淺析新形勢下智慧水利建設(shè)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展

柴 慧

（1. 陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院,陜西 西安 710018； 2. 西安迪飛科技有限責(zé)任公司,陜西 西安 710018）

進(jìn)入21 世紀(jì)之后,社會發(fā)展進(jìn)入到一個全面的信息化時代：信息技術(shù)快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)通信高新技術(shù)迅速崛起,水利信息化高效運(yùn)轉(zhuǎn)……總之,我們的工作和生活無時不刻不是被強(qiáng)大的信息化技術(shù)包裹著,尤其是涉及到民生的智慧水利建設(shè)事業(yè)。

1 智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

作為世界上水資源供需嚴(yán)重不平衡、洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家之一,我國的水利信息化建設(shè)在過去的幾十年里有了較為明顯的發(fā)展和前所未有的迅猛勢頭。一個離開信息化的社會環(huán)境是難以想象的,因此,我國的水利建設(shè)還需要緊緊依賴于現(xiàn)有的信息化技術(shù)。

早在“七五”期間,我國的水利信息化建設(shè)就已經(jīng)起步,通過在通信、微電子以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等范疇內(nèi)的應(yīng)用,我們初步實(shí)現(xiàn)了實(shí)時水雨情信息的基本傳輸,它的作用主要體現(xiàn)在過去多年防汛抗旱的解決工作中；1995 年~2000 年間,我國的水利信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了全國水雨情信息實(shí)時傳輸,全部網(wǎng)絡(luò)化、信息化,可預(yù)報、可調(diào)度,全國各地市的水利部門也相繼建設(shè)起完善的信息網(wǎng)站和水利數(shù)據(jù)庫,這也意味著我們的水利信息化建設(shè)正在步入一個新階段。

到了“十三五”期間,隨著中央下發(fā)文件的號召和國家關(guān)于水利建設(shè)政策的設(shè)施,我國持續(xù)加大了對水利信息化建設(shè)的投入,在政策利好刺激下,我國各地區(qū)的水利工程和信息化建設(shè)發(fā)展加速,政策進(jìn)一步調(diào)整了關(guān)于水資源運(yùn)用行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和整體布局,強(qiáng)調(diào)節(jié)水節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展,還根據(jù)當(dāng)下水利信息化建設(shè)的發(fā)展程度提出了新的關(guān)于水利建設(shè)的利好政策。

在過去的幾十年里,信息化及水利信息化人類社會正從工業(yè)社會邁向信息社會,信息化水平已成為現(xiàn)代化水平和綜合國力的重要標(biāo)志［1］。作為國家第一批55個試點(diǎn)項(xiàng)目之一的《寶塔區(qū)水系連通及農(nóng)村水系綜合整治試點(diǎn)縣項(xiàng)目》（以下簡稱“寶塔區(qū)試點(diǎn)縣項(xiàng)目”）,也是陜西省唯一一個試點(diǎn)縣的項(xiàng)目,就是將“智慧管理”作為重要組成部分和整治成果展示窗口。通過智慧化手段完成河湖管護(hù)、成果展示、完善治水體系等一系列智慧化水利工程任務(wù)。此項(xiàng)目將“智慧管理”總體框架劃分為6個部分,具體為采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、支撐層、業(yè)務(wù)層,見圖1。而數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層則是能更加充分地展示了此次項(xiàng)目的智慧化信息管理工作。

