青島市智慧水利理論框架研究

王粲然

本文以青島水利建設為例，重點研究青島地區水資源管理模式，開展青島智慧水利理論框架研究，完成青島水利信息化、現代化建設，以求加快水生態文明建設的腳步。智慧水利框架的研究對青島地區水資源配置問題、水資源監管問題、水資源污染問題、水生態破壞問題、水資源短缺問題及水利設施的規范和監管問題有很大的幫助，可以充分實現青島地區水利資料共享，各部門協調銜接發展，水污染水生態問題明顯緩解和水資源短缺問題的有效改善等。

一、智慧水利的概念和內涵

智慧水利是一種建立在高效智能化的水資源管理系統上的智慧模式，以云數據庫為核心的智慧水利云系統，有助于實現專業信息、流域信息和區域信息的無縫式統計，實現數據的有效利用和實時共享；以物聯網技術、無線傳感技術為核心的信息傳輸系統，有助于實現信息的實時更新和反饋，增加互聯互通，有助于解決異地會商困難、部門不協調不銜接等問題，實現水資源統一門戶、分級管理；以天空地一體化信息采集技術為核心的監測系統，積極開展物聯網、衛星遙感、雷達遙測、視頻監控、全球定位與信息感知技術的應用，持續增強水利信息監測與采集能力，提高時效、豐富內容，實現基礎數據的實時、連續采集工作，完善數據種類，為水利建設提供有效的水利資料和技術支撐；智能水資源管理系統，可以幫助解決水資源的調度、配置問題，實現水質、水生態的無縫式監管，完善水利業務標準和業務規范，實現水資料的大眾查詢和反饋；以異地會商為核心的決策支撐系統，為決策的實時傳達和反饋做了鋪墊，有利于快速決策和靈活調度。

二、青島智慧水利總體框架

本文根據青島地區流域特征、水資源特點、民族文化、社會經濟發展需要以及水利建設現狀，研究并設計智慧水利框架，以八大系統為平臺，以水利云端數據庫為核心，以數字流域的仿真模擬系統為基礎，結合監測系統、業務應用系統、公眾服務系統、決策支撐系統、執行反饋系統和信息傳輸處理系統的智能化框架結構。主要系統如下：

1.水利云系統

是以云計算、云存儲技術為核心的大數據處理系統，以云存儲和云計算的方式，取代了以往的人工紙質存儲和人工計算模式，實現了數據的實時傳輸和共享。水利云數據庫存儲整理了青島當地氣象信息數據庫、遙感信息數據庫、河湖水系信息數據庫、土壤水文信息數據庫、流域水文信息數據庫、流域水資源信息數據庫、生態水文信息數據庫、生態環境信息數據庫、水功能區信息數據庫、水利社會經濟數據庫、城市供排水信息數據庫以及防洪體系數據庫等多種數據庫，涵蓋了青島地區各類水文或相關數據，有效地整合當地水文專業信息、流域信息、區域信息，形成無縫式水利信息存儲模式，為水利建設和科研提供數據支撐。水利云系統的核心是大數據處理、數據挖掘和知識發現。

2.數字流域

數字水利作為信息時代的新生事物，推動了當代水利科學的全面發展。在數字水利的背景下，提出了數字流域、數字水資源、數字水庫、現代水利和大水利等諸多新的理念與框架策略。較之前以3S技術為核心，結合網絡通信技術、數據庫技術的數字水利，如今的數字流域系統更加信息化、智能化，為青島智慧水利理論框架的研究工作提供了技術保障。數字流域是以流域水循環綜合模型為主要驅動力，結合虛擬仿真技術、GIS空間建模等技術，通過水文物理模型的精密計算和模擬系統的仿真模擬，實現數據的可視化和智能化。

3.監測系統

采用多源信息監測方式，利用先進的技術設備，如水位監測方面采用浮子式水位計、壓力水位計、超聲波水位計、雷達水位計等；水質監測方面采用潛水式水質監測儀和抽水式自動水質監測儀；水量監測方面采用聲學時差法管道流量計、聲學多普勒管道流量計、電磁管道流量計等。因地制宜地采用適合當地區域要素的監測設備，實時、連續地對多源信息要素進行監測和傳輸，為水利建設提供寶貴資料。

青島地區監測系統采用天空地一體化模式進行水利基礎信息采集與傳輸，積極開展物聯網、衛星遙感、雷達遙測、視頻監控、全球定位與信息感知技術的應用，持續增強水利信息監測與采集能力，具有快速監測、監測要素齊全、全方位感知等優點。

4.公眾服務系統

青島智慧水利公眾服務系統完成了多智能平臺的接入，是集山洪預警、水文預報、水資源監督管理、水信息查詢、水務管理等功能為一體的智能服務系統，有效地整合了群眾力量，增強了群眾保水、愛水、治水意識，加強群眾對水利建設的監管力度。

5.業務應用系統

業務應用系統的作用是實現資源的有效共享和應用平臺的互聯互通，為應用平臺的功能實現提供技術支持及運行環境，是實現應用平臺之間、應用平臺與其他平臺之間進行信息交換、傳輸和共享的基礎。

三、結論和討論

近年來，水生態文明建設力度不斷加大，海綿城市等先進理論的不斷提出，標志著我國水利由過去的工程水文時代過渡到了如今的水生態建設時期。在生態文明建設和信息化時代的大背景下，我國水利的發展由傳統水利向智慧水利發展，水利信息化特征越來越明顯，水資源管理模式越來越智能。智慧水利是在水生態文明和海綿城市的理念下提出的水利信息化發展模式，針對水利發展中存在的水污染、水生態破壞、水資源監管、水資源配置等問題做出合理規劃和指導。智慧水利理論框架的研究，是智慧水利發展的先驅，完善了智慧水利“骨”的建設，為智慧水利的快速發展奠定基礎