《智慧水利工程與信息化控制》

李廣義

摘要：應(yīng)用信息化水平的主要標(biāo)志之一是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用水平，水利信息化建設(shè)亦是如此，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為氣象、水情、工情、旱情、水質(zhì)、生態(tài)、災(zāi)情等信息，以及水利管理信息的傳輸、共享、分析、管理和發(fā)布提供了強(qiáng)力的技術(shù)支撐。智慧水利工程與信息化控制研究很有必要。

關(guān)鍵詞：智慧；水利工程；信息化控制

1水利信息化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）功能十分強(qiáng)大，應(yīng)用十分廣泛，遍及各行各業(yè)。在水利行業(yè)GIS技術(shù)得到廣泛應(yīng)用已經(jīng)有10多年了，并且逐步發(fā)揮了巨大的作用，其主要體現(xiàn)在地理位置確定、地理信息展示、行業(yè)信息展示、信息統(tǒng)計(jì)分析及功能集成等方面。主要應(yīng)用介紹如下：（1）基礎(chǔ)地理信息管理。GIS技術(shù)基本功能是反映地理坐標(biāo)，并通過地理坐標(biāo)確定有關(guān)信息的坐標(biāo)和相對(duì)位置。從信息管理方面水利行業(yè)與其他許多領(lǐng)域一樣，首先要求得到基礎(chǔ)地理信息，如：地形、地貌、河流、水系、行政區(qū)、交通等信息。（2）水利專題信息展示。在基礎(chǔ)GIS平臺(tái)上6水利信息化2010，（2）展示水利專題信息，主要包括：水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)、水閘、測(cè)站等水利工程信息，和雨情、水情、災(zāi)情等水情信息及水利管理信息。將這些信息在GIS平臺(tái)中分類、分圖層、分區(qū)域展示。（3）統(tǒng)計(jì)分析功能運(yùn)用。GIS技術(shù)的分析功能十分強(qiáng)大，在水利工作中發(fā)揮了重要作用，如降雨分布信息、水資源量統(tǒng)計(jì)、洪水淹沒面積計(jì)算、受災(zāi)面積和人口財(cái)產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等。這些分析結(jié)果為水情預(yù)報(bào)、防汛會(huì)商決策、水量調(diào)度等提供了較為可靠詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持，初步實(shí)現(xiàn)了在水利及防汛工作中對(duì)雨情、水情、災(zāi)情的粗略估算向定量分析轉(zhuǎn)變。（4）系統(tǒng)集成功能。GIS作為地理信息管理基礎(chǔ)平臺(tái)，系統(tǒng)集成功能是其重要的基本功能之一。常用的GIS集成主要有相關(guān)功能模塊和相關(guān)專業(yè)模型的集成。集成功能模塊包括：信息服務(wù)、數(shù)據(jù)庫、圖形庫、防汛會(huì)商、防汛值班及部分辦公自動(dòng)化等功能模塊；集成專業(yè)模型包括：氣象預(yù)報(bào)、水文預(yù)報(bào)、水動(dòng)力學(xué)計(jì)算、水庫調(diào)度等模型。（5）空間三維GIS技術(shù)應(yīng)用。GIS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用歷經(jīng)了從二維平面GIS平臺(tái)到三維空間立體GIS平臺(tái)的過程，隨著三維空間GIS技術(shù)的日益成熟，三維空間GIS技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。三維GIS技術(shù)的主要特點(diǎn)是在GIS平臺(tái)中展現(xiàn)空間立體環(huán)境，并在三維環(huán)境中展示與管理相關(guān)信息。地理信息系統(tǒng)雖然功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，但是地理信息系統(tǒng)技術(shù)還處在迅速發(fā)展階段，在應(yīng)用過程中存在信息不夠詳細(xì)、圖標(biāo)不夠完善、分析功能有限等問題，而且國外GIS產(chǎn)品價(jià)格較高，國內(nèi)GIS產(chǎn)品功能不夠全面，因此地理信息系統(tǒng)技術(shù)在水利信息化建設(shè)的實(shí)際應(yīng)用中還有一定的局限性，有待不斷發(fā)展和完善。

1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)

