大数据信息技术在水利管理中的应用研究分析

2023-01-07秦良

数字通信世界 2022年1期

秦良

（潍坊市水利事业发展中心，山东潍坊 261061）

0 引言

在信息时代背景下，以往较为传统单一的水利管理模式已难以适应时代与社会的发展需求，同时水利工程建设本身也开始向更大规模的方向发展，其管理周期开始持续延长，各种影响因素持续增多，这就要求水利管理模式必须快速做出革新和优化。因此，为了能够促进水利工作不断向好发展，实现信息化与智能化管理，有必要对大数据信息技术的科学运用做出深入分析和研究。

1 大数据与信息技术概述

1.1 大数据

大数据就是在某一个范围中难以借助常规手段进行捕捉、管理及处理的相应海量数据集，必须要借助最为先进的处理模式、处理技术才能进行收集和处理的一种信息资产。而对于大数据技术来讲，便是充分挖掘此类信息价值、掌握基准信息的一种相关技术。现阶段的大数据技术不但能够有效掌握庞大的信息量，同时还能够对海量数据信息开展专业化的处理。而对于水利大数据而言，主要指的是大数据技术有效应用于水利行业，切实以“水利”为中心，借助对海量的数据信息开展科学处理和分析，为相应水利管理人员提供一系列重要的参考信息。由于水利部门在实际建设以及运营管理过程中会积累非常多的数据信息，但是这些信息当中大多数都是一些无实用价值的数据信息，所以便需要借助大数据技术对其开展筛选处理工作，然后借助相关性方面的对比分析为相关工作人员留下一些有价值的以及有研究意义的数据信息。对于这种应用来讲，属于大数据时代对我国水利行业发挥重要作用的一种具体表现，其可以有效提升水利管理决策的科学性和合理性。

1.2 信息技术

信息技术是用于管理以及处理信息过程中所采用的一系列技术的总称。主要是借助计算机科学以及通信技术等来进行设计、开发还有安装和应用的相应信息系统或者是应用软件技术，一般被称为信息技术或者是通信技术，现阶段主要包括传感技术、计算机与智能技术、通信技术、控制技术等。将信息技术有效应用于现代水利管理当中，能够显著提高水利管理效率以及管理质量。对于以往较为传统的水利管理来讲，其方式以及形式上都比较单一，而且各部门之间存在着沟通不及时，难以快速有效地解决相关问题的现象，这对于水利工程的长远健康运行产生了不利影响。通过引入信息技术，能够优化创新水利管理方式方法，借助信息化管理系统等技术工具，能够有效实现对水利工程全方位的管理。除此之外，借助信息技术还可以有效解决水利工程所处地区地形、地貌以及勘测等方面带来的问题，大大地节省人力以及财力，如此一来，不但可以保证水利工程安全稳定运行，还可以更好地发挥水利管理的价值和作用，有助于水利工程取得更好的经济效益、社会效益和生态效益。

2 大数据在水利管理中的应用分析

2.1 水利管理大数据构成分析

一是基础数据。该数据主要指的是水利工程的一系列基础数据信息，可以包括：所有参建单位信息以及工程本身具体信息[1]。

二是空间数据。主要指的是工程基础地理数据信息，一般可以包括泵站信息、水库信息、水闸信息以及水利工程测绘信息等。

三是BIM数据。该数据信息主要指水利工程在实际建设过程中，各类工程构建的BIM模型数据信息，一般可以包括挡水模型数据、输水模型数据以及导流模型数据，同时还包括边坡工程模型数据信息等。由于BIM数据是与水利工程建设同步而产生的数据信息，所以其精准性、完整性以及系统性都非常高。

四是业务数据。主要包括工程管理数据，例如进度数据、安全数据以及质量数据等；工程监测数据，例如进度监测数据、安全监测数据、质量监测数据、生态监测数据以及环境监测数据等一系列监测数据；此外还包括工程信息数据，例如，相应水利工程建设以及运行时产生的一系列文档数据、音频数据以及视频等数据信息；工程调度运行数据，例如来水数据、需水数据、调度运行方案与评价以及调度方案和指令等。

