淺析大數(shù)據(jù)技術(shù)下陜西水利信息化建設(shè)

張 科

（陜西省水資源與河庫調(diào)度中心,陜西 西安 710004）

自20 世紀90年代水利行業(yè)開始進行信息化建設(shè),但因傳統(tǒng)信息技術(shù)不完善,在信息管理中多以二維模式進行信息存儲與交流。隨著我國信息技術(shù)的發(fā)展,在大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)下,智慧水利建設(shè)成為必然發(fā)展趨勢。水利信息化建設(shè)借此新技術(shù)創(chuàng)建智能、實用、高效的水利信息系統(tǒng)。

1 陜西水利信息化建設(shè)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題

1.1 水利信息化建設(shè)現(xiàn)狀

陜西省水利廳統(tǒng)籌推進重大水利工程建設(shè),在信息化建設(shè)中充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段、緊扣水利十大業(yè)務(wù)需求,開發(fā)建設(shè)了國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、國家水資源監(jiān)控系統(tǒng)、國家地下水監(jiān)控系統(tǒng)、陜西省河長制湖長制信息管理平臺等信息系統(tǒng)平臺,涵蓋感知系統(tǒng)層站點部署,外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)三張?zhí)赜芯W(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,有基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、感知監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)等三大重要數(shù)據(jù)層支撐,實現(xiàn)水利系統(tǒng)橫向、縱向安全共享交換。

陜西水利信息化建設(shè)與發(fā)展,源于國家“金水工程”的啟動,經(jīng)過多年的努力,陜西省水利廳智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用水平逐步得到較大的提升。在水資源管理方面,實現(xiàn)了地下水接收、信息查詢維護、地下水監(jiān)測資源整編、地下水信息發(fā)布共享等功能；實現(xiàn)了規(guī)模以上取用水戶的在線監(jiān)測；實現(xiàn)了用水統(tǒng)計、專項整治、電子證照等功能；實現(xiàn)了重要取水口、地下水取水井的實時監(jiān)測,取用水戶、取水許可電子證照、水資源稅的統(tǒng)一管理,為水資源管理工作、業(yè)務(wù)開展提供了基礎(chǔ)信息化工具,同時也為水資源管理智能化、精細化奠定了重要基礎(chǔ)。在水旱災害防御方面,主要實現(xiàn)了省、市、縣汛情分布情況的實時監(jiān)視及預警、全省旱情實時監(jiān)視及分析、值班管理等功能；建設(shè)了陜西省山洪災害監(jiān)測預警平臺,實現(xiàn)汛情監(jiān)測、山洪風險、氣象預警、監(jiān)管管理、值班管理、村莊預案、統(tǒng)計報表、數(shù)據(jù)維護和系統(tǒng)管理等功能,目前處于試運行階段；建設(shè)了旱情監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了對全省旱情的監(jiān)測預警；通過應(yīng)用系統(tǒng)的使用,為水旱災害防御決策提供了更加科學的信息依據(jù),發(fā)揮了不可或缺的重要作用。在河湖運行管理方面,通過建設(shè)陜西省河長制湖長制信息管理平臺,實現(xiàn)河長湖長監(jiān)督考核、督查督辦、信息管理、聯(lián)席會議及各業(yè)務(wù)部門協(xié)同辦公等功能；通過建設(shè)中小水庫監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了對全省病險水庫的管理；結(jié)合河湖運行管理業(yè)務(wù)需要,在 2021年建設(shè)了水庫運行管理系統(tǒng),分批接入了 908 座水庫監(jiān)測數(shù)據(jù),實現(xiàn)對水庫安全進行長期監(jiān)管,整編觀測數(shù)據(jù),及時發(fā)現(xiàn)安全隱患,保障小型水庫安全運行,持續(xù)發(fā)揮效益。

