李舒

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

關(guān)鍵詞：智慧水利 信息化 技術(shù) 專業(yè)化 發(fā)展

中圖分類號：TP39? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(dāng)前水利工程建設(shè)的一種新形式，是基于各種新技術(shù)應(yīng)用而發(fā)展起來的。當(dāng)前社會已經(jīng)進(jìn)入到了信息化時代，新技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢得到凸顯，水利工程建設(shè)同樣面臨著重大發(fā)展機(jī)遇。在這樣的背景下，我們應(yīng)正視智慧水利建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種問題，加大對各種新技術(shù)應(yīng)用的研究，以滿足當(dāng)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(xué)科，比如水文地質(zhì)、水動力學(xué)、氣象學(xué)等自然學(xué)科，還運用了各種先進(jìn)的技術(shù)，比如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)等，在這些新技術(shù)的支持下水利工程實現(xiàn)了自動化控制，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地獲取水利工程的運行狀況[1]。智慧水利的建設(shè)與發(fā)展必然與信息技術(shù)有著密切的關(guān)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(guān)的工作人員。另外，智慧水利還可以提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力，通過對突發(fā)事件進(jìn)行模擬與反饋，完成物聯(lián)感知，達(dá)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(shè)的重要組成部分，其中融合了多種先進(jìn)的技術(shù)，并將多領(lǐng)域的信息化技術(shù)應(yīng)用到水利工程建設(shè)中，對我國智慧水利建設(shè)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(shè)中運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并利用衛(wèi)星遙感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、采用無人機(jī)等，與地面自動化監(jiān)測設(shè)備構(gòu)建起天地一體的立體感知監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，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(luò)，基于當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)、各種類型的無線傳感設(shè)備、RFID技術(shù)等，并與政務(wù)網(wǎng)、無線寬帶、應(yīng)急通信等互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)無處不在。

1.2.3業(yè)務(wù)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(wù)協(xié)同化對水利資源進(jìn)行有效的整合、共享，當(dāng)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(yīng)用智能化

在智慧水利建設(shè)中充分運用人工智能技術(shù)，建立以大數(shù)據(jù)智能化為主的智能化技術(shù)與管理應(yīng)用體系，實現(xiàn)智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預(yù)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(xì)化。

1.2.5服務(wù)社會化

智慧水利更加注重社會化服務(wù)體系建設(shè)，構(gòu)建一體化的服務(wù)體系，堅持以人為本，不斷簡化完善服務(wù)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(wù)，辦事人員可以快速、便捷地完成所需業(yè)務(wù)。

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(jìn)行規(guī)劃設(shè)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(guān)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(jī)構(gòu)的政務(wù)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(yīng)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(shè)項目的規(guī)劃建設(shè)過程進(jìn)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(chǔ)，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(jìn)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(shè)了大量的傳感裝置和攝像裝置等終端設(shè)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(guān)的工作人員可以利用無線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)在PC終端或手機(jī)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(luò)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(shù)、遙感技術(shù)、信息技術(shù)、GIS技術(shù)、BIM技術(shù)等，實現(xiàn)全面互聯(lián)[5]。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐下完成各種水利專業(yè)數(shù)據(jù)、涉水?dāng)?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(wù)。

2.3智能控制

智慧水利系統(tǒng)中的應(yīng)用層直接面對眾多用戶，在全面感知的基礎(chǔ)上再借助通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將各類信息提供給相應(yīng)的客戶群體。智慧水利系統(tǒng)的運行與服務(wù)都是以應(yīng)用層為核心開展各項工作的，采集的信息包括日常管理、應(yīng)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(yīng)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(shù)在智慧水利中的應(yīng)用與發(fā)展

3.1明確預(yù)期目標(biāo)

在智慧水利工程建設(shè)初期，應(yīng)明確需要達(dá)到的預(yù)期效果，確定信息化技術(shù)的應(yīng)用總體目標(biāo)。為了保證預(yù)期目標(biāo)的實現(xiàn)，應(yīng)對總體目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，按照水利工程建設(shè)與使用的階段分為近期目標(biāo)、中期目標(biāo)和遠(yuǎn)期目標(biāo)，不同時期的目標(biāo)會表現(xiàn)出不同的特征。在近期目標(biāo)中，工作的重點應(yīng)放在如何有效地運用信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、遙感技術(shù)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(chǔ)。在中期目標(biāo)中，借助智能化的水利工程信息管理平臺，深化信息化技術(shù)、人工智能技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，為做好水利工程智能化管理提供服務(wù)。遠(yuǎn)期目標(biāo)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(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)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(shè)思路

在當(dāng)前信息化時代，各領(lǐng)域的技術(shù)都呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，技術(shù)理念與技術(shù)應(yīng)用范圍的更新頻率都非?？?，在這種情況下智慧水利工程建設(shè)必需開拓思路，創(chuàng)新發(fā)展理念，明確智慧水利工程建設(shè)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(shè)發(fā)展的導(dǎo)向，以高效率、高水平、高質(zhì)量作為水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求。智慧水利應(yīng)具備完善的信息化基礎(chǔ)設(shè)施、具備功能完備的水利業(yè)務(wù)應(yīng)用與服務(wù)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(yīng)急能力、服務(wù)水平，是智慧水利建設(shè)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(shè)計要基于當(dāng)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(wù)系統(tǒng)、管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)等，實現(xiàn)智慧水利的科學(xué)調(diào)度[8]，提高水利工程運行的經(jīng)濟(jì)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(shù)的支持，在指揮過程中實效性與集中性嚴(yán)重欠缺，指揮中心發(fā)出的控制指令無法及時、準(zhǔn)確地得到傳遞，嚴(yán)重影響到水利系統(tǒng)的運行效率，嚴(yán)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(shù)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(shè)置相應(yīng)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(jìn)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(shè)的發(fā)展要求，推進(jìn)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(shù)的應(yīng)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(shù)的應(yīng)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(jìn)行無人值守遠(yuǎn)程智能控制，工作人員通過電腦、手機(jī)、平板等終端設(shè)備實時掌握監(jiān)控現(xiàn)場的溫濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、水流等信息。為了深入挖掘水利信息化技術(shù)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(wù)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(shè)，但是在建設(shè)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(guān)的技術(shù)人員與研發(fā)人員應(yīng)從智慧水利建設(shè)的客觀實際需求出發(fā)，在建設(shè)規(guī)劃過程中充分遵循信息化技術(shù)的基本發(fā)展規(guī)律，運用創(chuàng)新思維，加快技術(shù)研發(fā)，加快我國智慧水利建設(shè)的進(jìn)度，切實提高智慧水利建設(shè)成效。通過運用智慧水利管理系統(tǒng)，促進(jìn)水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)保駕護(hù)航。

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