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民族縣域智慧水利建設(shè)方案構(gòu)想

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民族縣域智慧水利建設(shè)方案構(gòu)想

[摘要]為解決我區(qū)水利信息化建設(shè)中數(shù)據(jù)共享不充分、功能單一、獨(dú)立運(yùn)行及重復(fù)建設(shè)等問題,文章基于信號(hào)采集、大數(shù)據(jù)、3S及云計(jì)算等技術(shù),研究了縣域智慧水利系統(tǒng)建設(shè)方案構(gòu)想,對(duì)水利工作效率和管理能力的提升、水資源開發(fā)與高效利用、各應(yīng)用平臺(tái)的整合共享具有較大作用,為智慧水利在各盟市及自治區(qū)的推廣建設(shè)提供研究支撐。

[關(guān)鍵詞]智慧水利;水利信息化;總體架構(gòu);建設(shè)方案

1引言

當(dāng)前,信息化、智能管理等技術(shù)發(fā)展迅速,水利信息化建設(shè)成為我國(guó)水利監(jiān)管主要發(fā)展方向,也是水利建設(shè)的重要組成部分。近年來(lái),我國(guó)“智慧水利”迅猛發(fā)展,相繼各項(xiàng)建設(shè)規(guī)劃,并提供系列財(cái)政支持。部分省份地區(qū)已初步建成防汛抗旱應(yīng)急指揮、水質(zhì)、水資源和水環(huán)境監(jiān)管等系統(tǒng),設(shè)計(jì)建成了部分信息化基礎(chǔ)設(shè)備、信息中心、數(shù)據(jù)資源、專用網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)應(yīng)用等,水利信息化、水資源優(yōu)化配置及管理水平得到大幅提高。但在建設(shè)和應(yīng)用仍存在不足:①各地重視省市級(jí)水利信息中心等頂層設(shè)計(jì),而忽視旗縣等地方基層應(yīng)用支撐,已建成的信息中心使用效率普遍較低。②缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),各單位各行其是,建成的系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)類型參差不齊,無(wú)法交互共享,信息使用率非常低,且重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重,浪費(fèi)較大。③部分省市為了緊跟水利信息化浪潮,巨額采購(gòu)先進(jìn)設(shè)備建立基礎(chǔ)設(shè)施,而缺乏應(yīng)用平臺(tái)的配套開發(fā)、升級(jí)與應(yīng)用。同時(shí),大部分地區(qū)缺少專業(yè)的系統(tǒng)維護(hù)人員,建成的信息系統(tǒng)得不到有效維護(hù)和及時(shí)數(shù)據(jù)更新,滿足不了實(shí)際使用要求而成為擺設(shè),導(dǎo)致大量浪費(fèi)。

2智慧水利概念及意義

智慧水利是指采用信號(hào)自動(dòng)采集、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3S、云計(jì)算及終端設(shè)備等信息技術(shù),通過采集水資源、水環(huán)境、水文水質(zhì)、供排水、防汛抗旱、氣象、農(nóng)牧業(yè)基礎(chǔ)信息及水利工程等實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù),傳輸?shù)皆品?wù)中心進(jìn)行智能運(yùn)算分析、推演、判斷、仿真模擬與決策,提供智能的數(shù)據(jù)類型、監(jiān)控、輔助分析、決策、預(yù)警、資源優(yōu)化配置等服務(wù),實(shí)現(xiàn)水利行業(yè)智能化、精細(xì)化管理和運(yùn)行,有效解決水利行業(yè)的各種新老問題,提高水資源利用率,加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù),提升水利工程質(zhì)量安全和防災(zāi)減災(zāi)效果。系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)使用統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),各單位設(shè)施共建、信息共享,統(tǒng)一調(diào)度管理,減少重復(fù)建設(shè),增加數(shù)據(jù)利用率,進(jìn)一步提高各業(yè)務(wù)部門的服務(wù)效率與能力、智能管理及自主創(chuàng)新能力等。

3智慧水利建設(shè)要求及目標(biāo)