圖1 智慧管理系統(tǒng)總體框架圖

1.2 具體成效

一直以來,我國水資源管理系統(tǒng)都是將防汛抗旱工程和水利信息化技術(shù)作為拉動智慧水利建設(shè)的兩大抓手,也在數(shù)據(jù)管理上為水利工程建設(shè)提供了強(qiáng)大的支持。就拿寶塔區(qū)試點(diǎn)縣項(xiàng)目來說,作為“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的重要手段,它是以打造現(xiàn)代化、智慧化水利為目標(biāo),按照基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）的設(shè)計思想,構(gòu)建服務(wù)于整個南泥灣工程區(qū)信息化的基礎(chǔ)設(shè)施公用平臺,依托“水利一張圖”,建立南泥灣“智慧河湖一張圖”,充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、可視化及智能化等新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)采集管控自動化、業(yè)務(wù)管理高效化、支持決策可視化、河湖管理智慧化,穩(wěn)步推進(jìn)南泥灣地區(qū)智慧管理信息化建設(shè)工作。寶塔區(qū)試點(diǎn)縣項(xiàng)目的建設(shè)過程,誠然是得益于我國水利信息化建設(shè)過程中多種智慧手段的支持,從水利設(shè)計到新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),再到智慧化管理和信息化建設(shè)工作,無不體現(xiàn)出在統(tǒng)一的水利信息化建設(shè)機(jī)制下,我國對水利項(xiàng)目投入的資金管理和對水利技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

從目前水利工程項(xiàng)目的整體情況來看,我國智慧水利建設(shè)過程中仍存在以下兩點(diǎn)問題：第一,深度感知欠缺。在人口相對較少的地區(qū)水位氣象、水土保持監(jiān)測覆蓋面小,遙感等技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛,仍以單一測點(diǎn)為主,勢必存在測不到、測不全等問題；而從事水利信息化建設(shè)的工作人員對信息技術(shù)的把握不夠精專,開發(fā)出的水利產(chǎn)品開放性不夠,各個系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行,難以統(tǒng)一,造成部分資源浪費(fèi)；第二,沒有形成統(tǒng)一的信息化建設(shè)機(jī)制。缺乏專業(yè)的人才梯隊(duì)和技術(shù)支持,又沒有龐大而有效的管理系統(tǒng),導(dǎo)致水利信息化建設(shè)過程中許多員工對信息化技術(shù)不重視、應(yīng)用不夠。

2 智慧水利未來發(fā)展建設(shè)

2.1 前景預(yù)測

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步,保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高水資源利用率是人類與水資源和諧發(fā)展的首要目標(biāo),加快水利信息化技術(shù)的應(yīng)用及推廣,推進(jìn)水利建設(shè)更加現(xiàn)代化,也是社會發(fā)展的必然需求。我國越來越重視水資源的節(jié)能利用,也更加關(guān)注水利工程建設(shè)的發(fā)展和投入,通過科學(xué)治國、加大投資以及支持信息化建設(shè)等方式一直給予政策上和經(jīng)濟(jì)上的幫助,相信隨著信息化建設(shè)的迅速發(fā)展,水利信息化技術(shù)的應(yīng)用前景會更加美好,現(xiàn)代化進(jìn)程也將快速推進(jìn)。

2.2 影響因素

毫無疑問,信息技術(shù)的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的飛速增長是水利信息化建設(shè)的重要影響因素。DB、GIS、Web、RS、GPS等信息技術(shù)的飛速發(fā)展,為基于信息技術(shù)發(fā)展的水利信息化建設(shè)提供了技術(shù)保障［2］。綜合來看,我國水利現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展離不開以下幾點(diǎn)因素：

1）成熟的信息技術(shù)成果。BIM、DB、GIS等技術(shù)為防汛減災(zāi)和水資源管理提供了充分的技術(shù)條件,也直接推動了水利現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。以地理信息系統(tǒng)為例,它是計算機(jī)技術(shù)、三維技術(shù)和遙感技術(shù)等綜合形成的一種信息化技術(shù),在水利行業(yè)應(yīng)用最為廣泛,在水利工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用［3］。它可以通過地理坐標(biāo)來確定水利工程的具體位置,獲得相關(guān)的基礎(chǔ)知識,如地貌、水系、河流等,再配合使用空間三維技術(shù),使得水利信息化管理更加鮮明、靈活、準(zhǔn)確。

