公用事業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)家最有效、最可持續(xù)地利用水資源的計(jì)劃，是保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展和人民群眾安居樂(lè)業(yè)，水資源管理是國(guó)家治理的重要任務(wù)。

2 水利工程信息化發(fā)展面臨的機(jī)遇

國(guó)家對(duì)于信息化工作高度重視，黨中央提出，沒(méi)有信息化就沒(méi)有現(xiàn)代化，早在2018年中央一號(hào)文件明確提出實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)林業(yè)水利工程，十四五期間，“兩新一重”建設(shè)加快推進(jìn)，新基建將助力重大水利工程提檔升級(jí)。水利部將智慧水利作為十四五重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一，國(guó)家水網(wǎng)工程將智能化作為重要任務(wù)進(jìn)行推進(jìn)，要求要充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、5G、BIM、電子簽章、區(qū)塊鏈等技術(shù)，推動(dòng)信息技術(shù)與水利深度融合。

在水利工程中發(fā)展和應(yīng)用信息化技術(shù)是當(dāng)前時(shí)代的必然趨勢(shì)，在我國(guó)有著極為廣闊的應(yīng)用前景，從國(guó)家要求的角度來(lái)看，我們認(rèn)為水利工程信息化是數(shù)字中國(guó)、智慧社會(huì)的重要組成部分，也是水利信息化發(fā)展的新階段。從水利行業(yè)的角度來(lái)看，要充分發(fā)揮新一代信息技術(shù)的驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)作用，大力推進(jìn)高新技術(shù)與水利深度融合，加快智慧型水利建設(shè)步伐。信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等新型基礎(chǔ)設(shè)施將深刻改變政府管理服務(wù)模式和社會(huì)運(yùn)行模式以及人們的生產(chǎn)生活，深刻影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水利新基建作為融合型基礎(chǔ)設(shè)施，必將發(fā)揮新的、更大的作用。

最后從國(guó)家水網(wǎng)和水利工程的角度來(lái)看，要求以創(chuàng)新為引領(lǐng)，構(gòu)建以在線精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)協(xié)同共享為紐帶，以數(shù)字孿生、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和智能分析為核心，以智慧調(diào)度和自動(dòng)控制為目標(biāo)，推動(dòng)形成“水利工程智能化、水系流域數(shù)字化、國(guó)家水網(wǎng)智慧化”的水網(wǎng)“協(xié)同融合共享”智能化格局。

3 主要問(wèn)題

3.1 缺少統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)劃

當(dāng)前，水利工程質(zhì)量監(jiān)督信息化智能化建設(shè)的主體多元化，不同地區(qū)、不同職能部門(mén)、不同監(jiān)管部門(mén)都在探索研究信息化智能化建設(shè)，存在重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象；已開(kāi)發(fā)的監(jiān)督軟件之間、同一個(gè)工程中監(jiān)督軟件與其他軟件之間相互沒(méi)有統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)機(jī)制，導(dǎo)致信息系統(tǒng)兼容性不夠，上下級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)、同級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)信息流不暢，形成一個(gè)又一個(gè)的“信息孤島”，無(wú)法在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)共享，影響了信息化智能化建設(shè)的效果。

3.2 缺乏有效的協(xié)調(diào)

有效的交互平臺(tái)主要用于處理水利工作、項(xiàng)目管理、文檔等積累的信息，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，這些數(shù)據(jù)就無(wú)法有效的鏈接、處理，最終會(huì)造成信息障礙，無(wú)法滿足行業(yè)對(duì)有效節(jié)約、資源共享和重用的需求。

3.3 數(shù)據(jù)采集嚴(yán)重不足

信息化智能化的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，不能及時(shí)、有效地采集工程數(shù)據(jù)一直是信息化智能化受制因素之一。當(dāng)前數(shù)據(jù)采集手段比較落后，相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)據(jù)需要依靠人工錄入，容易受到人為因素干擾，影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性；已有的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集設(shè)備、系統(tǒng)功能還不夠齊全，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，影響統(tǒng)計(jì)、分析、判斷的效果。

3.4 系統(tǒng)多套，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理

工程自動(dòng)化的探索需要時(shí)間去磨合，不僅僅需要一個(gè)階段的探索，而是需要花費(fèi)充足時(shí)間，對(duì)水利建設(shè)進(jìn)行挖掘與探索。目前來(lái)說(shuō)，每一個(gè)水利工程建設(shè)企業(yè)都沒(méi)辦法統(tǒng)一系統(tǒng)，還處在多個(gè)系統(tǒng)，多個(gè)平臺(tái)共存的狀態(tài)下，這雖然有利于對(duì)不同系統(tǒng)的好處與壞處進(jìn)行了解，但這樣也阻礙了對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)用管理，缺失凝聚力。在需要互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸共享時(shí)會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴煌脚_(tái)的兼容性問(wèn)題，而造成運(yùn)用系統(tǒng)合理使用的難度不斷擴(kuò)大，使其他多方面出現(xiàn)問(wèn)題。

