關于智慧淮河基礎研究的探索

張杰茗

“智慧”是一個能夠自行決策、自行思考、自行調整的系統，智慧淮河是全自動智能化系統，它涉及數據采集、水資源管理、工程管理、規劃設計、防汛調度等方面。可以由現有“數字淮河”的各個智能化系統作為支持，將其集成于一個平臺，并用數字的方式表達出來。“智慧”作為最高層級的定義，是如同人一般擁有智慧，可以自行思考和決策，它依賴于中層的“智能”系統進行計算、判斷和決策。而中層智能系統則依賴于底層的“數字”系統為其智能提供信息和實時演算功能，這些功能是互相依賴，互為根基的。

一、簡述“數字”“智能”和“智慧”

“數字”是一個智慧化系統最底層的基礎，是整個系統信息的來源和輸出的顯示。因此這個部分需要做大量的信息收集工作，包括且不限于水位采集、地形測量、建筑信息、河道周邊信息等，來保證決策的完善和正確，并且需要建立淮河的GIS+BIM三維信息模型，作為信息輸入與輸出的基礎。宏觀上來說，在平臺上的模型里能實時反映整個流域的情況，微觀上則連閘門的螺絲是哪個廠家產的都要能夠查得到。只有這樣，不論在整個系統的任何地方出現情況，才能及時發現并處理。

不僅在軟件方面需要進行開發，硬件方面也需要進行更新，各個工程和控制中心需要配備各平臺相應的智能控制系統；不僅能在本地進行操作，更需要能在控制中心進行操作。除智能控制系統外，流域內還需要安裝智能信息采集裝置，來達到及時將信息傳遞至控制中心的目的，讓控制中心更快地取得流域內各種各樣的信息并對其進行決策和處理。

智能化更傾向于軟件、算法和服務器等。在“數字淮河”平臺的基礎上，對各種實際應用進行設計，使其達到小規模情況自行應對，中規模情況提供決策建議，大規模情況提供人為控制的情況。當然，操作人員不論何時都擁有最高權限來指定各個數據和操作控制系統。這套系統中最重要的是算法，即當什么情況采取什么措施變得十分重要，而對算法的編譯和可能情況的思考，則需要各個單位協同配合，在平臺上每個建筑物和所有需要信息的地方都配備好這樣的系統后，方能進行下一步的“智慧化”。

顧名思義，“智慧”即能夠思考，能夠決策，有自己的想法和判斷，同時又能被人為干涉的情況。這對軟件的算法要求更高，更深，更長，即平臺不僅有能夠自行根據輸入的情況調節的能力，還能夠對沒有預料到的但又確實發生的情況進行模擬和計算，以達到符合人類預期的目的。所以這里不僅僅涉及到水利部門，還設計到地質和氣象部門甚至各級政府部門，每一處信息來源的準確將直接影響智慧平臺和控制中心的判斷。

二、系統骨架樹狀圖

由上述設想及構思確定智慧淮河平臺系統路線如圖1。

三、軟硬件支持的完善

1.總控制中心的建立

總控制中心是各個信息資源匯總的地方，也是平臺服務器的搭建處，是控制著整個水文水資源情況和水利工程建筑物情況的樞紐，在“智慧淮河”中不可或缺。

圖1 智慧淮河平臺系統路線圖

2.建立各個應用系統

智能化模塊的形成依賴于各個子系統和應用系統的建立，在各個應用系統中體現出智能，將這些子系統整合為模塊，才能進行智慧化的決策。包括電子政務系統、防汛減災系統、水資源調度管理系統、水資源保護系統、水土保持生態系統、工程建設和管理系統等；各系統內還可建立下級系統，如監測管理系統、監督考核系統、應急服務系統、綜合信息顯示系統等。

四、主要工作內容設想

數字化是“智慧淮河”的基礎，一切的信息輸入和計算直至展示都和淮河流域的數字模型密切相關，建立二維和三維的淮河及水利建筑物的數字模型勢在必行、迫在眉睫。建立淮河流域GIS+BIM模型有如下主要工作內容。

1.開發數學模型

數學模型是“數字淮河”的靈魂。開發基于GIS的淮河河道二維水沙數學模型，為淮河調水調沙、洪水演進、災情評估提供決策支持。還有水土流失數學模型、水質預測預報模型等。

2.建設“淮河云庫”

“淮河云庫”是“智慧淮河”的中樞。以淮河數據中心為依托，建立政務內網基礎設施云和政務外網基礎設施云。按照云計算的架構搭建數據中心和計算平臺，將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，將共享的資源、軟件和信息以按需服務的方式提供給淮委各類用戶。

3.基于大數據技術的模型系統

數學模型系統是“智慧淮河”各類應用的核心。包括氣象水文預報模型、分布式水文模型、分布式水土流失模型、河道水沙演進數學模型、水庫群聯合調控數學模型、水資源配置及水量調度模型等。未來將構建面向不同業務應用的標準模型組件庫和工作流，面向用戶提供一個標準的模型評價、發布、組合、應用平臺原型系統。

4.移動終端技術開發

移動智能終端幾乎是瞬間成為互聯網業務的關鍵入口和主要創新平臺，成為新型媒體、電子商務和信息服務的平臺，成為互聯網資源、移動網絡資源與環境交互資源的重要樞紐。移動終端技術的應用可以極大地加快辦公和管理的效率，通過設置好的權限登錄所需的系統，可以對智能設備進行操作或對信息進行查詢、審批等。

五、結語

智慧化還屬于一個新興的概念，從全球智慧化建設的實踐來看，各國智慧城市、智慧行業管理等建設尚處于起步階段，如何開展智慧化的整體建設尚需不斷地實踐探索。當前的重點工作是以信息化資源的整合與共享為契機和切入點，配合最底層數字化淮河GIS+BIM的建設；重點把握資源整合與共享這一信息化工作的關鍵，優先推進基礎軟硬件設施的整合，摸索出一套化零為整、集中力量辦大事的方法，并將其應用到數據資源和應用系統的整合之中