大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利工程信息化建設(shè)中的運用

徐州市銅山區(qū)水務(wù)局 佟保根

徐州市防汛防旱搶險中心 趙智磊

水利工程屬于大型公共事業(yè)工程，具有規(guī)模大、施工內(nèi)容多、工期長、成本高、技術(shù)復(fù)雜、涉及問題瑣碎等特點，所以若想切實保證水利工程建設(shè)與管理質(zhì)量，就必須要積極應(yīng)用各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)是以數(shù)據(jù)為核心的新一代信息技術(shù)，它在水利工程信息化建設(shè)中具有重要價值。本文首先對水利工程、大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的相關(guān)概念進(jìn)行了簡介，其次分析了我國水利工程信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，再次闡述了大數(shù)據(jù)技術(shù)涉及的主要內(nèi)容，最后介紹了大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利工程信息化建設(shè)中的運用，希望有助于促進(jìn)相關(guān)工作的進(jìn)步與發(fā)展。

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國的水利行業(yè)也在不斷轉(zhuǎn)型升級，在此背景下，給水利工程建設(shè)與管理工作提出了更高要求、帶來了更大難度。現(xiàn)代水利工程建設(shè)與管理離不開信息化管理手段，而在水利工程信息化建設(shè)中，則離不開對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以完善信息化管理平臺，使各類數(shù)據(jù)得到更有效的處理和應(yīng)用。目前在我國的水利工程信息化建設(shè)中尚存在很多缺陷和不足，只有充分運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，才能夠改進(jìn)其缺陷、彌補(bǔ)其不足。

1 相關(guān)概念簡介

1.1 水利工程

水利工程主要是指為了消除水害及控制、利用、保護(hù)地表和地下水資源所修建的工程。例如防洪工程、供排水工程、灌溉工程、除澇工程、水力發(fā)電工程、海涂圍墾工程、水土保持工程、水資源保護(hù)工程等，均屬于水利工程的范疇。水利工程的主要建設(shè)內(nèi)容包括：壩、堤、水閘、溢洪道、渠道、渡漕、進(jìn)水口、筏道、魚道等等。與其他工程相比，水利工程一般規(guī)模較大、施工內(nèi)容較多、工期較長、成本較高、技術(shù)較復(fù)雜、涉及問題較瑣碎等，并且其往往對周邊環(huán)境具有很大影響。

1.2 大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)

“大數(shù)據(jù)”是指規(guī)模巨大與類型復(fù)雜的數(shù)據(jù)的集合。大數(shù)據(jù)是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等形成的，這些高新技術(shù)是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的捕獲、存儲、處理等綜合能力的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)的特征可以總結(jié)為四點：一是“體量大”，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)規(guī)模龐大以及數(shù)據(jù)增長迅速；二是“多樣性”，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)類型繁多以及數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)雜；三是“價值高”，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍廣泛以及數(shù)據(jù)應(yīng)用頻率高；四是“速度快”，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)時效性強(qiáng)以及數(shù)據(jù)處理迅速。而“大數(shù)據(jù)技術(shù)”則是指大數(shù)據(jù)的應(yīng)用技術(shù)，其是以數(shù)據(jù)為核心的新一代信息技術(shù)，主要涵蓋了各類大數(shù)據(jù)平臺、大數(shù)據(jù)指數(shù)體系等。

2 我國水利工程信息化建設(shè)的現(xiàn)狀

就現(xiàn)狀來看，我國大部分水利單位都已經(jīng)結(jié)合自身實際情況建設(shè)了相關(guān)水利工程信息化管理系統(tǒng)，并利用水利工程信息化管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對水利工程施工方案的有效選擇、對施工程序的有效優(yōu)化以及對施工條件、施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工成本、施工安全的有效管理。然而，隨著信息技術(shù)的日新月異發(fā)展，很多水利單位的信息化建設(shè)更新速度顯得十分緩慢，加之我國在這方面本來就發(fā)展起步較晚，因此一些問題正日漸凸現(xiàn)出來，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 落后于行業(yè)發(fā)展需求

