關于智慧水利的認識與思考

潘新軍

摘?要： 智慧水利是運用物聯網、云計算、大數據等新一代信息通信技術，促進水利規劃、工程建設、運行管理和社會服務的智慧化，提升水資源的利用效率和水旱災害的防御能力，改善水環境和水生態，保障國家水安全和經濟社會的可持續發展。智慧水利是水利信息化發展的新階段，也是水利現代化的具體體現。信息是智慧水利的基礎，要高度重視信息的收集、監測和分析;知識是智慧水利的核心，要應用新的信息技術，加強信息的挖掘、提取和知識的積累;能力提升是智慧水利的目的，要著重提升流域的監測能力、預測預報能力、調度決策能力和運行管理能力。

關鍵詞： 智慧水利;信息化;大數據;人工智能

【中圖分類號】TP391?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.288

水利部在2019年全國水利工作會議上提出，“水利工程補短板，水利工作強監管”是今后工作的總基調。當前，傳統水利已難以充分滿足新時代經濟社會發展所需的專業化、精細化、智能化的管理要求。隨著以云計算、Web2.0為標志的第三次信息技術浪潮的到來，以“感知、互聯和智能”等為基本特點的大數據、物聯網及其應用極大地改變了各個行業信息化服務的效率、易用性和行為范式。水利信息化、現代化和智能化發展迎來了良好契機，發展智慧水利，正成為水利現代化，快速提升水資源效能的強力抓手和必然選擇。然而，當前一些地方對于智慧水利還缺乏較為系統的認識，部分地方的智慧水利工程還僅僅停留在信息管理系統平臺和可視化等方面。因此，有必要進一步厘清和明晰智慧水利的內涵、工作重點以及發展目標。

1?智慧水利的概念

智慧水利是智慧地球的思想與技術在水利行業的應用。IBM公司將美國國家智慧水網提出了3個關鍵詞：自動化、交互性、智能化。即利用物聯網技術，自動、實時地感知水資源、水環境、物理大氣水文過程及各種水利工程的多要素、多屬性、多格式的數據;通過信息通信網絡傳送到在線的數據庫、數據倉庫和云存儲中;再利用云計算、數據挖掘、深度學習等智能計算技術進行數據處理、建模和推演，做出科學優化的判斷和決策，并反饋給人類和設備，采取相應的措施和行動有效解決水利科技和水利行業的各種問題，提高水資源的利用率、水利工程的效益，有效保護水資源及水環境，實現防災減災和人水和諧。

綜合來看，智慧水利的內涵主要有3個方面：

（1）新信息通信技術的應用。即信息傳感及物聯網、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術的應用。

（2）多部門多源信息的監測與融合。包括氣象、水文、農業、海洋、市政等多部門，天上、空中、地面、地下等全要素監測信息的融合應用。

（3）系統集成及應用，即集信息監測分析、情景預測預報、科學調度決策與控制運用等功能于一體。其中，信息是智慧水利的基礎;知識是智慧水利的核心;能力提升是智慧水利的目的。

2?現狀與問題

經過近20年的水利信息化建設，水利綜合信息采集體系初步形成，網絡通信保障能力明顯提高，實現了圍繞突發事件對水情、工情和位置等信息的自動定位和展現。有關研究院所利用物聯網等技術開展了水文水資源、防汛抗旱、氣候變化影響、水利信息化、水環境保護與治理等方面的科研工作。地方水利部門加強水文、水環境、水災害等方面的自動智慧化監測，研究開發和實踐應用水文預報預警、調度決策、日常業務管理等系統，顯著提升了業務工作能力和水平。但是，智慧水利的建設與智慧社會的需求仍存在較大差距。

一是全面感知不夠，目前，各類水利設施的監測遠未做到全面感知。例如，水庫安全監測方面，多數中型水庫和幾乎所有小型水庫都沒有實時安全監測設施，大部分小型水庫甚至沒有水情監測報汛設備，且感知技術手段也存在較大差距，自動化程度不高。

二是信息全面互聯差距大，網絡覆蓋面小，縣級水利部尚未實現全面連接水利業務網;而且網絡通道窄，受限于信息基礎設施，基層水利數據無法及時傳輸;上下左右聯通不暢，集中體現在工程控制系統隔離在各個工程管理單位，不同工程的業務系統信息共享和業務協同困難。

三是共享不足，在水利行業內部，各專業部門之間的信息共享不足;在行業外部，與環保、交通、國土等部門的相關數據還不能做到數據實時共享。

四是智能應用不夠，對于新一代信息技術的應用，水利行業總體上還處于初級階段。大數據、人工智能、虛擬現實等技術尚未得到廣泛應用、智慧功能尚未得到充分顯現。

3?對我國智慧水利發展的思考與建議

3.1?加強信息源及信息系統基礎設施建設

構建立體監測體系，以地面站網為基礎，以水循環為線索，以新裝備、新產品、新途徑為牽引，實現水安全、水資源、水環境、水生態、水管理等信息的立體高效監測。為智慧水利的發展保駕護航;要加快水利云平臺建設，提升水利在線網絡儲存能力和計算分析能力，支持海量數據管理并提供公共服務支撐功能，減少托管和維護工作成本。

3.2?加強智慧業務核心系統建設

為進一步全面落實和支持“水利工程補短板、水利行業強監管”的水利工作主基調，當前和今后一段時期需要集中精力建設4個系統的智慧業務體系，即流域水模擬和預測預報系統，水工程安全分析和科學調度系統，水行政管理智能系統和水信息服務智能系統。

4?結語

智慧水利是運用物聯網、云計算、大數據等新一代信息通信技術，促進水利規劃、工程建設、運行管理和社會服務的智慧化，提升水資源的利用效率和水旱災害的防御能力，改善水環境和水生態，保障國家水安全和經濟社會的可持續發展。智慧水利的發展不僅要依靠行業的科學規劃和指導，還要靠各有關專業的科學家不斷努力。共同促進水科學、計算機科學、地理科學、環境科學、數學和社會學等多學科的深度交叉融合，推動我國智慧水利的發展和進步。

參考文獻

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