(1)構(gòu)建“天空地”全方面、全天候、多功能的感知控制系統(tǒng),采集過程自動(dòng)化,動(dòng)態(tài)信息更新及時(shí),數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確可靠。(2)建設(shè)多維度、多數(shù)據(jù)源的云計(jì)算中心,將水資源調(diào)度、水環(huán)境檢測(cè)及防汛抗旱等信息集成管理,進(jìn)行智能、精確、科學(xué)地運(yùn)算、判斷、分析與模擬,提供智能的監(jiān)控、輔助分析、預(yù)警、決策、資源優(yōu)化配置等服務(wù)。(3)系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)使用統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)接口、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及安全保障,各單位設(shè)施共建、信息共享,統(tǒng)一調(diào)度管理,建立一個(gè)面向政府、企業(yè)和個(gè)人的信息共享平臺(tái),增加數(shù)據(jù)利用率,減少重復(fù)建設(shè),提高水資源利用率,加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù),提升水利工程質(zhì)量安全和防災(zāi)減災(zāi)效果,進(jìn)一步提高各業(yè)務(wù)部門的服務(wù)效率與智能管理水平。(4)把各部門已建成的較為分散的雨情墑情監(jiān)測(cè)、氣象站、視頻監(jiān)控、防汛預(yù)警、中心機(jī)房及水利專網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施納入智慧水利各子系統(tǒng)中,形成協(xié)同、智慧、統(tǒng)一的平臺(tái),避免資源浪費(fèi)。(5)平臺(tái)管理功能要實(shí)現(xiàn)管理范圍、工作全過程、業(yè)務(wù)信息3個(gè)全覆蓋,系統(tǒng)可在移動(dòng)終端應(yīng)用,為社會(huì)提供及時(shí)的信息服務(wù)。

4智慧水利建設(shè)內(nèi)容

4.1系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.2系統(tǒng)主要組成

4.2.1感知控制層感知控制層是整個(gè)系統(tǒng)的信息來(lái)源與執(zhí)行機(jī)構(gòu),由終端采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)傳輸組成,系統(tǒng)組成,見圖2。系統(tǒng)利用各類傳感器、攝像頭、無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星等終端設(shè)備及合法的數(shù)據(jù)接口采集所需信息,并通過GSM、NB-Iot、GPRS及互聯(lián)網(wǎng)等將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心,實(shí)現(xiàn)“天空地”三位一體感知。同時(shí)接收控制信號(hào)控制執(zhí)行原件動(dòng)作,感控層設(shè)備構(gòu)成及作用,見表1。

4.2.2數(shù)據(jù)服務(wù)層數(shù)據(jù)服務(wù)層由大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心及數(shù)據(jù)分析平臺(tái)構(gòu)成。大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心將錄入的行政地名、地形地貌、水利工程及各專題數(shù)據(jù)信息存入基礎(chǔ)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)及信息基礎(chǔ),將防汛抗旱、水資源、水環(huán)境等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)以備隨時(shí)調(diào)用。同時(shí)系統(tǒng)可通過數(shù)據(jù)接口接收農(nóng)牧業(yè)、氣象等跨部門信息。數(shù)據(jù)分析平臺(tái)利用云計(jì)算和專家決策系統(tǒng)技術(shù),根據(jù)需要調(diào)用各類數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、運(yùn)算、對(duì)比判斷、分析及模擬仿真,將結(jié)果傳輸至平臺(tái)支撐層。

4.2.3平臺(tái)支撐層平臺(tái)支撐層主要是為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供技術(shù)支撐,通過GIS、遙感及無(wú)人機(jī)技術(shù)結(jié)合歷史基礎(chǔ)數(shù)據(jù)形成宏觀“一張圖”及各類專題地圖,包含基礎(chǔ)地理信息。通過BIM平臺(tái)提供水利工程建筑模型與相關(guān)參數(shù)。所有數(shù)據(jù)都顯示在相應(yīng)的子系統(tǒng)中,用戶登錄后可搜索需要的數(shù)據(jù)信息,生成報(bào)表并打印。同時(shí),用戶可將結(jié)果數(shù)據(jù)在平臺(tái)中預(yù)測(cè)、模擬,并進(jìn)行輔助決策和預(yù)案。

