淺析大數據技術下陜西水利信息化建設

張 科

（陜西省水資源與河庫調度中心,陜西 西安 710004）

自20 世紀90年代水利行業開始進行信息化建設,但因傳統信息技術不完善,在信息管理中多以二維模式進行信息存儲與交流。隨著我國信息技術的發展,在大數據、移動互聯網、云計算、人工智能等現代信息技術下,智慧水利建設成為必然發展趨勢。水利信息化建設借此新技術創建智能、實用、高效的水利信息系統。

1 陜西水利信息化建設大數據技術應用現狀及存在問題

1.1 水利信息化建設現狀

陜西省水利廳統籌推進重大水利工程建設,在信息化建設中充分運用現代信息技術手段、緊扣水利十大業務需求,開發建設了國家防汛抗旱指揮系統、國家水資源監控系統、國家地下水監控系統、陜西省河長制湖長制信息管理平臺等信息系統平臺,涵蓋感知系統層站點部署,外網、內網、專網三張特有網絡現狀,有基礎信息數據、感知監測數據、業務流數據等三大重要數據層支撐,實現水利系統橫向、縱向安全共享交換。

陜西水利信息化建設與發展,源于國家“金水工程”的啟動,經過多年的努力,陜西省水利廳智能化業務應用水平逐步得到較大的提升。在水資源管理方面,實現了地下水接收、信息查詢維護、地下水監測資源整編、地下水信息發布共享等功能；實現了規模以上取用水戶的在線監測；實現了用水統計、專項整治、電子證照等功能；實現了重要取水口、地下水取水井的實時監測,取用水戶、取水許可電子證照、水資源稅的統一管理,為水資源管理工作、業務開展提供了基礎信息化工具,同時也為水資源管理智能化、精細化奠定了重要基礎。在水旱災害防御方面,主要實現了省、市、縣汛情分布情況的實時監視及預警、全省旱情實時監視及分析、值班管理等功能；建設了陜西省山洪災害監測預警平臺,實現汛情監測、山洪風險、氣象預警、監管管理、值班管理、村莊預案、統計報表、數據維護和系統管理等功能,目前處于試運行階段；建設了旱情監測系統,實現了對全省旱情的監測預警；通過應用系統的使用,為水旱災害防御決策提供了更加科學的信息依據,發揮了不可或缺的重要作用。在河湖運行管理方面,通過建設陜西省河長制湖長制信息管理平臺,實現河長湖長監督考核、督查督辦、信息管理、聯席會議及各業務部門協同辦公等功能；通過建設中小水庫監測系統,實現了對全省病險水庫的管理；結合河湖運行管理業務需要,在 2021年建設了水庫運行管理系統,分批接入了 908 座水庫監測數據,實現對水庫安全進行長期監管,整編觀測數據,及時發現安全隱患,保障小型水庫安全運行,持續發揮效益。

截至“十三五”末,全省在重要江河斷面、大中型水庫、水生態景觀區已建成視頻監視 1200 多路,部分視頻站實現了智能監控與報警聯動功能；已建成雨量監測 1748 站、水位監測 109 站、水文監測 173 站、水庫監測 103 站、墑情監測104 站、水質監測 178 個斷面,山洪災害雨量監測 1039 站和水位監測 738 站,市級雨量監測 2616 站；已建成國控水資源陜西取用水監測 495 戶 917 點和水源地水質監測 8 站、國家地下水陜西監測 558 站和省控地下水監測 210 站；已建成水庫水電站淤地壩信息報汛 643 站、水庫大壩安全監測 14 座、水庫洪水調度 29 座；已建成水土保持徑流泥沙監測 27 站、風力侵蝕監測 3 站；全省小型水電站安裝生態流量泄放設施 426 處、安裝測流裝置 104 處；全省大中型灌區開展的灌區水源監測、渠系量水、閘門監控、110 座泵站自動監控等灌區信息化建設,為水利信息化建設與發展提供了重要的基礎信息資源。

1.2 陜西水利大數據技術應用存在問題

（1）整體系統不協調

在水利工程建設過程中通過大數據技術的應用可獲取工程、運營、調度、檔案管理等多類系統信息,由于各類信息相對孤立且未相互協調與銜接,導致在數據模型分析中大量信息沒有發揮至最大使用價值,因此各類信息價值也未得到有效積累。