2.2 水利管理大数据特征分析

一是数据海量，同时来源以及类型多样。对于水利管理来看，由于其涉及的要素非常多，所以其能够产生的数据信息呈现出来源广泛以及类型多样等特点。水利管理大数据包括工程建设以及运营的每一个阶段当中的数据，尤其是在运营过程中几乎每秒都会产生海量的监测以及检测数据。此外，在水利管理过程中，涉及管理、调度以及运维等诸多环节的数据信息，而且这些数据具有增长极为迅速的特点，使得水利管理方面的数据信息更加符合大数据的特征。

二是数据动态变化性非常强。对于水利管理来讲，由于涉及对水情、水质以及环境等诸多方面的监测和管理，所以其具备动态变化性非常强的特征，原因在于无论是水情、水质还是环境等很有可能时刻都在发生着变化。

2.3 水利管理大数据的运用分析

一是在工程安全管理方面的运用。结合工程安全监测、安全隐患或者检测等多个方面的数据信息，通过大数据技术以及可视化技术的有效运用，能够打造可视化数据驾驶舱，从而对各项工程实际安全状态做出可视化模型演示，有助于确定工程安全状态，同时还能够预测有可能产生的一系列安全隐患。除此之外，还能够打造水利工程安全分级预警机制，开展动态化安全预警，有助于增强对安全方面的管控能力。

二是在调度管理方面的运用。结合水利工程需水数据、供水数据以及安全监测数据等，同时与水利工程周边或者是沿线泵站、水闸以及管道等多个方面的一系列相关数据进行有效关联，能够打造水利工程调度数据模型，并且可以借助BIM技术等开展工程调度演示工作，以此来达到对方案可行性展开深入研究的目的，从而确保水量调度方面的安全性以及经济性[2]。

三是在水利工程质量管理方面的运用。结合与工程质量有关的一系列计划、检测以及评定等各项数据信息，可以打造工程质量评价模型，借助大数据技术来对水利工程质量开展综合评定工作，能够精准定位水利工程存在的一系列质量不达标数据，有助于量化水利工程质量监督以及考核，从而显著提高质量管理成效。

四是在工程运行以及维护管理方面的运用。结合工程安全检测以及水情监测和巡检等一系列数据信息，紧密关联工程相应调度数据，然后借助大数据算法，可以有效地对工程实际运行状况开展科学合理的监测以及评估。

五是在水利工程监督管理方面的运用。结合工程进度实际相关计划、作业状态以及监控等一系列数据信息，充分借助大数据技术打造工程进度方面的评价模型，然后借助模型开展工程进度方面的画像，可以有效达到进度滞后工区方面的自动化识别。

3 信息技术在水利管理中的应用分析

3.1 数据库技术的应用

对于水利管理而言，其核心工作便是数据管理，进入到信息时代后，各类信息技术的快速发展，为水利管理方面的数据管理提供了强有力的支撑。现阶段数据管理一般都是利用先进的数据库管理模式。对于数据库管理技术而言，其对数据的分析、存储和挖掘非常简洁、可靠，而且便于查找和利用，有助于提高数据管理的效率和质量。因此，水利管理也可以打造一个数据库，专门用来将采集到的海量数据进行存储和记录，并在此基础上，开展分类整理和存储，从而方便日后随时调用和更改，经过长期积累还能够形成资源优势，通过落实资源共享工作，推动水利管理不断提质增效[3]。