3.5 沒(méi)有實(shí)行全生命周期管理

雖然一些地方建立了水利工程質(zhì)量監(jiān)督信息化管理平臺(tái)，但大部分都是依托于單個(gè)項(xiàng)目建設(shè)，僅局限于工程建設(shè)某一階段、某一使用方，不能與各參建單位信息軟件形成很好的關(guān)聯(lián)，影響了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和使用；沒(méi)有考慮工程建設(shè)基本程序全過(guò)程使用需求，也沒(méi)有考慮上級(jí)職能部門(mén)監(jiān)管需要，橫向與工程建設(shè)的全生命周期不適應(yīng)，縱向與政府職能的調(diào)整、轉(zhuǎn)變不適應(yīng)，缺乏延續(xù)性，也不易于進(jìn)行統(tǒng)一的管理和維護(hù)。

4 對(duì)水利工程信息化的建議

4.1 正確區(qū)分有關(guān)概念

在建立水利信息系統(tǒng)時(shí)，第一步要了解與水利相關(guān)的一些概念。信息是一個(gè)大概念，一切現(xiàn)象都可以忽略不計(jì)，大數(shù)據(jù)是信息的形式和載體，可以看作是一個(gè)符號(hào)。在以往的水信息研究中，水信息的種類和形式是相當(dāng)復(fù)雜的，在水利信息化的理論和實(shí)踐中，只有通過(guò)研究水文以及水文數(shù)據(jù)的信息化和其中的差異，并根據(jù)信息、數(shù)據(jù)的異同，才能為水利建設(shè)做出良好的準(zhǔn)備。正確解釋水信息的具體含義，明確干旱、水文等水信息的具體內(nèi)容；并明確了這類信息的來(lái)源、特點(diǎn)和用途。嚴(yán)格的區(qū)域配水信息、海量水情數(shù)據(jù)、情報(bào)等。

4.2 完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

水利工程信息化建設(shè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，具有很高的技術(shù)含量，它需要公共網(wǎng)絡(luò)支撐作為基礎(chǔ)平臺(tái)，該公共網(wǎng)絡(luò)須具有很強(qiáng)的服務(wù)能力，不同地方的水利工程項(xiàng)目在建立信息數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)要結(jié)合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況出發(fā)建設(shè)合理的信息數(shù)據(jù)。除此之外，水利有關(guān)機(jī)構(gòu)還應(yīng)增加信息化建設(shè)的資金，引進(jìn)先進(jìn)穩(wěn)定的信息化設(shè)備及做好后期相關(guān)的運(yùn)行、維護(hù)和保養(yǎng)等工作。

4.3 法規(guī)保障，政策支持

信息化智能化的發(fā)展離不開(kāi)法規(guī)政策的保駕護(hù)航，應(yīng)根據(jù)信息化智能化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，出臺(tái)相應(yīng)的質(zhì)量監(jiān)督信息化智能化管理的法規(guī)，對(duì)信息化智能化建設(shè)進(jìn)行保障，同時(shí)制定相應(yīng)的政策進(jìn)行支持。

4.4 資金投入要有充足保證

水利工程信息化的發(fā)展必須要有正常的資金投入渠道，既要有建設(shè)資金，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)有各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)資金，這樣信息化系統(tǒng)建設(shè)才能更加有序?qū)嵤?，系統(tǒng)才得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于我國(guó)水利工程中信息化技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段，諸多技術(shù)的應(yīng)用并不是十分成熟，比如BIM技術(shù)與GIS系統(tǒng)的有機(jī)融合，就是近幾年來(lái)才提出的新概念，這兩種不同的技術(shù)要有機(jī)融合，既要做好前期的建設(shè)工作，同時(shí)后期還應(yīng)當(dāng)保證相關(guān)系統(tǒng)可以持續(xù)運(yùn)行，這些工作都需要充足的資金做準(zhǔn)備，否則都將變成空殼。而就資金投入方面來(lái)說(shuō)，不能僅僅只是將目光聚焦于建設(shè)單位上面，還應(yīng)當(dāng)積極發(fā)揮各參建單位的積極性，真正讓信息化技術(shù)解決施工和運(yùn)行管理中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，這樣才能降低資金方面的風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 完善并組織架構(gòu)與加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)