（2）頂層設計不完善

以目前陜西水利大數據應用情況來看,雖已積極響應國家相關部門對大數據技術應用的推動,但在市場層面各方企業對水利大數據應用尚在初始階段,在數據分析中其價值評估機制極不完善,各部門參與力度亟待提升。另外因大數據技術應用需投入較大資金,而效益獲取卻是一個長期過程；同時頂層管理者對此方面認識欠缺,各個主體則投資意愿不足,致使在水利信息化建設中所構建的信息化平臺與運行系統不能適應實際發展需求。

（3）技術應用不深入

目前陜西水利信息化建設中各企業單位信息系統雖已涉及大數據技術,所構建平臺功能相對單一,數據模型分析不夠全面。隨著水利行業及現代信息技術的不斷發展,只有利用合理的大數據技術并對信息進行深入挖掘與研究,才能更好地推進水利工程項目進展及指導后期工程建設。水利工程的合理運行離不開科學管理,通過大數據技術對信息的全面采集、有效處理、深入分析可滿足水利工程建設的不同層次需求。

2 水利信息化建設的大數據技術應用

2.1 水利大數據概念及特征

水利大數據即水利行業所應用的大數據技術,其以大數據技術為支撐構建水利行業信息化平臺,用以收集、管理與分析水利工程建設信息。在水利工程建設中會產生大量數據信息,大數據技術可對其篩選與處理,在數據算法與模型分析下發現其內在價值與本質規律,進而為水利建設者的科學決策提供理論依據。目前遙感、GIS、傳感網和射頻技術等現代化信息技術逐步運用于水利工程建設項目,而大數據技術的合理應用才能構筑完善的數據系統,繼而對有效數據進行價值分析。

2.2 水利項目大數據應用可行性

為了推動水利信息化建設中大數據技術的應用、推廣及普及,需改進數據管理模式,以精細化方式全面管理水利工程發展現狀,以此不斷提升綜合管理水平。通過大數據技術對水利工程的冗雜信息進行全面收集、快速處理、深度分析,有利于充分發揮各種數據信息的實用價值；在數據收集、匯總及存儲過程中,需保證信息的真實性與完整性,并不斷修補與處理信息存在的問題與缺陷；同時創建數據信息平臺,對水利工程所獲數據開放處理,以此實現水利數據信息的互通、共享及利用,進而可制定合宜、有效的決策意見,有利提高水利信息化建設水平。

3 大數據技術于陜西水利信息化建設中應用

近年來我國水利行業發展迅速,但由于多方面原因先前的水利工程信息卻保存較少,因此在水利工程新建項目中難以查詢、參考及利用歷史數據與信息。大數據的應用可對大量水利工程數據篩選、處理且通過數據模型分析提取有價值的信息,以為新建項目提供依據。

3.1 水利項目規劃設計階段

在規劃設計階段基于大數據系統提取水利工程項目的地理位置、水文氣象、水位流量關系、水生態、地形地質、雨水管的分布情況及相關設備的運行與維護等重要信息。為提高水利信息利用、加強各單位之間信息共享,應明確數據信息關聯性、建立共享機制、完善共享體系。在具體規劃設計中,利用數據庫系統存儲、改正、分類處理等功能,只需輸入分類序號或關鍵詞即可調用有關數據,大大提升獲取數據效率,進而幫助工程管理人員整合資源,科學、合理的規劃設計,以保證水利工程項目能夠順利開展。

3.2 水利項目施工階段

在施工階段通過大數據技術構建監管系統,自開始準備、動工、施工過程到竣工驗收、工程結算、固定資產移交等全過程進行實時動態監督[1]；同時在水利工程建設管理過程中利用大數據實行動態分析、及時預警,實時跟蹤與督察超期節點、超時任務等,進而在水利工程項目管理中實現動態信息共享與利用,有利地推動項目進展并輔助領導快速與科學決策。在大數據技術下可視化的施工過程有利于實現水利工程項目建設全面管理,同時在管理中達到科學化、精細化及規范化的目標。如在水利工程管理中可根據能耗與運行情況進行數據系統分析,并指導水利主管部門對落后的排水系統進行整體改造升級；而在水利物資倉庫倉儲中可利用數據庫記錄備品備件的購買期限、使用時間及更換時間等,以保證及時更換配件且較少占用倉儲空間,同時減少工作人員工作量與難度；又如在洪澇災害中利用大數據而提高預測的準確性,進而提前疏散避險；在水資源配置中則通過分析分配、用量及調度等而對供水分配與蓄泄量及時調整,以滿足實際生產與生活[2]。