3.2 数字孪生技术的应用

对于数字孪生技术而言，目前对其并没有一个统一的定义，其一般指的是借助虚拟模型、实时数据、孪生数据以及历史数据等，有效集成多维模拟过程，从而在信息空间当中针对相应物理空间当中的人、机、物以及环境和信息等诸多要素开展全生命周期的建模和描述。将此项技术应用到水利管理当中，能够在信息空间当中有效地对水利工程物理实体开展忠实刻画，同时还能够开展实时的信息交互，能够有效实现水利管理的模拟仿真、评估以及优化和预测等。例如：对于水利工程的运行过程，此项技术能够在信息空间当中有效模拟各项任务的实际执行情况，借助多种模拟参数，在最大程度上了解任务执行时有可能出现的各类情况，并且动态监测水利工程的运行，切实结合实际运行状况或者是环境变化情况等对水利工程运行管理方案进行及时有效的调整，可以协调以及优化系统当中一切水利业务活动，从而促使水利工程达到智能运行的目的。除此之外，将流域内的物理实体（如水库、河湖水系、灌区以及工程设施等）映射到数字世界，并将大数据作为对象的属性进行融合和叠加，实现对流域内河流湖泊及水利工程的实时全貌的综合分析展示，并可提供对物理流域的“模拟”和“反演”能力。通过数字孪生，可实现针对中小流域水旱灾害防御、水资源调配、水生态保护等业务的综合信息动态展示、方案优选分析、决策支撑等服务，并可为其提供可视化、场景化、智能化的智慧流域管理服务。

3.3 GIS技术的应用

GIS地理信息系统：GIS技术目前应用非常广泛，水利行业对其运用已经长达十多年，其最为基础的功能便是可以有效反应地理坐标，这一点对水利管理而言有着至关重要的作用。因为水利管理一般对地理信息有着较大的需求，所以此项技术应用于水利管理当中非常必要。现阶段GIS技术在防洪、救灾以及减灾等方面有着最为广泛的运用，也属于目前水利管理应用最为成熟的信息技术之一，针对数据信息存储、分析以及管理，现阶段绝大部分与防洪减灾以及救灾等有关的各类信息管理系统都是在GIS平台的支撑下建设起来的[4]。其在灾情评估以及风险分析当中发挥出的突出作用主要是高效完成基础背景数据的管理，开展空间、属性数据方面的查询、检索以及统计和显示，能够实现对灾情数据的有效分析与提取，并且能够实现灾情的可视化表达。另外GIS技术还能够作为提供行蓄洪区应用、迁安以及避险等方面的辅助决策工具。除上述作用之外，对于水资源信息管理系统来讲，GIS技术还能够在历史数据管理以及实时数据的动态加载和区域水资源空间分析等多个方面发挥重要作用。

3.4 遥感技术的应用分析

在水利管理中应用遥感技术主要涉及以下几个方面：一是完成对水利工程建设过程中环境影响分析评价；二是河道动态变化方面的遥感监测；三是大型水利工程安全监测；四是水资源管理；五是工程规划；六是防洪抗灾等。特别是在河道动态变化以及防洪减灾方面，此项技术的应用最为广泛，现阶段遥感技术发展速度较快，各类新兴技术已经开始应用到了水利管理当中。例如，卫星遥感技术和无人机遥感技术等，为水利工程建设和水资源管理等多个方面的管理工作提供了重要的支撑。

3.5 CAD技术的应用

对于工程绘图来讲，在水利管理工作中占据着重要地位，其可以对水利管理效率和质量产生重要影响。以往较为传统的工程制图往往是借助人工方式开展绘图，这就需要耗费大量的时间和精力，而且比较容易出现误差问题，难以确保绘图方面的精确度。而将现代化网络信息技术有效引入到水利管理的绘图方面，可以显著提高绘图与制图效率和质量，有助于提高水利管理方面的有效性。现阶段CAD属于一项较为常见的绘图信息技术，其主要借助计算机以及相应图形设备来有效帮助设计人员开展工程绘图，具有非常强的便捷性以及高效性等特点。其不但能够有效减少绘图方面的工作量，不断提高绘图效率和质量，同时容易进行修改，可以切实保证绘图充分满足水利管理需求。