智能技术在水利防汛减灾工作中的研究及应用

吴 伟 秦超杰

智能技术在水利防汛减灾工作中的研究及应用

吴 伟 秦超杰

2016年，长江、淮河、太湖、珠江等流域都发生多年不见的大洪水，面对汛情全国上下协同作战，防汛救灾工作取得有力有序、平稳可控的成果。与十多年前相比，由于水利工程及非工程不断地建设和发展以及新技术的应用，防汛救灾工作更加科学和人性化。如今在互联网时代，大数据、智能化技术将成为水利行业的“神器”，为水利防汛减灾带来无时不在、无处不达的便利与高效。

一、水利防汛减灾的技术需求背景

我国水灾害的突发性、反常性和不可预见性日益凸显，往往是多灾并发、重灾频发、时空异常、旱涝急转，气候变化趋势远远超出了以往的认识和经验，经常性发生50年一遇或100年一遇的大洪水。通过科学的管理手段和先进的防汛减灾技术，可改变防洪减灾过多依靠人海战术的做法，减轻防洪减灾人力投入和劳动强度，使洪涝灾害所造成的损失降到最小程度。

二、防汛减灾新技术的应用现状

1.应用现状

20世纪末开始，我国在水利工程建设的同时，相继大规模、系统性地建设了防汛减灾决策和调度信息化系统，工程覆盖我国7大流域、32个省（市、自治区）。防汛减灾信息系统的建设，使水利信息采集的新技术、新模式得到广泛应用，洪水预报精度和优化调度方案大大提高和完善；国家防汛调度指挥系统的全面建设，实现了中央和流域调度系统的实时交互和联动，提高了防汛抗减灾指挥决策的科学性，更充分地发挥水利工程减灾效益。

2.存在问题

随着社会经济各方面事业的迅速发展，在防洪工程取得巨大效益同时，洪水灾害的经济损失也不断增加。水利建设中的科技技术较落后，水利科研投资严重不足，都是制约水利科技发展的因素。进一步提高防洪减灾科技能力，减少洪灾损失，遏制洪水灾害对社会环境的影响，已是当今社会的亟待加强研究的问题。

因此，水利防汛减灾工作，要适应社会的进步和水利事业的发展需求，在“智慧水利”思想的潮流引领下，利用当今中国进一步的改革开放的大好时机，充分利用现代科学技术，通过“互联网+水利”及智能技术，使水利防汛减灾工作更上一个新台阶。

三、智能技术应用探索

1.信息网络的智能化

新形势下，随着人水和谐的治水新思路不断深入发展，水利管理中的智能调度需要对水利信息的感知、仿真、预警、数据处理和运行维护等关键技术进行综合运用。

（1）物联网

物联网就是把感应器嵌入到各种物体中，利用射频识别技术、传感器技术、纳米技术、网络融合技术等，实现人类社会与物理系统信息交流。利用现有的物联网技术，可进行流域水文、工况等水利信息的采集、传输、管理；通过对降水、风速、温湿度、土壤水分等传感器进行数据的智能采集和监测，可实时监测区域内水资源的整体情况；通过对河流、湖泊、水库、饮用水源地、地下水观测点等传感器的遥感和地面的观测，实现现场水质的连续自动监测。

（2）云计算

水利行业的基础数据涉及到流域和地方以及各个业务交叉部门，这不仅需要水利数据化的高度整合管理，更需要在数据处理方面根据实际情况灵活处理。

水利行业的信息种类多，各级信息分属于不同的管理单位，云存储能够有效实现信息的共享，特别是防汛、山洪、水污染等突发事件，云存储能提供统一有效的信息支持，为上级决策提供依据。

2.5G通信技术

5G（第五代移动通信）是一个端对端的生态系统，可带来一个全面移动和联网的宽带通信系统。在水利行业，将普遍适用于水利信息的采集、传输和分析、调度、管理。出差在外的决策指挥人员凭借手机即时直观地浏览任意一个水利设施的运行情况，获取运行数据，并通知相关人员进行高清会商。

3.智能化视频监视系统

高清、智能、多维渐渐成为视频监视的主流发展趋势，也为水利事业提供了新的技术手段。高清晰度视频监控系统，能对污染物的分布和发展趋势等进行有效的远程观测，作为领导决策和执法的依据。采用复合成像、视频图像处理及自动识别行为分析报警等相关软件，可在夜间或者恶劣天气条件下实现高效监控。在洪水淹没水域进行救援时，可利用红外热成像摄像机准确判断出人的位置，使被困人员及时得到救助。

4.防汛调度智能会议系统

目前，水利系统各级单位均建设有多媒体会议系统，使得地理上分散的用户可以共聚一处进行会议会商。智能会议系统是将计算机技术、网络技术、多媒体技术、声光学技术等应用到传统的会议中，实现会议系统的数字化、网络化、智能化、无纸化等多功能性质的专业化会议系统。随着视讯技术的进步，人们需要高质量的音频信号，高清晰的视频动态画面及图像资料，准确无误的数据表达及一套实用高效的控制系统，以实现高质量的异地会商。同时，防汛调度智能会议系统还支持单兵系统、无人机系统、车载采集系统及其他水利数据的接入，使防汛决策部门可实时掌控防汛最前沿的情况，为防汛科学决策和管理提供相关信息支持。

5.无人机

无人机是通过地面远距离无线遥控和机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器，具有设计结构简单、飞行灵活、易于控制、运行成本低等特点。

在汛期，无人机搭载摄像机可以迅速到达险情地域的上空，及时搜集水情、汛情和工程情况等信息，并且能够实时地监视汛情的走向，为防汛指挥部作出决策提供较为客观真实的信息；在地质灾害发生区等高危地区，无人机能够以较低的成本进行救援行动，凭借体积小、携带方便的特点，地面工作人员可以及时地协调救援工作，降低了救援的难度，增加了救援的工作效率，保证了救援人员的安全。

工程测绘以无人机作为遥感飞行平台，在机体上荷载数据遥感设备，利用遥感数据处理系统作为技术支撑，融入“3S”技术，可以实时对地或对目标水域进行观测及数据的快速处理。

动态及环境监测利用无人机技术对水域实施动态监测，能够查明范围内水域的变化情况。

其他应用无人机在应急通信、水资源调度、蓄滞洪区管理、堰塞湖应急监测以及污染源监测等方面都有着广泛的应用，也可用于泄洪分流对大坝的定点爆破。

四、结语

近年来，水利信息化为适应国家信息化发展战略和“数字水利”向“智慧水利”发展转变的需要，依托现有水利信息化成果，不断地应用新技术（航天技术、量子通信、物联网、云计算、大数据及移动互联网等）进行水利信息化建设，推动了信息化与水利现代化的深度融合与创新发展，有力支撑和推动了水治理和水管理能力现代化进程。水利管理部门应不断提升水利科技智能化建设和管理水平，普遍应用现代通信、计算机网络等信息技术，开发与水有关的信息资源，直接为水资源的开发利用、水资源的配置与使用、水环境保护与治理等管理决策服务，提高水利行业的科学管理水平■

（作者单位：淮河水利委员会通信总站 233001）