發展物聯網促進水土保持信息化建設

□張茹（河南省水土保持監督監測總站）

發展物聯網促進水土保持信息化建設

□張茹（河南省水土保持監督監測總站）

實現水土保持信息化，推動水土保持現代化，成為水土保持工作的一項重大戰略任務，也是推進生態文明建設的重要保障。物聯網是新時期信息技術的重要組成，物聯網技術在水土保持信息化中的應用，可以建立起智慧型水土流失預防監督體系，推進中國水土保持現代化邁向新的臺階。文章分析了目前物聯網發展現狀，并結合水土保持信息化現狀和規劃，探索提出了物聯網技術在水土保持信息化建設中的應用方案。

物聯網；監測；數據中心；智慧化決策

0 引言

信息化建設是中國加快實現工業化和現代化的必然選擇。水利行業作為國家現代化建設的基礎產業,提高水利行業信息化水平已上升到國家戰略的高度，水土保持作為水利行業的重要組成部分，實現水土保持信息化是十分迫切和必要的。水土保持是生態文明建設的主體，是保障生態安全、國土安全、防洪安全以及人居環境安全的基礎。隨著城鎮化建設和人為活動，水土流失情況日益復雜和嚴重，生態環境日趨惡化，嚴重影響我國生態安全和生態文明建設，水土保持是一項綜合性很強的系統科學，需要綜合多學科、多尺度、多部門進行，通過水土保持信息化建設，建立起數據共享、智能決策、響應迅速的新型水土流失預防監督體系。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，它把所有的物品通過射頻等信息傳輸設備與互聯網建立起連接，實現物與物之間的智能化識別和管理。物聯網技術的興起,為全面實現水土保持信息化提供了一個良好的契機。可以大力提高水土保持監測數據的時效性、決策的智慧性、防災預警的及時性等特征。

1 物聯網與水土保持監測信息化介紹

水土保持監測信息化建設主要包括以下三個方面內容：①基礎信息系統工程建設。包括分布在全國的相關信息采集，信息傳輸、信息處理和決策支持等分系統建設；②數據庫的建設。水土保持監測專業數據庫是國家重要的基礎性的公共信息資源的一部分，也是決策者重要依托憑據；③綜合管理信息系統的建設。充分利用科學技術發展創造的有利條件，堅持用高新技術對水土保持監測傳統行業進行技術改造，特別要注意采用計算機技術、傳感器技術、現代通信技術、遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）及其他物聯網技術，實現水土保持監測信息化。

物聯網技術在水土保持監測信息化建設體系中起到了決定的作用，通過物聯網應用支撐應用平臺與其他行業系統進行數據交換，促進形成一個從數據、業務、應用完全對等實時交換的系統，提高政府的應用處置能力。

2 基于物聯網技術的水土保持監測體系總體架構

基于物聯網技術的水土保持監測信息化建設體系是在建立智慧地球背景下，把傳感器和裝備嵌入到各種水土保持監測設備中，實現水土保持監測設備設施物聯網，再借助物聯網、云計算、大數據挖掘等新技術，對水土保持監測要素實現數據智能識別，對監測數據即時傳輸和系統存儲，對海量數據智能挖掘和模擬仿真，以更加精細、及時、動態、開放的方式為水土流失預防監督和水土流失綜合治理方案提供技術支持。物聯網是一項非常繁雜、形態多樣的系統科學，根據信息資源感知、傳送、處理和運用的標準，基于物聯網技術的水土保持監測信息化建設體系的總體構架主要包括感知識別系統、管理服務系統、綜合應用系統（如圖1）。

2.1 感知識別系統

感知識別系統是物聯網建設的核心技術，是溝通物質世界和人類世界的橋梁和紐帶。傳感器是各種信息系統生成和處理信息的一個主要途徑，在物聯網感知識別系統中傳感器的作用尤為突出，是物聯網中獲得信息資源的主要設備。作為一項新型實用技術，搭建含有拓撲結構的傳感器網絡，獲取各項傳感器對目標的性質、狀態、變化過程和行為模式的大規模、全天候感知數據。工作人員可以利用終端設備隨時隨地連接信息系統，分享和使用信息資源。生成信息資源方式的多樣性是物聯網技術區別于其他信息技術的主要特征。感知識別是基于物聯網技術的水土保持監測的基礎，主要進行水土保持監測數據的智能化采集，簡單的處理和數據的傳輸、貯存。實現水土保持決策體系和水土保持目標客體的互聯感知。采用3S技術、自動識別攝像、物聯網、移動互聯網等技術手段，智能感知和高速貯存上傳氣象、地形、水文、植被等水土保持監測基礎信息。