4.2.4業(yè)務(wù)應(yīng)用層業(yè)務(wù)應(yīng)用層是人機(jī)交互界面,根據(jù)防汛抗旱、水利工程監(jiān)管、供排水、水土流失、水資源開發(fā)、江河湖泊水庫(kù)管理及水環(huán)境保護(hù)等業(yè)務(wù)需求,分別設(shè)計(jì)水旱災(zāi)害防御決策、水利工程建設(shè)與安全運(yùn)行監(jiān)管、水資源監(jiān)測(cè)和節(jié)水管理、水生態(tài)與水土保持管理、河湖長(zhǎng)與動(dòng)態(tài)監(jiān)管及水利綜合管理等六個(gè)子系統(tǒng)嵌入“一張圖”主操作界面中,畫面效果,見圖3。用戶可通過WEB門戶、移動(dòng)終端或現(xiàn)場(chǎng)展示中心查看歷史數(shù)據(jù)、決策信息、報(bào)警及應(yīng)急預(yù)案、二三維模型及現(xiàn)場(chǎng)音頻等,跨部門間可聯(lián)合會(huì)商,同時(shí)各子系統(tǒng)可根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用功能的增減或更改進(jìn)行模塊化拓展。

4.2.5系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)主要是通過制定統(tǒng)一、完整、科學(xué)的運(yùn)行環(huán)境、門戶、數(shù)據(jù)類型和接口、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)章制度等,建立一個(gè)政府、企業(yè)及個(gè)人的信息共享平臺(tái),數(shù)據(jù)信息交換共享、高效應(yīng)用。統(tǒng)一的運(yùn)維中心、集控中心,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的統(tǒng)一運(yùn)維與管理,為智慧水利業(yè)務(wù)應(yīng)用提供可靠保障。

4.2.6系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)在現(xiàn)有水利專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全資源基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)據(jù)安全和用戶訪問權(quán)限等技術(shù),重點(diǎn)提升網(wǎng)絡(luò)速度,建設(shè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用及其它安全防護(hù),構(gòu)建縣域智慧水利管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全保障系統(tǒng),形成集建設(shè)管理、運(yùn)行維護(hù)、監(jiān)督檢查和應(yīng)急預(yù)案等于一體的高效網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制,為智慧水利安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障,并通過網(wǎng)絡(luò)映射實(shí)現(xiàn)與各單位系統(tǒng)平臺(tái)及移動(dòng)終端的互聯(lián)互通。

5結(jié)束語(yǔ)

智慧水利作為智慧社會(huì)的重要組成,是新時(shí)代下對(duì)水利信息化建設(shè)提出的新要求。本文經(jīng)廣泛調(diào)研,結(jié)合內(nèi)蒙古某縣水利信息化現(xiàn)狀,提出了縣域智慧水利建設(shè)方案構(gòu)想,為各級(jí)政府、企業(yè)及公眾提供信息服務(wù),對(duì)水利工作效率提升、水資源開發(fā)與高效利用、水利各應(yīng)用平臺(tái)的整合共享具有較大作用。同時(shí)可加速各單位間交流合作,推動(dòng)其他行業(yè)共同發(fā)展,有效提升區(qū)域水利綜合管理能力,實(shí)現(xiàn)區(qū)域水利現(xiàn)代化。

參考文獻(xiàn)

[1]樊進(jìn),呂忍,舒楠.基于信息化技術(shù)的智慧水利應(yīng)用及其發(fā)展研究[J].科技推廣與應(yīng)用,2019(9)

[2]邱利民.“智慧水利”的發(fā)展和技術(shù)研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2018(8)(上)

作者:??】?李振剛 姚佳男 單位:中國(guó)水利水電科學(xué)研究院牧區(qū)水利科學(xué)研究所