信息化时代智慧水利行业的应用与发展研究

李舒

摘  要：在当前经济高速发展的社会中，水利工程建设一直都是影响人类生存与发展的基础性建设，基于当前网络技术、大数据技术、物联网技术、云计算技术、传感器技术等在水利工程中的应用与发展，智慧水利的概念应运而生。该文首先简单介绍了智慧水利的相关概念与特征，并对其中关键技术的应用进行了分析，希望能够为相关的技术人员提供参考。

关键词：智慧水利 信息化 技术 专业化 发展

中图分类号：TP39             文献标识码：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几年才提出的，是当前水利工程建设的一种新形式，是基于各种新技术应用而发展起来的。当前社会已经进入到了信息化时代，新技术的应用优势得到凸显，水利工程建设同样面临着重大发展机遇。在这样的背景下，我们应正视智慧水利建设过程中出现的各种问题，加大对各种新技术应用的研究，以满足当前社会发展所需。

1 智慧水利介绍

1.1智慧水利的内涵

智慧水利有别于传统意义上的水利工程，智慧水利涉及到多个学科，比如水文地质、水动力学、气象学等自然学科，还运用了各种先进的技术，比如物联网技术、信息化技术、大数据技术、云计算技术等，在这些新技术的支持下水利工程实现了自动化控制，能够实时、准确地获取水利工程的运行状况[1]。智慧水利的建设与发展必然与信息技术有着密切的关联，在智慧水利模式下，各种数据信息会被自动化系统收集、整理，形成一个系统化的数据链条，经过高效的处理，反馈给相关的工作人员。另外，智慧水利还可以提高应对突发事件的能力，通过对突发事件进行模拟与反馈，完成物联感知，达到智慧管理的目的。

1.2智慧水利的主要特征

智慧水利是我国智慧城市建设的重要组成部分，其中融合了多种先进的技术，并将多领域的信息化技术应用到水利工程建设中，对我国智慧水利建设起到了一定的推动作用[2]。

1.2.1感知全面化

在水利工程建设中运用物联网技术，并利用卫星遥感技术、互联网技术、采用无人机等，与地面自动化监测设备构建起天地一体的立体感知监测网络，提升水利工程的感知能力。

1.2.2互联泛在化

泛在化的含义是指无处不在的智能化网络，基于当前无线网络的普及，智慧水利工程实现了互联泛在化，利用全面覆盖的无线网络、各种类型的无线传感设备、RFID技术等，并与政务网、无线宽带、应急通信等互联，网络无处不在。

1.2.3业务协同化

协同化的本质是相互协调、相互统一，创造出最适合水利工程运行的体系。利用业务协同化对水利资源进行有效的整合、共享，当发生突发事件时，利用智慧水利协同化的特征使问题得到快速处理解决。

1.2.4应用智能化

在智慧水利建设中充分运用人工智能技术，建立以大数据智能化为主的智能化技术与管理应用体系，实现智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制，提高水利工程管理的高效化、精细化。

1.2.5服务社会化

智慧水利更加注重社會化服务体系建设，构建一体化的服务体系，坚持以人为本，不断简化完善服务流程，在饮水、用水安全、农业灌溉等方面提供一条龙式的服务，办事人员可以快速、便捷地完成所需业务。

2智慧水利的总体架构

构建智慧水利专项系统，可以按照“1+N”平台架构进行规划设计，目前“1+N”平台架构是中国平安打造的智慧城市平台体系，其中综合运用了人工智能、区块链、云计算等尖端科技，涉及到与人们的工作、生活息息相关的交通、教育、医院、养老、社区、食品安全等方方面面，还有政府机构的政务管理系统、城市的卫生与环保等[3]。基于“1+N”平台架构，在智慧水利中包含了感知、传输、支撑、应用等几个子系统，并以此开发了各个功能模块，对水利建设项目的规划建设过程进行有效的管理[4]。

2.1全面感知

在智慧水利管理系统中，以地面站网为基础，包括气象站、水文站、水质监测站、生态站、流量站、地下水站等，对水循环进行监测，通过感知层获取到水安全、水环境、水生态水管理等方面的各种信息数据。在整个智慧水利系统中布设了大量的传感装置和摄像装置等终端设备，利用互联网平台将采集到的数据信息传输到数据信息库中。相关的工作人员可以利用无线网络或有线网络在PC终端或手机上完成对现场情况的填报等操作。全面感知还包括对空中云水、降水、水分的蒸发、土壤水分变化等方面的监测。

2.2通信互联

在智慧水利系统中通信网络包含了通信网、互联网（移动互联网）、物联网等，综合运用了大数据技术、遥感技术、信息技术、GIS技术、BIM技术等，实现全面互联[5]。在大数据技术的支撑下完成各种水利专业数据、涉水数据、遥感数据与互联网数据的采集、传输、存储等，为做好水利工程管理提供信息化管理服务。

2.3智能控制

智慧水利系统中的应用层直接面对众多用户，在全面感知的基础上再借助通信互联网络将各类信息提供给相应的客户群体。智慧水利系统的运行与服务都是以应用层为核心开展各项工作的，采集的信息包括日常管理、应急指挥、水质信息等，对防洪排涝、供排水、生态河道湖泊等实现智能化控制[6]。具体的智能化控制体系中主要涉及到防洪工程、水源工程、城乡供水工程、城市排水工程、生态河湖工程等，通过智慧水利的应用层展开对各个系统的规划、建管、运维的智能管理。