在推進(jìn)水利工程信息化發(fā)展的過(guò)程中，必須要遵循信息化建設(shè)的客觀規(guī)律，創(chuàng)新工作方法，積極大膽地進(jìn)行探索，不斷地開(kāi)拓創(chuàng)新，努力結(jié)合信息化發(fā)展的實(shí)際情況以及未來(lái)發(fā)展需求，建立一套行之有效的、科學(xué)的與水利工程信息化高度匹配的工作模式與運(yùn)行機(jī)制。水利工程信息化發(fā)展的技術(shù)含量是比較高的，其所應(yīng)用到的信息化技術(shù)涉及內(nèi)容廣泛，技術(shù)集成度比較高，過(guò)程復(fù)雜，多個(gè)專業(yè)彼此之間互相協(xié)同融合。因此，為了更好地發(fā)揮相關(guān)技術(shù)在水利工程建設(shè)中的積極作用，就必須要建立符合信息化發(fā)展的組織架構(gòu)，盡早培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的、掌握先進(jìn)信息技術(shù)、熟悉水利專業(yè)知識(shí)的高素質(zhì)人才隊(duì)伍，這樣的話，才能保證信息化技術(shù)在水利工程中能夠充分地發(fā)揮作用與價(jià)值。

4.6 建立信息系統(tǒng)框架

引入和應(yīng)用現(xiàn)代水資源信息系統(tǒng)的第一步是水利信息化的外在表現(xiàn)和最終結(jié)果，因此，水利信息系統(tǒng)建設(shè)已成為水利信息化的最終手段，信息系統(tǒng)是一種有效的信息結(jié)構(gòu)和組織。該系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)、水信息和信息的有效設(shè)計(jì)和處理，其基本邏輯框架包括基礎(chǔ)參考層、數(shù)據(jù)層和平臺(tái)層、應(yīng)用層和基礎(chǔ)工作、安全體系和標(biāo)準(zhǔn)體系。在我國(guó)水利信息化建設(shè)過(guò)程中，往往強(qiáng)調(diào)建立系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)庫(kù)，而水利信息化如果沒(méi)有全面的信息資源規(guī)劃策略，將損害管理系統(tǒng)的實(shí)用性和有效性，水利信息化最重要的部分是信息化的總體設(shè)計(jì)和規(guī)劃，即信息化框架的建立，這是我國(guó)水利信息化的主要技術(shù)之一。

4.7 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用

（1）飛行高度低。在飛行高度低于1200米的高度時(shí)，大部分地區(qū)是可以不用申請(qǐng)空域管制的，可以直接進(jìn)行作業(yè)，靈活性高可以貼著水域表面飛行，也可以隨時(shí)停止飛行，停在水體上空。例如無(wú)人機(jī)掛配著測(cè)量水體流速的儀器飛行到江河湖中，定點(diǎn)停在距水體表面上方的一定距離，把測(cè)量?jī)x器放入適當(dāng)深度的水體中來(lái)測(cè)量水體流速，也可換作其他儀器去測(cè)量水體的不同數(shù)據(jù)，例如水體溫度，水體水質(zhì)等。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控能力強(qiáng)。目前無(wú)人機(jī)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是，在進(jìn)行作業(yè)時(shí)它可以進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)拍攝收集信息并傳送數(shù)據(jù)到終端系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。在水利工程建設(shè)中，尤其是一些大型水利樞紐或水電站的施工中，我們必須進(jìn)行全面的監(jiān)控和管理，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)就可以實(shí)時(shí)地對(duì)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在南方多雨汛情期間，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)也可以利用無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)提供實(shí)時(shí)的汛情信息，包括汛情評(píng)估、水毀核查以及汛情趨勢(shì)預(yù)估等信息，方便決策者做出合理地安排，極大地提高了作業(yè)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，為水利工程信息化和自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供有力技術(shù)保障，合理廣泛使用現(xiàn)代信息技術(shù)，積極開(kāi)發(fā)水利資源，拓展水利信息化，自動(dòng)化的高度與廣度，水利自動(dòng)化是水利信息化過(guò)程中的重要組成部分，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，運(yùn)用水利信息的收集，儲(chǔ)存，傳輸?shù)裙δ芤约皯?yīng)用每個(gè)環(huán)節(jié)的水利自動(dòng)化建設(shè)，共同推進(jìn)水利事業(yè)的發(fā)展，為本國(guó)水利事業(yè)作出貢獻(xiàn)。