3.3 水利項目運營階段

在水利工程建設管理中信息化管理系統的開發與應用成為關鍵監管方式,大數據技術的應用使水利工程運營階段管理得到強化。大數據技術可預測未來的信息變化,由此對數據信息分析總結并以此為依據制定科學的管理計劃與方案,在運營中提高管理效率的同時可最大限度減少資源消耗。例如在抗旱防洪災害管理中利用大數據對其分析與預測,在實現精準預警同時可有效減少經濟損失；又如在水資源配置管理中通過大數據加強合理分配,優化了水利工程的服務質量并提高了其服務水平。

3.4 其他方面

目前在大數據技術下陜西各地水資源管理、抗旱防洪、電子政務、水利公眾服務等業務系統功能持續升級與完善,有利于統一整合水利信息資源并實現共享共用。

4 陜西水利大數據技術應用

（1）拓展更新數據信息

目前在大數據技術下陜西水利信息化建設雖取得一定成果,但若想獲得長足發展就必須不斷拓展與更新平臺的數據信息。全面而先進的數據參考才能帶給水利工程建設充分的市場定位,再結合各種信息的分析才能提高水利信息化建設效率。同時已確定的水利工程項目在建設過程中,專門人員可根據實時更新的先進數據對建設工作進行調整與改進,進而保證水利工程項目信息的實時性與有效性。

（2）完善相關制度體系

水利信息化建設工作的開展與完成離不開完善的制度體系,因此相關部門應依據水利工程實際情況制定行之有效的制度體系,以此保障建設方案的順利實施。在建設水利信息化管理平臺中應充分利用當前大數據技術,相關頂層領導者在全面了解其基礎上應對軟硬件整改及網絡建設給予大力的資金扶持,不斷完善信息化建設與管理體系,進而在不斷強化數據系統的同時令其發揮最大效益。

（3）建設協同設計平臺

水利工程信息化建設中可通過建立三維數字化協同設計平臺實現數據信息的快速掌控、處理、共享及利用。首先應加大力度建設智能化數據庫,基于云計算等系統可使數據信息快速生成可視化演示文件,再通過專家系統對此文件進行深入研究與探討并提出科學、可行的方案。其次可構建協同設計平臺,以此實現各部門、專業數據信息的相互協調及共享共用。

（4）建設綜合管理系統

為有效提升數據信息的價值而強化水利工程項目的綜合效益,在水利信息化建設中需建設與之匹配的綜合信息管理系統,可有效強化數據管理的效率性與協同性、發揮大數據技術的最大價值。此系統在固件中一般涉及以下模塊：一是數據檔案管理模塊；二是設計模塊；三是經營模塊；四是測繪勘測模塊；五是辦公模塊等[3]。

（5）提升人員核心素養

在陜西水利信息化建設中應不斷努力提升相關技術人員的核心素質,以此保障各項工作的順利前進。在信息化時代隨著大數據技術不斷應用于水利建設行業,對相關工作人員的職業素養提出更高的要求,需要理論先進且實踐經驗豐富的水利信息化建設人員。因此各企業部門應對相關工作人員適當裁減,并廣泛招納理論知識與實踐經驗豐富的優秀技術人才,為水利信息化建設注入新鮮血液,以此適應大數據技術的應用并提高企業的核心競爭力。

5 結語

在現代信息技術快速發展背景下大數據技術的應用成為推動水利信息化建設改革與轉型的關鍵。在陜西水利信息化建設過程中應更加重視大數據技術,通過對其深入應用進一步完善信息化管理制度體系與基礎設施建設工作,更為高效與高質的采集、管理、共享及利用水利數據,為“水利工程補短板、水利行業強監管”提供堅實的技術保障,全面提升了陜西水利行業綜合水平,進而促進經濟的發展及社會的穩定。