截至“十三五”末,全省在重要江河斷面、大中型水庫、水生態(tài)景觀區(qū)已建成視頻監(jiān)視 1200 多路,部分視頻站實現(xiàn)了智能監(jiān)控與報警聯(lián)動功能；已建成雨量監(jiān)測 1748 站、水位監(jiān)測 109 站、水文監(jiān)測 173 站、水庫監(jiān)測 103 站、墑情監(jiān)測104 站、水質(zhì)監(jiān)測 178 個斷面,山洪災害雨量監(jiān)測 1039 站和水位監(jiān)測 738 站,市級雨量監(jiān)測 2616 站；已建成國控水資源陜西取用水監(jiān)測 495 戶 917 點和水源地水質(zhì)監(jiān)測 8 站、國家地下水陜西監(jiān)測 558 站和省控地下水監(jiān)測 210 站；已建成水庫水電站淤地壩信息報汛 643 站、水庫大壩安全監(jiān)測 14 座、水庫洪水調(diào)度 29 座；已建成水土保持徑流泥沙監(jiān)測 27 站、風力侵蝕監(jiān)測 3 站；全省小型水電站安裝生態(tài)流量泄放設(shè)施 426 處、安裝測流裝置 104 處；全省大中型灌區(qū)開展的灌區(qū)水源監(jiān)測、渠系量水、閘門監(jiān)控、110 座泵站自動監(jiān)控等灌區(qū)信息化建設(shè),為水利信息化建設(shè)與發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)信息資源。

1.2 陜西水利大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用存在問題

（1）整體系統(tǒng)不協(xié)調(diào)

在水利工程建設(shè)過程中通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可獲取工程、運營、調(diào)度、檔案管理等多類系統(tǒng)信息,由于各類信息相對孤立且未相互協(xié)調(diào)與銜接,導致在數(shù)據(jù)模型分析中大量信息沒有發(fā)揮至最大使用價值,因此各類信息價值也未得到有效積累。

（2）頂層設(shè)計不完善

以目前陜西水利大數(shù)據(jù)應(yīng)用情況來看,雖已積極響應(yīng)國家相關(guān)部門對大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的推動,但在市場層面各方企業(yè)對水利大數(shù)據(jù)應(yīng)用尚在初始階段,在數(shù)據(jù)分析中其價值評估機制極不完善,各部門參與力度亟待提升。另外因大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用需投入較大資金,而效益獲取卻是一個長期過程；同時頂層管理者對此方面認識欠缺,各個主體則投資意愿不足,致使在水利信息化建設(shè)中所構(gòu)建的信息化平臺與運行系統(tǒng)不能適應(yīng)實際發(fā)展需求。

（3）技術(shù)應(yīng)用不深入

目前陜西水利信息化建設(shè)中各企業(yè)單位信息系統(tǒng)雖已涉及大數(shù)據(jù)技術(shù),所構(gòu)建平臺功能相對單一,數(shù)據(jù)模型分析不夠全面。隨著水利行業(yè)及現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展,只有利用合理的大數(shù)據(jù)技術(shù)并對信息進行深入挖掘與研究,才能更好地推進水利工程項目進展及指導后期工程建設(shè)。水利工程的合理運行離不開科學管理,通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對信息的全面采集、有效處理、深入分析可滿足水利工程建設(shè)的不同層次需求。

2 水利信息化建設(shè)的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

2.1 水利大數(shù)據(jù)概念及特征

水利大數(shù)據(jù)即水利行業(yè)所應(yīng)用的大數(shù)據(jù)技術(shù),其以大數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐構(gòu)建水利行業(yè)信息化平臺,用以收集、管理與分析水利工程建設(shè)信息。在水利工程建設(shè)中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息,大數(shù)據(jù)技術(shù)可對其篩選與處理,在數(shù)據(jù)算法與模型分析下發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在價值與本質(zhì)規(guī)律,進而為水利建設(shè)者的科學決策提供理論依據(jù)。目前遙感、GIS、傳感網(wǎng)和射頻技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)逐步運用于水利工程建設(shè)項目,而大數(shù)據(jù)技術(shù)的合理應(yīng)用才能構(gòu)筑完善的數(shù)據(jù)系統(tǒng),繼而對有效數(shù)據(jù)進行價值分析。