3信息化技术在智慧水利中的应用与发展

3.1明确预期目标

在智慧水利工程建设初期，应明确需要达到的预期效果，确定信息化技术的应用总体目标。为了保证预期目标的实现，应对总体目标进行细化，按照水利工程建设与使用的阶段分为近期目标、中期目标和远期目标，不同时期的目标会表现出不同的特征。在近期目标中，工作的重点应放在如何有效地运用信息化技术、网络技术、人工智能技术、遥感技术等，构建完善的、系统的信息化、智能化的水利工程信息管理体系，为智慧水利的良好运行打下坚实的基础。在中期目标中，借助智能化的水利工程信息管理平台，深化信息化技术、人工智能技术的应用，扩大应用范围，为做好水利工程智能化管理提供服务。远期目标的重点在于实现智慧水利的统一协调，信息化技术、互联网技术、大数据技术等在水利工程管理体系中的整体性与协调性都更加突出，全面展现智慧水利的科技优势[7]。

3.2明确建设思路

在当前信息化时代，各领域的技术都呈现加速发展的态势，技术理念与技术应用范围的更新频率都非常快，在这种情况下智慧水利工程建设必需开拓思路，创新发展理念，明确智慧水利工程建设的思路，符合时代发展背景，以实际需求作为水利工程建设发展的导向，以高效率、高水平、高质量作为水利工程建设标准严格要求。智慧水利应具备完善的信息化基础设施、具备功能完备的水利业务应用与服务体系，实现水利工程的自动化、智能化控制，提高水利工程的信息处理能力、应急能力、服务水平，是智慧水利建设中需要重点攻克的难题。

3.3系统的构建

3.3.1调度系统

在智慧水利管理系统中调度是非常重要的一个构成要素，调度系统的设计要基于当前智慧水利多元化发展的趋势，确保智慧水利的综合优势得到充分发挥。在调度系统中整合、集成管网系统、过程控制系统、水利服务系统、管网监测系统等，实现智慧水利的科学调度[8]，提高水利工程运行的经济性、安全性，减少不必要的资源消耗，实现水利系统的最优化控制。

3.3.2指挥系统

智慧水利各种功能的实现需要建立一套完善的、信息化水平较高的指挥系統，接收来自各终端的信息数据，发送控制指令。传统的水利指挥系统缺少信息化技术的支持，在指挥过程中实效性与集中性严重欠缺，指挥中心发出的控制指令无法及时、准确地得到传递，严重影响到水利系统的运行效率，严重的时候还会出现偏差，控制指令出现错误。在信息化技术支撑下，结合智慧水利工程的实地情况，在系统内部设置相应的控制模块，构建一套完善的、具有整体性与层次性的指挥系统架构，对水利工程指挥调度进行系统化的布局和优化升级，确保水利指挥系统满足智慧水利工程建设的发展要求，推进我国水利工程的可持续发展。

3.3.3监控系统

在智慧水利监控系统中融合了智能雨量监测系统、智能水位与液位系统、土壤水分监测系统、水质分析系统、农业自动化灌溉系统、城市供排水管网监控系统以及泵站运行自动化系统等，这些智能化监控系统保障了智慧水利高效、稳定运行。

3.3.4操控系统

由于智慧水利尚处于起始阶段，在各种新技术的应用过程中还存在许多的不足，为了使智慧水利管理系统能够安全、稳定运行，需要提高系统的操控性能。通过新技术的应用实现智慧水利操控系统的数字化、信息化、自动化控制，实现数字化调度与数据处理。通过智慧水利操控系统可以对水利系统进行无人值守远程智能控制，工作人员通过电脑、手机、平板等终端设备实时掌握监控现场的温湿度、风向、风速、降水、水流等信息。为了深入挖掘水利信息化技术方案，充分运用人工智能构建完善的“智能化”操控平台，使调度服务项目的改革策略得到落实[9-10]。

4结语

综上所述，我国很多地区已经开展了智慧水利建设，但是在建设与发展过程中存在着许多的实际问题与不足，如果不加以解决将会制约我国水利事业的健康发展。因此，相关的技术人员与研发人员应从智慧水利建设的客观实际需求出发，在建设规划过程中充分遵循信息化技术的基本发展规律，运用创新思维，加快技术研发，加快我国智慧水利建设的进度，切实提高智慧水利建设成效。通过运用智慧水利管理系统，促进水利事业的可持续发展，为我国经济建设保驾护航。

参考文献

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[2] 方子杰，唐燕飚，夏玉立.对新时代推进水利高质量发展的思考[J].水利发展研究，2019，19（8）：14-19.

[3] 吕青春.水利工程管理的现代化发展及方向分析[J].科技创新导报， 2020，17（3）：27-28.

[4] 刘昌军.基于人工智能和大数据驱动的新一代水文模型及其在洪水预报预警中的应用[J].中国防汛抗旱，2019（5）： 11，22.

[5] 吴浓娣.把握新发展理念 推动水利高质量发展[J].水利发展研究， 2021，21（4）：7-10.

[6] 徐文辉，刘春林.新时代基于物联网技术的智慧水利信息化系统研究[J].信息技术与信息化，2020（4）：200-201.

[7] 张凯，冯剑，孙胜博，等.面向泛在电力物联网的需求响应标准体系研究与设计[J].中国标准化，2019（S1）：110-114.

[8] 张建云，刘九夫，金君良.关于智慧水利的认识与思考[J].水利水运工程学报，2019（6）：1-7.

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[10] 时生乐，魏素盼.基于物联网技术的智慧水利发展与创新研究[J].卫星电视与宽带多媒体，2019（19）：21-22.