关于智慧水利的认识与思考

潘新军

摘 要： 智慧水利是运用物联网、云计算、大数据等新一代信息通信技术，促进水利规划、工程建设、运行管理和社会服务的智慧化，提升水资源的利用效率和水旱灾害的防御能力，改善水环境和水生态，保障国家水安全和经济社会的可持续发展。智慧水利是水利信息化发展的新阶段，也是水利现代化的具体体现。信息是智慧水利的基础，要高度重视信息的收集、监测和分析;知识是智慧水利的核心，要应用新的信息技术，加强信息的挖掘、提取和知识的积累;能力提升是智慧水利的目的，要着重提升流域的监测能力、预测预报能力、调度决策能力和运行管理能力。

关键词： 智慧水利;信息化;大数据;人工智能

【中图分类号】TP391 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.288

水利部在2019年全国水利工作会议上提出，“水利工程补短板，水利工作强监管”是今后工作的总基调。当前，传统水利已难以充分满足新时代经济社会发展所需的专业化、精细化、智能化的管理要求。随着以云计算、Web2.0为标志的第三次信息技术浪潮的到来，以“感知、互联和智能”等为基本特点的大数据、物联网及其应用极大地改变了各个行业信息化服务的效率、易用性和行为范式。水利信息化、现代化和智能化发展迎来了良好契机，发展智慧水利，正成为水利现代化，快速提升水资源效能的强力抓手和必然选择。然而，当前一些地方对于智慧水利还缺乏较为系统的认识，部分地方的智慧水利工程还仅仅停留在信息管理系统平台和可视化等方面。因此，有必要进一步厘清和明晰智慧水利的内涵、工作重点以及发展目标。

1 智慧水利的概念

智慧水利是智慧地球的思想與技术在水利行业的应用。IBM公司将美国国家智慧水网提出了3个关键词：自动化、交互性、智能化。即利用物联网技术，自动、实时地感知水资源、水环境、物理大气水文过程及各种水利工程的多要素、多属性、多格式的数据;通过信息通信网络传送到在线的数据库、数据仓库和云存储中;再利用云计算、数据挖掘、深度学习等智能计算技术进行数据处理、建模和推演，做出科学优化的判断和决策，并反馈给人类和设备，采取相应的措施和行动有效解决水利科技和水利行业的各种问题，提高水资源的利用率、水利工程的效益，有效保护水资源及水环境，实现防灾减灾和人水和谐。

综合来看，智慧水利的内涵主要有3个方面：

（1）新信息通信技术的应用。即信息传感及物联网、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等技术的应用。

（2）多部门多源信息的监测与融合。包括气象、水文、农业、海洋、市政等多部门，天上、空中、地面、地下等全要素监测信息的融合应用。

（3）系统集成及应用，即集信息监测分析、情景预测预报、科学调度决策与控制运用等功能于一体。其中，信息是智慧水利的基础;知识是智慧水利的核心;能力提升是智慧水利的目的。

2 现状与问题

经过近20年的水利信息化建设，水利综合信息采集体系初步形成，网络通信保障能力明显提高，实现了围绕突发事件对水情、工情和位置等信息的自动定位和展现。有关研究院所利用物联网等技术开展了水文水资源、防汛抗旱、气候变化影响、水利信息化、水环境保护与治理等方面的科研工作。地方水利部门加强水文、水环境、水灾害等方面的自动智慧化监测，研究开发和实践应用水文预报预警、调度决策、日常业务管理等系统，显著提升了业务工作能力和水平。但是，智慧水利的建设与智慧社会的需求仍存在较大差距。

一是全面感知不够，目前，各类水利设施的监测远未做到全面感知。例如，水库安全监测方面，多数中型水库和几乎所有小型水库都没有实时安全监测设施，大部分小型水库甚至没有水情监测报汛设备，且感知技术手段也存在较大差距，自动化程度不高。

二是信息全面互联差距大，网络覆盖面小，县级水利部尚未实现全面连接水利业务网;而且网络通道窄，受限于信息基础设施，基层水利数据无法及时传输;上下左右联通不畅，集中体现在工程控制系统隔离在各个工程管理单位，不同工程的业务系统信息共享和业务协同困难。

三是共享不足，在水利行业内部，各专业部门之间的信息共享不足;在行业外部，与环保、交通、国土等部门的相关数据还不能做到数据实时共享。

四是智能应用不够，对于新一代信息技术的应用，水利行业总体上还处于初级阶段。大数据、人工智能、虚拟现实等技术尚未得到广泛应用、智慧功能尚未得到充分显现。

3 对我国智慧水利发展的思考与建议

3.1 加强信息源及信息系统基础设施建设

构建立体监测体系，以地面站网为基础，以水循环为线索，以新装备、新产品、新途径为牵引，实现水安全、水资源、水环境、水生态、水管理等信息的立体高效监测。为智慧水利的发展保驾护航;要加快水利云平台建设，提升水利在线网络储存能力和计算分析能力，支持海量数据管理并提供公共服务支撑功能，减少托管和维护工作成本。

3.2 加强智慧业务核心系统建设

为进一步全面落实和支持“水利工程补短板、水利行业强监管”的水利工作主基调，当前和今后一段时期需要集中精力建设4个系统的智慧业务体系，即流域水模拟和预测预报系统，水工程安全分析和科学调度系统，水行政管理智能系统和水信息服务智能系统。

4 结语

智慧水利是运用物联网、云计算、大数据等新一代信息通信技术，促进水利规划、工程建设、运行管理和社会服务的智慧化，提升水资源的利用效率和水旱灾害的防御能力，改善水环境和水生态，保障国家水安全和经济社会的可持续发展。智慧水利的发展不仅要依靠行业的科学规划和指导，还要靠各有关专业的科学家不断努力。共同促进水科学、计算机科学、地理科学、环境科学、数学和社会学等多学科的深度交叉融合，推动我国智慧水利的发展和进步。

参考文献

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