2.2 水利項目大數(shù)據(jù)應(yīng)用可行性

為了推動水利信息化建設(shè)中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及普及,需改進數(shù)據(jù)管理模式,以精細化方式全面管理水利工程發(fā)展現(xiàn)狀,以此不斷提升綜合管理水平。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對水利工程的冗雜信息進行全面收集、快速處理、深度分析,有利于充分發(fā)揮各種數(shù)據(jù)信息的實用價值；在數(shù)據(jù)收集、匯總及存儲過程中,需保證信息的真實性與完整性,并不斷修補與處理信息存在的問題與缺陷；同時創(chuàng)建數(shù)據(jù)信息平臺,對水利工程所獲數(shù)據(jù)開放處理,以此實現(xiàn)水利數(shù)據(jù)信息的互通、共享及利用,進而可制定合宜、有效的決策意見,有利提高水利信息化建設(shè)水平。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)于陜西水利信息化建設(shè)中應(yīng)用

近年來我國水利行業(yè)發(fā)展迅速,但由于多方面原因先前的水利工程信息卻保存較少,因此在水利工程新建項目中難以查詢、參考及利用歷史數(shù)據(jù)與信息。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可對大量水利工程數(shù)據(jù)篩選、處理且通過數(shù)據(jù)模型分析提取有價值的信息,以為新建項目提供依據(jù)。

3.1 水利項目規(guī)劃設(shè)計階段

在規(guī)劃設(shè)計階段基于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)提取水利工程項目的地理位置、水文氣象、水位流量關(guān)系、水生態(tài)、地形地質(zhì)、雨水管的分布情況及相關(guān)設(shè)備的運行與維護等重要信息。為提高水利信息利用、加強各單位之間信息共享,應(yīng)明確數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)性、建立共享機制、完善共享體系。在具體規(guī)劃設(shè)計中,利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲、改正、分類處理等功能,只需輸入分類序號或關(guān)鍵詞即可調(diào)用有關(guān)數(shù)據(jù),大大提升獲取數(shù)據(jù)效率,進而幫助工程管理人員整合資源,科學、合理的規(guī)劃設(shè)計,以保證水利工程項目能夠順利開展。

3.2 水利項目施工階段

在施工階段通過大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建監(jiān)管系統(tǒng),自開始準備、動工、施工過程到竣工驗收、工程結(jié)算、固定資產(chǎn)移交等全過程進行實時動態(tài)監(jiān)督[1]；同時在水利工程建設(shè)管理過程中利用大數(shù)據(jù)實行動態(tài)分析、及時預警,實時跟蹤與督察超期節(jié)點、超時任務(wù)等,進而在水利工程項目管理中實現(xiàn)動態(tài)信息共享與利用,有利地推動項目進展并輔助領(lǐng)導快速與科學決策。在大數(shù)據(jù)技術(shù)下可視化的施工過程有利于實現(xiàn)水利工程項目建設(shè)全面管理,同時在管理中達到科學化、精細化及規(guī)范化的目標。如在水利工程管理中可根據(jù)能耗與運行情況進行數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析,并指導水利主管部門對落后的排水系統(tǒng)進行整體改造升級；而在水利物資倉庫倉儲中可利用數(shù)據(jù)庫記錄備品備件的購買期限、使用時間及更換時間等,以保證及時更換配件且較少占用倉儲空間,同時減少工作人員工作量與難度；又如在洪澇災害中利用大數(shù)據(jù)而提高預測的準確性,進而提前疏散避險；在水資源配置中則通過分析分配、用量及調(diào)度等而對供水分配與蓄泄量及時調(diào)整,以滿足實際生產(chǎn)與生活[2]。

3.3 水利項目運營階段

在水利工程建設(shè)管理中信息化管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用成為關(guān)鍵監(jiān)管方式,大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用使水利工程運營階段管理得到強化。大數(shù)據(jù)技術(shù)可預測未來的信息變化,由此對數(shù)據(jù)信息分析總結(jié)并以此為依據(jù)制定科學的管理計劃與方案,在運營中提高管理效率的同時可最大限度減少資源消耗。例如在抗旱防洪災害管理中利用大數(shù)據(jù)對其分析與預測,在實現(xiàn)精準預警同時可有效減少經(jīng)濟損失；又如在水資源配置管理中通過大數(shù)據(jù)加強合理分配,優(yōu)化了水利工程的服務(wù)質(zhì)量并提高了其服務(wù)水平。