2）智慧化信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺。仍舊以寶塔區(qū)試點(diǎn)縣項(xiàng)目為例,平臺網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采取的是互聯(lián)網(wǎng)與自建網(wǎng)相結(jié)合的方式,數(shù)據(jù)傳輸和存儲主要依靠自建網(wǎng)提高數(shù)據(jù)傳輸效率及安全性,外網(wǎng)訪問依靠互聯(lián)網(wǎng),在自建網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間采用虛擬專網(wǎng)（VPN）進(jìn)行隔離,具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 智慧管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

另外,為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中全段監(jiān)測數(shù)據(jù)的集中、科學(xué)調(diào)控,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)涉及4座氣盾壩、1處水源井、1處蓄水池、1處豎井和工程區(qū)域內(nèi)汾川河主河道,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的全段數(shù)據(jù)監(jiān)測；建立數(shù)據(jù)采集點(diǎn)至現(xiàn)地控制室、總管理調(diào)度中心的通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,為智慧管理平臺數(shù)據(jù)共享提供可靠的傳輸途徑；針對本工程建立延安市寶塔區(qū)水系連通及農(nóng)村水系綜合整治智慧管理統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫,用于存儲采集的數(shù)據(jù)資源,為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐,同時規(guī)范數(shù)據(jù)的提取和展現(xiàn)形式；還有支撐環(huán)境系統(tǒng)的建設(shè),充分利用GIS服務(wù)、配置業(yè)務(wù)服務(wù)等軟件系統(tǒng),在工程現(xiàn)場建立控制室,依托于統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),充分考慮工程規(guī)模及智慧管理目標(biāo),通過實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)地+集中”的監(jiān)控環(huán)境,建設(shè)起支撐南泥灣智慧管理信息化發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施公用平臺。

3）穩(wěn)定的政策和經(jīng)濟(jì)投入。經(jīng)濟(jì)發(fā)展為水利信息化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的資金保障。近二十年來,我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭迅猛,民生建設(shè)也不落其后,國家也相應(yīng)的在環(huán)境保護(hù)、水資源管理以及可持續(xù)發(fā)展等具體項(xiàng)目上投入了大量的資金,更加重視水資源的循環(huán)利用和信息系統(tǒng)建設(shè)。隨著水利信息化系統(tǒng)經(jīng)費(fèi)投入的增加,相信我國水利信息化應(yīng)用和普及程度將躍升一個新臺階。制定和完善水利信息化的相關(guān)政策和規(guī)章制度,使水利信息化建設(shè)做到有章可循［4］。

2.3 可持續(xù)發(fā)展分析

確保水利信息化建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要對策,就是水利信息化技術(shù)及資源的規(guī)范應(yīng)用,信息的整合,資源的建構(gòu),傳輸系統(tǒng)的完善。其中,傳輸是信息化發(fā)展的基礎(chǔ),水利信息化系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展還需要盡快將傳輸系統(tǒng)完善、共建,只有在建設(shè)中架構(gòu)統(tǒng)一,信息全面,環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),才能為水利信息化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供必備的技術(shù)保障。

如今,我國的水利信息化建設(shè)已然有了一些顯著的效果,通過現(xiàn)有信息技術(shù)的應(yīng)用,可以對現(xiàn)有水力資源進(jìn)行優(yōu)化配置,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國水力資源全面節(jié)約和有效保護(hù),從長期上促進(jìn)我國水利信息化全面而可持續(xù)發(fā)展［5］。

3 結(jié)語

總之,水利信息化發(fā)展的總體思考還是圍繞著水資源的可持續(xù)發(fā)展利用、水利工程建設(shè)、水利信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等密切問題。當(dāng)下,制定更加完善的水利信息化政策和業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),多培養(yǎng)相關(guān)方面的專業(yè)人才,不斷完善和精進(jìn)水利信息化體系仍然是需要重點(diǎn)關(guān)注的方向。信息技術(shù)的快速發(fā)展為我國水利信息化和現(xiàn)代化打下一劑強(qiáng)心針,也直接推動了我國水利事業(yè)的發(fā)展,相信在不久的將來,我國水利信息化建設(shè)必將朝著高速快捷、安全可靠、互聯(lián)互通的目標(biāo)不斷邁進(jìn)。