潘新軍

摘?要： 智慧水利是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)，促進(jìn)水利規(guī)劃、工程建設(shè)、運(yùn)行管理和社會(huì)服務(wù)的智慧化，提升水資源的利用效率和水旱災(zāi)害的防御能力，改善水環(huán)境和水生態(tài)，保障國(guó)家水安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(xiàn)代化的具體體現(xiàn)。信息是智慧水利的基礎(chǔ)，要高度重視信息的收集、監(jiān)測(cè)和分析;知識(shí)是智慧水利的核心，要應(yīng)用新的信息技術(shù)，加強(qiáng)信息的挖掘、提取和知識(shí)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(cè)能力、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力、調(diào)度決策能力和運(yùn)行管理能力。

關(guān)鍵詞： 智慧水利;信息化;大數(shù)據(jù);人工智能

【中圖分類號(hào)】TP391?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.288

水利部在2019年全國(guó)水利工作會(huì)議上提出，“水利工程補(bǔ)短板，水利工作強(qiáng)監(jiān)管”是今后工作的總基調(diào)。當(dāng)前，傳統(tǒng)水利已難以充分滿足新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需的專業(yè)化、精細(xì)化、智能化的管理要求。隨著以云計(jì)算、Web2.0為標(biāo)志的第三次信息技術(shù)浪潮的到來(lái)，以“感知、互聯(lián)和智能”等為基本特點(diǎn)的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用極大地改變了各個(gè)行業(yè)信息化服務(wù)的效率、易用性和行為范式。水利信息化、現(xiàn)代化和智能化發(fā)展迎來(lái)了良好契機(jī)，發(fā)展智慧水利，正成為水利現(xiàn)代化，快速提升水資源效能的強(qiáng)力抓手和必然選擇。然而，當(dāng)前一些地方對(duì)于智慧水利還缺乏較為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，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(tái)和可視化等方面。因此，有必要進(jìn)一步厘清和明晰智慧水利的內(nèi)涵、工作重點(diǎn)以及發(fā)展目標(biāo)。

1?智慧水利的概念

智慧水利是智慧地球的思想與技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用。IBM公司將美國(guó)國(guó)家智慧水網(wǎng)提出了3個(gè)關(guān)鍵詞：自動(dòng)化、交互性、智能化。即利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自動(dòng)、實(shí)時(shí)地感知水資源、水環(huán)境、物理大氣水文過(guò)程及各種水利工程的多要素、多屬性、多格式的數(shù)據(jù);通過(guò)信息通信網(wǎng)絡(luò)傳送到在線的數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和云存儲(chǔ)中;再利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)等智能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、建模和推演，做出科學(xué)優(yōu)化的判斷和決策，并反饋給人類和設(shè)備，采取相應(yīng)的措施和行動(dòng)有效解決水利科技和水利行業(yè)的各種問(wèn)題，提高水資源的利用率、水利工程的效益，有效保護(hù)水資源及水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)和人水和諧。

綜合來(lái)看，智慧水利的內(nèi)涵主要有3個(gè)方面：

（1）新信息通信技術(shù)的應(yīng)用。即信息傳感及物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用。

（2）多部門(mén)多源信息的監(jiān)測(cè)與融合。包括氣象、水文、農(nóng)業(yè)、海洋、市政等多部門(mén)，天上、空中、地面、地下等全要素監(jiān)測(cè)信息的融合應(yīng)用。

（3）系統(tǒng)集成及應(yīng)用，即集信息監(jiān)測(cè)分析、情景預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、科學(xué)調(diào)度決策與控制運(yùn)用等功能于一體。其中，信息是智慧水利的基礎(chǔ);知識(shí)是智慧水利的核心;能力提升是智慧水利的目的。