3.4 其他方面

目前在大數(shù)據(jù)技術(shù)下陜西各地水資源管理、抗旱防洪、電子政務(wù)、水利公眾服務(wù)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能持續(xù)升級與完善,有利于統(tǒng)一整合水利信息資源并實現(xiàn)共享共用。

4 陜西水利大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

（1）拓展更新數(shù)據(jù)信息

目前在大數(shù)據(jù)技術(shù)下陜西水利信息化建設(shè)雖取得一定成果,但若想獲得長足發(fā)展就必須不斷拓展與更新平臺的數(shù)據(jù)信息。全面而先進的數(shù)據(jù)參考才能帶給水利工程建設(shè)充分的市場定位,再結(jié)合各種信息的分析才能提高水利信息化建設(shè)效率。同時已確定的水利工程項目在建設(shè)過程中,專門人員可根據(jù)實時更新的先進數(shù)據(jù)對建設(shè)工作進行調(diào)整與改進,進而保證水利工程項目信息的實時性與有效性。

（2）完善相關(guān)制度體系

水利信息化建設(shè)工作的開展與完成離不開完善的制度體系,因此相關(guān)部門應(yīng)依據(jù)水利工程實際情況制定行之有效的制度體系,以此保障建設(shè)方案的順利實施。在建設(shè)水利信息化管理平臺中應(yīng)充分利用當前大數(shù)據(jù)技術(shù),相關(guān)頂層領(lǐng)導者在全面了解其基礎(chǔ)上應(yīng)對軟硬件整改及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)給予大力的資金扶持,不斷完善信息化建設(shè)與管理體系,進而在不斷強化數(shù)據(jù)系統(tǒng)的同時令其發(fā)揮最大效益。

（3）建設(shè)協(xié)同設(shè)計平臺

水利工程信息化建設(shè)中可通過建立三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速掌控、處理、共享及利用。首先應(yīng)加大力度建設(shè)智能化數(shù)據(jù)庫,基于云計算等系統(tǒng)可使數(shù)據(jù)信息快速生成可視化演示文件,再通過專家系統(tǒng)對此文件進行深入研究與探討并提出科學、可行的方案。其次可構(gòu)建協(xié)同設(shè)計平臺,以此實現(xiàn)各部門、專業(yè)數(shù)據(jù)信息的相互協(xié)調(diào)及共享共用。

（4）建設(shè)綜合管理系統(tǒng)

為有效提升數(shù)據(jù)信息的價值而強化水利工程項目的綜合效益,在水利信息化建設(shè)中需建設(shè)與之匹配的綜合信息管理系統(tǒng),可有效強化數(shù)據(jù)管理的效率性與協(xié)同性、發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的最大價值。此系統(tǒng)在固件中一般涉及以下模塊：一是數(shù)據(jù)檔案管理模塊；二是設(shè)計模塊；三是經(jīng)營模塊；四是測繪勘測模塊；五是辦公模塊等[3]。

（5）提升人員核心素養(yǎng)

在陜西水利信息化建設(shè)中應(yīng)不斷努力提升相關(guān)技術(shù)人員的核心素質(zhì),以此保障各項工作的順利前進。在信息化時代隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷應(yīng)用于水利建設(shè)行業(yè),對相關(guān)工作人員的職業(yè)素養(yǎng)提出更高的要求,需要理論先進且實踐經(jīng)驗豐富的水利信息化建設(shè)人員。因此各企業(yè)部門應(yīng)對相關(guān)工作人員適當裁減,并廣泛招納理論知識與實踐經(jīng)驗豐富的優(yōu)秀技術(shù)人才,為水利信息化建設(shè)注入新鮮血液,以此適應(yīng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用并提高企業(yè)的核心競爭力。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展背景下大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用成為推動水利信息化建設(shè)改革與轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。在陜西水利信息化建設(shè)過程中應(yīng)更加重視大數(shù)據(jù)技術(shù),通過對其深入應(yīng)用進一步完善信息化管理制度體系與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作,更為高效與高質(zhì)的采集、管理、共享及利用水利數(shù)據(jù),為“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”提供堅實的技術(shù)保障,全面提升了陜西水利行業(yè)綜合水平,進而促進經(jīng)濟的發(fā)展及社會的穩(wěn)定。