當(dāng)前，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水利單位在重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也對環(huán)境影響評價、水土保持、景觀設(shè)計等問題引起了更高的重視。但觀目前水利工程信息化建設(shè)的實際情況來看，普遍仍舊采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，已經(jīng)無法再滿足現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展的客觀要求。例如，目前一些水利單位的水土保持等專業(yè)尚且存在很大的依賴性，且與國家層面的環(huán)境密切相關(guān)，導(dǎo)致專業(yè)評價信息不足，同時可供參考的信息有限，降低了相關(guān)信息的獲取效率，進(jìn)一步影響了實際工作開展及行業(yè)發(fā)展。

2.2 上層設(shè)計不足

在水利工程信息化建設(shè)過程中，必須要充分重視上層設(shè)計的相關(guān)問題，主要是指一些由上至下的管理和設(shè)計等工作問題。上層設(shè)計應(yīng)符合實際，根據(jù)不同情況、應(yīng)對不同狀況而采取不同的方法措施，最大限度地提高上層設(shè)計的針對性，避免出現(xiàn)“一把手”“一手抓”等現(xiàn)象。因為“一把手”“一手抓”的危害極大，一旦有個別水利單位的領(lǐng)導(dǎo)能力不足，制定不出有效的總體規(guī)劃方案或是給不出合理的上層設(shè)計方案，那么就會使水利工程信息化建設(shè)陷入被動境地，乃至走入死胡同。但目前在我國多數(shù)水利單位中，都尚未充分認(rèn)識到上層設(shè)計的重要影響，在上層設(shè)計方面表現(xiàn)出明顯的不足，從而在很大程度上影響了水利工程信息化建設(shè)的發(fā)展。

2.3 缺乏有效的協(xié)調(diào)平臺

在水利工程信息化建設(shè)中經(jīng)常會涉及到一些平臺協(xié)調(diào)性問題，這類問題往往會帶來極大的負(fù)面影響。在各單位、部門之間進(jìn)行信息共享的過程中，若平臺的協(xié)調(diào)性不足，那么必然會大大影響到實際工程管理和生產(chǎn)經(jīng)營效果，并致使信息化的價值降低。就現(xiàn)狀來看，我國仍舊缺乏有效的協(xié)調(diào)平臺，因此而產(chǎn)生的問題屢見不鮮。由于缺乏有效的協(xié)調(diào)平臺，所以形成不了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理組織機(jī)制，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)異構(gòu)等問題頻繁發(fā)生。同時，由于各單位、部門之間無法實現(xiàn)有效的信息交流和共享，所以也無法做出科學(xué)的決策。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)涉及的主要內(nèi)容

3.1 體系架構(gòu)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是以數(shù)據(jù)為核心的新一代信息技術(shù)，利用它可以實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)信息的綜合分析與處理。大數(shù)據(jù)技術(shù)既能夠?qū)?shù)據(jù)中蘊藏的各類影響和關(guān)聯(lián)因素進(jìn)行有效分析，又能夠單獨分析每項因素，此外還可以對數(shù)據(jù)中的有利和不利因素進(jìn)行剝離分析，從而大大提高數(shù)據(jù)的利用價值。

3.2 數(shù)據(jù)構(gòu)建與處理

雖然基于大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的有效分析與處理，但由于海量數(shù)據(jù)中的大部分其實是無用數(shù)據(jù)，而有價值的數(shù)據(jù)通常只占一小部分，因此在開展數(shù)據(jù)分析與處理工作前應(yīng)先對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的建模，并找到數(shù)據(jù)之間的準(zhǔn)確規(guī)律，然后再利用數(shù)據(jù)網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。在數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建中，需先通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，找出其特征點，再應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)一歸納思想對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行綜合分析，最后再利用抽象處理概念來綜合處理數(shù)據(jù)。在處理數(shù)據(jù)時，還應(yīng)對數(shù)據(jù)蘊藏的價值進(jìn)行充分考慮，有效協(xié)調(diào)好各類數(shù)據(jù)信息，站在全局角度上來關(guān)注數(shù)據(jù)特點。