應(yīng)用數(shù)據(jù)庫（DB）技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的核心內(nèi)容之一，是水利信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，幾乎所有的水利信息系統(tǒng)建設(shè)都離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)存貯和管理。目前，已經(jīng)完成了國家級(jí)水情數(shù)據(jù)庫建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)國家重點(diǎn)關(guān)心的降雨信息、水情監(jiān)測(cè)信息和歷史水情信息進(jìn)行查詢與管理，流域和省級(jí)水情數(shù)據(jù)庫建設(shè)正在緊鑼密鼓的進(jìn)行中，部分有條件的省市已率先完成了水情數(shù)據(jù)庫建設(shè)，制定了國家防汛工情數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范，正在進(jìn)行工情數(shù)據(jù)的入庫工作；部分省市正在根據(jù)國家規(guī)范開展工情數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作；部分地區(qū)根據(jù)需要建立了洪災(zāi)災(zāi)情信息管理數(shù)據(jù)庫，以及根據(jù)防汛指揮系統(tǒng)和防汛決策支持系統(tǒng)建設(shè)需要建立了系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的運(yùn)用和推廣，進(jìn)一步推動(dòng)了防洪減災(zāi)信息管理的規(guī)范化，使信息存儲(chǔ)、更新和查詢更加方便，并且為數(shù)據(jù)挖掘奠定了基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)在水利信息化建設(shè)與管理中應(yīng)用較為成熟，為水利信息的數(shù)據(jù)管理提供了強(qiáng)大的支持，但是隨著水利信息化建設(shè)中數(shù)據(jù)量的膨脹式增加，國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品對(duì)海量數(shù)據(jù)的管理還存在一定的不足。

1_3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)成為我國水利工作中信息采集、傳輸、處理和共享的重要手段。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的需要建設(shè)有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊安全保障的需求分為公共網(wǎng)絡(luò)和水利專網(wǎng)；根據(jù)信息傳輸是否有線分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要任務(wù)是依托公網(wǎng)資源和已建的防汛通信專網(wǎng)，組建國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。主要包括：一期工程骨干網(wǎng)，建設(shè)中央網(wǎng)絡(luò)中心與7個(gè)流域機(jī)構(gòu)、31個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)防汛抗旱部門之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；一期工程流域省區(qū)網(wǎng)（可研報(bào)告中的地區(qū)網(wǎng)）：建設(shè)流域和省（自治區(qū)、直轄市）與所轄的125個(gè)水情分中心、4個(gè)工情分中心、28個(gè)旱情試驗(yàn)站（分中心）、4個(gè)重點(diǎn)工程管理局之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；一期工程城域網(wǎng)（可研報(bào)告中的園區(qū)網(wǎng)）：建設(shè)同城異地辦公的同級(jí)水文、防汛抗旱部門及網(wǎng)絡(luò)中心之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；一期工程部門網(wǎng)：建設(shè)31個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）水情、工情中心及4個(gè)重點(diǎn)工程局的局域網(wǎng)；建設(shè)中央、7個(gè)流域機(jī)構(gòu)、31個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)網(wǎng)絡(luò)中心；建設(shè)一期工程網(wǎng)絡(luò)管理、服務(wù)及安全系統(tǒng)『2l。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)除了以通訊傳輸技術(shù)為主的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)以外，網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)也是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容之一，通常談到的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)化軟件的開發(fā)和應(yīng)用，即是指具有網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能的Web技術(shù)而不是廣義的IT技術(shù)。Web技術(shù)的應(yīng)用起步于2000年前后，此后國家各級(jí)各部門編制的網(wǎng)絡(luò)化軟件系統(tǒng)主要采用Web技術(shù)。例如各級(jí)防汛指揮、水情測(cè)報(bào)、決策支持、信息服務(wù)、會(huì)商管理、辦公自動(dòng)化等系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)化軟件系統(tǒng)部分都是基于Web技術(shù)的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為水利信息共享和交換提供了條件，作用重大、效果顯著，但是由于信息量逐步增加，網(wǎng)絡(luò)容量有限，信息傳輸和交換速度往往難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求；再者，互連網(wǎng)穩(wěn)定性不足，系統(tǒng)較為脆弱，可靠性不夠強(qiáng)，如某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障就會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用還應(yīng)該全面考慮出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障后的應(yīng)急解決方案。

2智慧水利工程與信息化控制

通常我們提到的信息技術(shù)應(yīng)用主要指的是軟件技術(shù)的應(yīng)用，包括GIS、DB，RS，VR、Web等，或是軟硬件結(jié)合的信息技術(shù)。水利信息化技術(shù)應(yīng)用主要包括：辦公自動(dòng)化、防汛抗旱指揮、水情測(cè)報(bào)、水務(wù)管理、水資源管理、決策支持、防汛會(huì)商、信息服務(wù)等應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)為水利建設(shè)和管理服務(wù)。下面重點(diǎn)介紹較為廣泛應(yīng)用的信息技術(shù)在水利行業(yè)中的應(yīng)用情況。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國力得到了大大增強(qiáng)，人民生活得到了重大改善，為了人們生命安全、社會(huì)穩(wěn)定、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，各級(jí)政府有能力、有條件投入更多的資金進(jìn)行水利信息化建設(shè)事業(yè)。