2?現(xiàn)狀與問(wèn)題

經(jīng)過(guò)近20年的水利信息化建設(shè)，水利綜合信息采集體系初步形成，網(wǎng)絡(luò)通信保障能力明顯提高，實(shí)現(xiàn)了圍繞突發(fā)事件對(duì)水情、工情和位置等信息的自動(dòng)定位和展現(xiàn)。有關(guān)研究院所利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)開(kāi)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(hù)與治理等方面的科研工作。地方水利部門(mén)加強(qiáng)水文、水環(huán)境、水災(zāi)害等方面的自動(dòng)智慧化監(jiān)測(cè)，研究開(kāi)發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用水文預(yù)報(bào)預(yù)警、調(diào)度決策、日常業(yè)務(wù)管理等系統(tǒng)，顯著提升了業(yè)務(wù)工作能力和水平。但是，智慧水利的建設(shè)與智慧社會(huì)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(shè)施的監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)未做到全面感知。例如，水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)方面，多數(shù)中型水庫(kù)和幾乎所有小型水庫(kù)都沒(méi)有實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，大部分小型水庫(kù)甚至沒(méi)有水情監(jiān)測(cè)報(bào)汛設(shè)備，且感知技術(shù)手段也存在較大差距，自動(dòng)化程度不高。

二是信息全面互聯(lián)差距大，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面小，縣級(jí)水利部尚未實(shí)現(xiàn)全面連接水利業(yè)務(wù)網(wǎng);而且網(wǎng)絡(luò)通道窄，受限于信息基礎(chǔ)設(shè)施，基層水利數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)傳輸;上下左右聯(lián)通不暢，集中體現(xiàn)在工程控制系統(tǒng)隔離在各個(gè)工程管理單位，不同工程的業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同困難。

三是共享不足，在水利行業(yè)內(nèi)部，各專業(yè)部門(mén)之間的信息共享不足;在行業(yè)外部，與環(huán)保、交通、國(guó)土等部門(mén)的相關(guān)數(shù)據(jù)還不能做到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享。

四是智能應(yīng)用不夠，對(duì)于新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，水利行業(yè)總體上還處于初級(jí)階段。大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用、智慧功能尚未得到充分顯現(xiàn)。

3?對(duì)我國(guó)智慧水利發(fā)展的思考與建議

3.1?加強(qiáng)信息源及信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

構(gòu)建立體監(jiān)測(cè)體系，以地面站網(wǎng)為基礎(chǔ)，以水循環(huán)為線索，以新裝備、新產(chǎn)品、新途徑為牽引，實(shí)現(xiàn)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(cè)。為智慧水利的發(fā)展保駕護(hù)航;要加快水利云平臺(tái)建設(shè)，提升水利在線網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存能力和計(jì)算分析能力，支持海量數(shù)據(jù)管理并提供公共服務(wù)支撐功能，減少托管和維護(hù)工作成本。

3.2?加強(qiáng)智慧業(yè)務(wù)核心系統(tǒng)建設(shè)

為進(jìn)一步全面落實(shí)和支持“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的水利工作主基調(diào)，當(dāng)前和今后一段時(shí)期需要集中精力建設(shè)4個(gè)系統(tǒng)的智慧業(yè)務(wù)體系，即流域水模擬和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，水工程安全分析和科學(xué)調(diào)度系統(tǒng)，水行政管理智能系統(tǒng)和水信息服務(wù)智能系統(tǒng)。

4?結(jié)語(yǔ)

智慧水利是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)，促進(jìn)水利規(guī)劃、工程建設(shè)、運(yùn)行管理和社會(huì)服務(wù)的智慧化，提升水資源的利用效率和水旱災(zāi)害的防御能力，改善水環(huán)境和水生態(tài)，保障國(guó)家水安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(xué)規(guī)劃和指導(dǎo)，還要靠各有關(guān)專業(yè)的科學(xué)家不斷努力。共同促進(jìn)水科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、數(shù)學(xué)和社會(huì)學(xué)等多學(xué)科的深度交叉融合，推動(dòng)我國(guó)智慧水利的發(fā)展和進(jìn)步。

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