圖1 基于物聯網技術的水土保持監測信息化建設體系主體架構圖

2.2 管理服務系統

在高性能服務器和大數據技術的支撐下，管理服務系統將海量數據高效、系統地組織起來，為綜合應用系統提供數據支撐和服務平臺。管理服務系統是基于物聯網技術的水土保持監測體系中樞，主要運用云計算、大數據挖掘、系統仿真模擬、人工智能的技術手段對收集到的基礎數據進行信息加工、海量數據處理、業務流程規范、數表模型分析、預測分析等，最終使水土保持實現科學化、集約化和智能化。通過感知識別系統獲取到的監測數據在管理服務層進行系統貯存，管理服務系統為基于物聯網技術的水土保持監測提供即時有效的數據來源，整體支持水土保持監測的各類應用。管理服務系統主要通過國家大數據戰略下的水土保持信息化建設完成，建成完善水土保持基礎數據庫、業務數據庫和元數據庫等設施。

2.3 綜合應用系統

綜合應用系統是基于物聯網技術的水土保持監測體系建成與運營的目標和核心，主要進行信息整合共享、資源交互、業務協同、綜合應用、信息服務等，為水土保持監測信息化體系的運營發展提供直接的服務。水土保持監測數據共享和發布需要完整的標準化體系建設，完整的標準化體系應該涵蓋行業的標準和法規，以及制定基于物聯網技術的水土保持監測的技術規范和數據標準，實現水土保持監測體系全過程、全天候、全自動的標準化運行和規范化管理，建立起基于物聯網技術的水土保持監測信息資源、綜合應用、設施設備技術標準和組織管理制度。

3 探討基于物聯網技術的水土保持監測信息化建設體系的內容

3.1 水土保持監測感知識別系統的構建。

水土保持監測終端設施設備的感知識別是完成基于物聯網技術的水土保持監測信息化體系建設的關鍵，是所有上層組織系統的數據來源，需要在基層實地布設多種用途的網絡傳感數據探測終端，完成對水土保持基礎數據進行智能化獲取，實現數據監測全天候“即測即見”，調動監測體系及時響應和聯動。

3.2 水土保持數據中心建設。

在物聯網管理服務層構建中繼續建設和完善水土保持基礎數據庫、業務數據庫和元數據庫，增進各層級信息的延展性、共享性和安全性，提高信息更新和移植能力，完備數據中心組織形式，建立水土保持信息搜索引擎，提高數據使用效率，為大數據挖掘和分析、云計算以及向部門和公眾的智慧化服務奠定強有力的數據支持。

3.3 綜合應用系統平臺的構建。

基于物聯網技術的水土保持監測體系是一項系統工程，需要各個部分協同工作，建立起綜合應用管理系統，主要進行信息集成共享、資源交換、業務協同、數據標準規范等，為智慧化水土保持監測的運行發展提供直接服務。同時，綜合應用系統也將嵌入融合先進的水土保持WebGIS系統平臺、大數據挖掘分析、云計算、一體化辦公系統、信息對外發布系統和網絡視頻監控系統等一系列應用方案，保證綜合應用系統高效運行。

3.4 搭建公眾信息綜合服務平臺。

生態文明建設是社會大眾關注的熱點，基于物聯網技術的水土保持監測體系建設是水土保持生態文明建設的重要手段，建立完善信息資源對外發布系統將提高公眾對水土流失的關注度和生態環境綜合治理的參與度。因此，在進一步完備水土保持門戶網站各項功能的基礎上，開發網絡媒體、手機媒體、數字電視等新媒體的水土保持法律法規宣傳、災害預警和信息分享等功能，用數字化新媒體擴大了水土保持行業影響力，加大了對水土保持科學普及和宣傳教育力度。

4 結語

基于物聯網技術的水土保持監測信息化體系建設是在水土保持信息化統籌規劃的大背景下，以新一代信息技術快速發展為支撐所產生在水土保持監測領域的一項重大創新。我國已成為全世界水土流失最嚴重的國家之一，生態環境問題日益突出，社會大眾對建設“美麗中國”的生態文明需求十分迫切，水土保持工作做為實現“美麗中國”宏偉目標不可缺少的重要組成部分，需要進一步提升統籌性、針對性、實效性和智慧性，提高水土保持工作參與社會綜合發展的決策能力。基于物聯網技術的水土保持監測體系的建立運行，對經濟社會、自然生態環境的可持續發展和社會主義生態文明建設具有重要意義。

S157

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1673-8853（2016）09-0059-02

2016-03-28

（責任編輯：邢博輝）

張茹(1980-)，女，工程師，主要從事區域水土保持監測和環境研究。