3.3 網(wǎng)格計算

對于大數(shù)據(jù)而言，一些計算過程與算法往往無法全部轉(zhuǎn)換，還有一些函數(shù)無法被嵌入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，對此通常需要先將數(shù)據(jù)從定義函數(shù)中有效提取出來，然后再利用相關(guān)分析工具和軟件進(jìn)行綜合分析。但隨著分析任務(wù)的不斷增多，服務(wù)器的容量會漸漸變得捉襟見肘，理論上來說需要對服務(wù)器進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)容或是增設(shè)服務(wù)器才能夠滿足實際要求。但眾所周知，服務(wù)器的價格是十分昂貴的，因此一般都會選擇利用網(wǎng)格配置來降低成本。網(wǎng)格計算的原理是將不同的任務(wù)分配到不同的計算機(jī)，以使每臺計算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)都各不相同，這等于是變相提高了系統(tǒng)性能和容量，同時又不必增加過多成本。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利工程信息化建設(shè)中的運用

4.1 信息化基礎(chǔ)與制度建設(shè)

水利工程信息化建設(shè)需有一定的制度基礎(chǔ)為支撐。在信息化基礎(chǔ)與制度建設(shè)過程中，應(yīng)充分結(jié)合水利單位的實際情況及優(yōu)秀單位的經(jīng)驗，確保制度方案的合理性與可行性。大數(shù)據(jù)技術(shù)的運用對水利工程信息化管理平臺提出了更高的要求，既要具備過硬的軟硬件設(shè)施，又要具備穩(wěn)定高速的網(wǎng)絡(luò)。其次，對于那些老舊的機(jī)房設(shè)施應(yīng)實施整改，改用高性能的服務(wù)器。再者，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全的評估不容忽視，應(yīng)根據(jù)評估結(jié)果不斷完善計算機(jī)軟硬件設(shè)備，并建設(shè)容災(zāi)系統(tǒng)，保證信息數(shù)據(jù)的真實性和安全性。此外，不僅要完善基礎(chǔ)與制度建設(shè)，還應(yīng)加強(qiáng)管理人員培訓(xùn)，使其掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算等的知識與操作技能。

4.2 綜合性信息化管理系統(tǒng)建設(shè)

基于信息化建設(shè)文件及程序文件，建設(shè)綜合性信息化管理系統(tǒng)，對管理平臺功能進(jìn)行有效集成，實現(xiàn)信息化協(xié)同管理，提升信息化管理效率。在系統(tǒng)平臺上集成“辦公”“經(jīng)營”“技術(shù)”“設(shè)計”“測繪勘測”“數(shù)據(jù)檔案管理”等六大模塊，并實現(xiàn)信息共享，從而最大限度地提高大數(shù)據(jù)利用率。結(jié)合大數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對水利工程數(shù)據(jù)的高效處理和應(yīng)用，以提供更有價值的決策依據(jù)。綜合性信息化管理系統(tǒng)中除了具備基本的信息存儲、查詢、傳輸?shù)裙δ芡猓€要擁有數(shù)據(jù)挖掘、信息共享、云計算等功能。應(yīng)充分發(fā)揮出VPN系統(tǒng)的優(yōu)勢，不斷強(qiáng)化系統(tǒng)的易用性與安全性。

4.3 三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺建設(shè)

結(jié)合水利工程信息化建設(shè)重點及行業(yè)發(fā)展實際情況進(jìn)行三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺建設(shè)，實現(xiàn)從自動化管理向智能化管理的邁進(jìn)。構(gòu)建智能化數(shù)據(jù)庫，通過在云計算、專家系統(tǒng)中融入智能化數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)信息的自動格式轉(zhuǎn)換及統(tǒng)一收集、匯總、統(tǒng)計。以各專業(yè)獨立試用為基礎(chǔ)構(gòu)建協(xié)同平臺，實現(xiàn)便捷的可視化操作，同時與第三方協(xié)同設(shè)計單位合作，提高平臺開發(fā)的針對性。

結(jié)語：綜上所述，加快水利工程信息化建設(shè)是水利單位的一項基本工作任務(wù)，目前在我國的水利工程信息化建設(shè)中，尚存在著落后于行業(yè)發(fā)展需求、上層設(shè)計不足、缺乏有效的協(xié)調(diào)平臺等問題，若想進(jìn)一步完善信息化建設(shè)，必須要充分運用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢。大數(shù)據(jù)技術(shù)是以數(shù)據(jù)為核心的新一代信息技術(shù)，它在信息化基礎(chǔ)與制度建設(shè)、綜合性信息化管理系統(tǒng)建設(shè)、三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺建設(shè)等中均發(fā)揮著重要作用。