《智慧水利工程與信息化控制》

李廣義

摘要：應用信息化水平的主要標志之一是網絡技術的運用水平，水利信息化建設亦是如此，網絡技術為氣象、水情、工情、旱情、水質、生態、災情等信息，以及水利管理信息的傳輸、共享、分析、管理和發布提供了強力的技術支撐。智慧水利工程與信息化控制研究很有必要。

關鍵詞：智慧；水利工程；信息化控制

1水利信息化技術應用現狀

1.1地理信息系統技術應用

地理信息系統（GIS）功能十分強大，應用十分廣泛，遍及各行各業。在水利行業GIS技術得到廣泛應用已經有10多年了，并且逐步發揮了巨大的作用，其主要體現在地理位置確定、地理信息展示、行業信息展示、信息統計分析及功能集成等方面。主要應用介紹如下：（1）基礎地理信息管理。GIS技術基本功能是反映地理坐標，并通過地理坐標確定有關信息的坐標和相對位置。從信息管理方面水利行業與其他許多領域一樣，首先要求得到基礎地理信息，如：地形、地貌、河流、水系、行政區、交通等信息。（2）水利專題信息展示。在基礎GIS平臺上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、水閘、測站等水利工程信息，和雨情、水情、災情等水情信息及水利管理信息。將這些信息在GIS平臺中分類、分圖層、分區域展示。（3）統計分析功能運用。GIS技術的分析功能十分強大，在水利工作中發揮了重要作用，如降雨分布信息、水資源量統計、洪水淹沒面積計算、受災面積和人口財產統計等。這些分析結果為水情預報、防汛會商決策、水量調度等提供了較為可靠詳實的數據支持，初步實現了在水利及防汛工作中對雨情、水情、災情的粗略估算向定量分析轉變。（4）系統集成功能。GIS作為地理信息管理基礎平臺，系統集成功能是其重要的基本功能之一。常用的GIS集成主要有相關功能模塊和相關專業模型的集成。集成功能模塊包括：信息服務、數據庫、圖形庫、防汛會商、防汛值班及部分辦公自動化等功能模塊；集成專業模型包括：氣象預報、水文預報、水動力學計算、水庫調度等模型。（5）空間三維GIS技術應用。GIS技術的發展和應用歷經了從二維平面GIS平臺到三維空間立體GIS平臺的過程，隨著三維空間GIS技術的日益成熟，三維空間GIS技術的應用更加廣泛。三維GIS技術的主要特點是在GIS平臺中展現空間立體環境，并在三維環境中展示與管理相關信息。地理信息系統雖然功能強大，應用廣泛，但是地理信息系統技術還處在迅速發展階段，在應用過程中存在信息不夠詳細、圖標不夠完善、分析功能有限等問題，而且國外GIS產品價格較高，國內GIS產品功能不夠全面，因此地理信息系統技術在水利信息化建設的實際應用中還有一定的局限性，有待不斷發展和完善。

1.2數據庫技術

應用數據庫（DB）技術是信息技術發展和應用的核心內容之一，是水利信息化建設的基礎，幾乎所有的水利信息系統建設都離不開數據庫技術的應用。數據庫技術的應用主要包括數據存貯和管理。目前，已經完成了國家級水情數據庫建設，實現了對國家重點關心的降雨信息、水情監測信息和歷史水情信息進行查詢與管理，流域和省級水情數據庫建設正在緊鑼密鼓的進行中，部分有條件的省市已率先完成了水情數據庫建設，制定了國家防汛工情數據庫建設規范，正在進行工情數據的入庫工作；部分省市正在根據國家規范開展工情數據庫建設工作；部分地區根據需要建立了洪災災情信息管理數據庫，以及根據防汛指揮系統和防汛決策支持系統建設需要建立了系統專用數據庫。數據庫技術的運用和推廣，進一步推動了防洪減災信息管理的規范化，使信息存儲、更新和查詢更加方便，并且為數據挖掘奠定了基礎。數據庫技術在水利信息化建設與管理中應用較為成熟，為水利信息的數據管理提供了強大的支持，但是隨著水利信息化建設中數據量的膨脹式增加，國產數據庫產品對海量數據的管理還存在一定的不足。

1_3網絡技術

計算機網絡技術作為基礎設施已經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。根據網絡應用范圍的需要建設有局域網和廣域網；根據網絡通訊安全保障的需求分為公共網絡和水利專網；根據信息傳輸是否有線分為有線網和無線網。國家防汛抗旱指揮系統一期工程關于計算機網絡建設的主要任務是依托公網資源和已建的防汛通信專網，組建國家防汛抗旱指揮系統一期工程計算機網絡。主要包括：一期工程骨干網，建設中央網絡中心與7個流域機構、31個省（自治區、直轄市）和新疆生產建設兵團防汛抗旱部門之間的互聯網絡；一期工程流域省區網（可研報告中的地區網）：建設流域和省（自治區、直轄市）與所轄的125個水情分中心、4個工情分中心、28個旱情試驗站（分中心）、4個重點工程管理局之間的互聯網絡；一期工程城域網（可研報告中的園區網）：建設同城異地辦公的同級水文、防汛抗旱部門及網絡中心之間的互聯網絡；一期工程部門網：建設31個省（自治區、直轄市）水情、工情中心及4個重點工程局的局域網；建設中央、7個流域機構、31個省（自治區、直轄市）和新疆生產建設兵團網絡中心；建設一期工程網絡管理、服務及安全系統『2l。網絡技術除了以通訊傳輸技術為主的計算機網絡硬件技術以外，網絡編程技術也是網絡技術應用的重要內容之一，通常談到的網絡化技術是指網絡化軟件的開發和應用，即是指具有網絡發布功能的Web技術而不是廣義的IT技術。Web技術的應用起步于2000年前后，此后國家各級各部門編制的網絡化軟件系統主要采用Web技術。例如各級防汛指揮、水情測報、決策支持、信息服務、會商管理、辦公自動化等系統中網絡化軟件系統部分都是基于Web技術的。計算機網絡技術的發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，網絡容量有限，信息傳輸和交換速度往往難以滿足實際應用的需求；再者，互連網穩定性不足，系統較為脆弱，可靠性不夠強，如某一環節出現故障就會影響整個網絡系統的正常運行。因此網絡技術應用還應該全面考慮出現網絡故障后的應急解決方案。

2智慧水利工程與信息化控制

通常我們提到的信息技術應用主要指的是軟件技術的應用，包括GIS、DB，RS，VR、Web等，或是軟硬件結合的信息技術。水利信息化技術應用主要包括：辦公自動化、防汛抗旱指揮、水情測報、水務管理、水資源管理、決策支持、防汛會商、信息服務等應用系統建設，實現信息技術為水利建設和管理服務。下面重點介紹較為廣泛應用的信息技術在水利行業中的應用情況。改革開放以來，我國經濟發展迅速，國力得到了大大增強，人民生活得到了重大改善，為了人們生命安全、社會穩定、環境保護、經濟可持續發展，各級政府有能力、有條件投入更多的資金進行水利信息化建設事業。