民族县域智慧水利建设方案构想

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［摘要］为解决我区水利信息化建设中数据共享不充分、功能单一、独立运行及重复建设等问题，文章基于信号采集、大数据、3S及云计算等技术，研究了县域智慧水利系统建设方案构想，对水利工作效率和管理能力的提升、水资源开发与高效利用、各应用平台的整合共享具有较大作用，为智慧水利在各盟市及自治区的推广建设提供研究支撑。

［关键词］智慧水利;水利信息化;总体架构;建设方案

1引言

当前，信息化、智能管理等技术发展迅速，水利信息化建设成为我国水利监管主要发展方向，也是水利建设的重要组成部分。近年来，我国“智慧水利”迅猛发展，相继各项建设规划，并提供系列财政支持。部分省份地区已初步建成防汛抗旱应急指挥、水质、水资源和水环境监管等系统，设计建成了部分信息化基础设备、信息中心、数据资源、专用网络及业务应用等，水利信息化、水资源优化配置及管理水平得到大幅提高。但在建设和应用仍存在不足:①各地重视省市级水利信息中心等顶层设计，而忽视旗县等地方基层应用支撑，已建成的信息中心使用效率普遍较低。②缺乏统一的设计标准，各单位各行其是，建成的系统功能及数据类型参差不齐，无法交互共享，信息使用率非常低，且重复建设严重，浪费较大。③部分省市为了紧跟水利信息化浪潮，巨额采购先进设备建立基础设施，而缺乏应用平台的配套开发、升级与应用。同时，大部分地区缺少专业的系统维护人员，建成的信息系统得不到有效维护和及时数据更新，满足不了实际使用要求而成为摆设，导致大量浪费。

2智慧水利概念及意义

智慧水利是指采用信号自动采集、物联网、大数据、3S、云计算及终端设备等信息技术，通过采集水资源、水环境、水文水质、供排水、防汛抗旱、气象、农牧业基础信息及水利工程等实时与历史数据，传输到云服务中心进行智能运算分析、推演、判断、仿真模拟与决策，提供智能的数据类型、监控、辅助分析、决策、预警、资源优化配置等服务，实现水利行业智能化、精细化管理和运行，有效解决水利行业的各种新老问题，提高水资源利用率，加强水环境保护，提升水利工程质量安全和防灾减灾效果。系统根据区域特点使用统一设计标准，各单位设施共建、信息共享，统一调度管理，减少重复建设，增加数据利用率，进一步提高各业务部门的服务效率与能力、智能管理及自主创新能力等。

3智慧水利建设要求及目标

(1)构建“天空地”全方面、全天候、多功能的感知控制系统，采集过程自动化，动态信息更新及时，数据信息准确可靠。(2)建设多维度、多数据源的云计算中心，将水资源调度、水环境检测及防汛抗旱等信息集成管理，进行智能、精确、科学地运算、判断、分析与模拟，提供智能的监控、辅助分析、预警、决策、资源优化配置等服务。(3)系统根据区域特点使用统一的运行环境、数据接口、技术标准及安全保障，各单位设施共建、信息共享，统一调度管理，建立一个面向政府、企业和个人的信息共享平台，增加数据利用率，减少重复建设，提高水资源利用率，加强水环境保护，提升水利工程质量安全和防灾减灾效果，进一步提高各业务部门的服务效率与智能管理水平。(4)把各部门已建成的较为分散的雨情墒情监测、气象站、视频监控、防汛预警、中心机房及水利专网等基础设施纳入智慧水利各子系统中，形成协同、智慧、统一的平台，避免资源浪费。(5)平台管理功能要实现管理范围、工作全过程、业务信息3个全覆盖，系统可在移动终端应用，为社会提供及时的信息服务。

4智慧水利建设内容

4．1系统总体架构

4．2系统主要组成

4．2．1感知控制层感知控制层是整个系统的信息来源与执行机构，由终端采集、远程监控及网络传输组成，系统组成，见图2。系统利用各类传感器、摄像头、无人机和卫星等终端设备及合法的数据接口采集所需信息，并通过GSM、NB－Iot、GPRS及互联网等将数据传输至数据存储中心，实现“天空地”三位一体感知。同时接收控制信号控制执行原件动作，感控层设备构成及作用，见表1。

4．2．2数据服务层数据服务层由大数据存储中心及数据分析平台构成。大数据存储中心将录入的行政地名、地形地貌、水利工程及各专题数据信息存入基础历史数据库作为数据分析的标准及信息基础，将防汛抗旱、水资源、水环境等实时数据存入业务数据库以备随时调用。同时系统可通过数据接口接收农牧业、气象等跨部门信息。数据分析平台利用云计算和专家决策系统技术，根据需要调用各类数据进行集成、运算、对比判断、分析及模拟仿真，将结果传输至平台支撑层。

4．2．3平台支撑层平台支撑层主要是为业务应用层提供技术支撑，通过GIS、遥感及无人机技术结合历史基础数据形成宏观“一张图”及各类专题地图，包含基础地理信息。通过BIM平台提供水利工程建筑模型与相关参数。所有数据都显示在相应的子系统中，用户登录后可搜索需要的数据信息，生成报表并打印。同时，用户可将结果数据在平台中预测、模拟，并进行辅助决策和预案。

4．2．4业务应用层业务应用层是人机交互界面，根据防汛抗旱、水利工程监管、供排水、水土流失、水资源开发、江河湖泊水库管理及水环境保护等业务需求，分别设计水旱灾害防御决策、水利工程建设与安全运行监管、水资源监测和节水管理、水生态与水土保持管理、河湖长与动态监管及水利综合管理等六个子系统嵌入“一张图”主操作界面中，画面效果，见图3。用户可通过WEB门户、移动终端或现场展示中心查看历史数据、决策信息、报警及应急预案、二三维模型及现场音频等，跨部门间可联合会商，同时各子系统可根据业务应用功能的增减或更改进行模块化拓展。

4．2．5系统标准规范系统标准规范建设主要是通过制定统一、完整、科学的运行环境、门户、数据类型和接口、技术标准及规章制度等，建立一个政府、企业及个人的信息共享平台，数据信息交换共享、高效应用。统一的运维中心、集控中心，实现设备的统一运维与管理，为智慧水利业务应用提供可靠保障。

4．2．6系统网络安全系统在现有水利专网网络安全资源基础上，结合数据安全和用户访问权限等技术，重点提升网络速度，建设系统数据、业务应用及其它安全防护，构建县域智慧水利管理系统网络与数据安全保障系统，形成集建设管理、运行维护、监督检查和应急预案等于一体的高效网络安全机制，为智慧水利安全稳定运行提供可靠保障，并通过网络映射实现与各单位系统平台及移动终端的互联互通。

5结束语

智慧水利作为智慧社会的重要组成，是新时代下对水利信息化建设提出的新要求。本文经广泛调研，结合内蒙古某县水利信息化现状，提出了县域智慧水利建设方案的构想，为各级政府、企业及公众提供信息服务，对水利工作效率提升、水资源开发与高效利用、水利各应用平台的整合共享具有较大作用。同时可加速各单位间交流合作，推动其他行业共同发展，有效提升区域水利综合管理能力，实现区域水利现代化。

参考文献

［1］樊进，吕忍，舒楠．基于信息化技术的智慧水利应用及其发展研究［J］．科技推广与应用，2019(9)

［2］邱利民．“智慧水利”的发展和技术研究［J］．中国新技术新产品，2018(8)(上)

作者：牛俊奎 李振刚 姚佳男 单位：中国水利水电科学研究院牧区水利科学研究所