大數據技術在水利工程信息化建設中的運用

徐州市銅山區水務局 佟保根

徐州市防汛防旱搶險中心 趙智磊

水利工程屬于大型公共事業工程，具有規模大、施工內容多、工期長、成本高、技術復雜、涉及問題瑣碎等特點，所以若想切實保證水利工程建設與管理質量，就必須要積極應用各種先進的科學技術。大數據技術是以數據為核心的新一代信息技術，它在水利工程信息化建設中具有重要價值。本文首先對水利工程、大數據及大數據技術的相關概念進行了簡介，其次分析了我國水利工程信息化建設的現狀，再次闡述了大數據技術涉及的主要內容，最后介紹了大數據技術在水利工程信息化建設中的運用，希望有助于促進相關工作的進步與發展。

近年來，隨著我國社會經濟的不斷發展及科學技術的不斷進步，我國的水利行業也在不斷轉型升級，在此背景下，給水利工程建設與管理工作提出了更高要求、帶來了更大難度。現代水利工程建設與管理離不開信息化管理手段，而在水利工程信息化建設中，則離不開對大數據技術的應用。基于大數據技術，可以完善信息化管理平臺，使各類數據得到更有效的處理和應用。目前在我國的水利工程信息化建設中尚存在很多缺陷和不足，只有充分運用大數據技術，才能夠改進其缺陷、彌補其不足。

1 相關概念簡介

1.1 水利工程

水利工程主要是指為了消除水害及控制、利用、保護地表和地下水資源所修建的工程。例如防洪工程、供排水工程、灌溉工程、除澇工程、水力發電工程、海涂圍墾工程、水土保持工程、水資源保護工程等，均屬于水利工程的范疇。水利工程的主要建設內容包括：壩、堤、水閘、溢洪道、渠道、渡漕、進水口、筏道、魚道等等。與其他工程相比，水利工程一般規模較大、施工內容較多、工期較長、成本較高、技術較復雜、涉及問題較瑣碎等，并且其往往對周邊環境具有很大影響。

1.2 大數據及大數據技術

“大數據”是指規模巨大與類型復雜的數據的集合。大數據是基于計算機網絡技術、信息技術、數字技術等形成的，這些高新技術是實現大數據的捕獲、存儲、處理等綜合能力的基礎。大數據的特征可以總結為四點：一是“體量大”，具體表現為數據規模龐大以及數據增長迅速；二是“多樣性”，具體表現為數據類型繁多以及數據構成復雜；三是“價值高”，具體表現為數據應用范圍廣泛以及數據應用頻率高；四是“速度快”，具體表現為數據時效性強以及數據處理迅速。而“大數據技術”則是指大數據的應用技術，其是以數據為核心的新一代信息技術，主要涵蓋了各類大數據平臺、大數據指數體系等。

2 我國水利工程信息化建設的現狀

就現狀來看，我國大部分水利單位都已經結合自身實際情況建設了相關水利工程信息化管理系統，并利用水利工程信息化管理系統實現了對水利工程施工方案的有效選擇、對施工程序的有效優化以及對施工條件、施工質量、施工進度、施工成本、施工安全的有效管理。然而，隨著信息技術的日新月異發展，很多水利單位的信息化建設更新速度顯得十分緩慢，加之我國在這方面本來就發展起步較晚，因此一些問題正日漸凸現出來，其主要表現在以下幾個方面：

2.1 落后于行業發展需求

當前，隨著我國市場經濟的飛速發展，水利單位在重視經濟發展的同時，也對環境影響評價、水土保持、景觀設計等問題引起了更高的重視。但觀目前水利工程信息化建設的實際情況來看，普遍仍舊采用傳統的數據采集方法，已經無法再滿足現階段行業發展的客觀要求。例如，目前一些水利單位的水土保持等專業尚且存在很大的依賴性，且與國家層面的環境密切相關，導致專業評價信息不足，同時可供參考的信息有限，降低了相關信息的獲取效率，進一步影響了實際工作開展及行業發展。

2.2 上層設計不足

在水利工程信息化建設過程中，必須要充分重視上層設計的相關問題，主要是指一些由上至下的管理和設計等工作問題。上層設計應符合實際，根據不同情況、應對不同狀況而采取不同的方法措施，最大限度地提高上層設計的針對性，避免出現“一把手”“一手抓”等現象。因為“一把手”“一手抓”的危害極大，一旦有個別水利單位的領導能力不足，制定不出有效的總體規劃方案或是給不出合理的上層設計方案，那么就會使水利工程信息化建設陷入被動境地，乃至走入死胡同。但目前在我國多數水利單位中，都尚未充分認識到上層設計的重要影響，在上層設計方面表現出明顯的不足，從而在很大程度上影響了水利工程信息化建設的發展。

2.3 缺乏有效的協調平臺

在水利工程信息化建設中經常會涉及到一些平臺協調性問題，這類問題往往會帶來極大的負面影響。在各單位、部門之間進行信息共享的過程中，若平臺的協調性不足，那么必然會大大影響到實際工程管理和生產經營效果，并致使信息化的價值降低。就現狀來看，我國仍舊缺乏有效的協調平臺，因此而產生的問題屢見不鮮。由于缺乏有效的協調平臺，所以形成不了統一的數據管理組織機制，從而導致數據異構等問題頻繁發生。同時，由于各單位、部門之間無法實現有效的信息交流和共享，所以也無法做出科學的決策。

3 大數據技術涉及的主要內容

3.1 體系架構

大數據技術是以數據為核心的新一代信息技術，利用它可以實現對各類數據信息的綜合分析與處理。大數據技術既能夠對數據中蘊藏的各類影響和關聯因素進行有效分析，又能夠單獨分析每項因素，此外還可以對數據中的有利和不利因素進行剝離分析，從而大大提高數據的利用價值。

3.2 數據構建與處理

雖然基于大數據技術能夠實現對海量數據的有效分析與處理，但由于海量數據中的大部分其實是無用數據，而有價值的數據通常只占一小部分，因此在開展數據分析與處理工作前應先對數據進行有效的建模，并找到數據之間的準確規律，然后再利用數據網來進行數據分析與處理。在數據模型的構建中，需先通過對采集的數據進行有效分析，找出其特征點，再應用數學統一歸納思想對數據內容進行綜合分析，最后再利用抽象處理概念來綜合處理數據。在處理數據時，還應對數據蘊藏的價值進行充分考慮，有效協調好各類數據信息，站在全局角度上來關注數據特點。

3.3 網格計算

對于大數據而言，一些計算過程與算法往往無法全部轉換，還有一些函數無法被嵌入到數據庫當中，對此通常需要先將數據從定義函數中有效提取出來，然后再利用相關分析工具和軟件進行綜合分析。但隨著分析任務的不斷增多，服務器的容量會漸漸變得捉襟見肘，理論上來說需要對服務器進行適當的擴容或是增設服務器才能夠滿足實際要求。但眾所周知，服務器的價格是十分昂貴的，因此一般都會選擇利用網格配置來降低成本。網格計算的原理是將不同的任務分配到不同的計算機，以使每臺計算機所承擔的任務都各不相同，這等于是變相提高了系統性能和容量，同時又不必增加過多成本。

4 大數據技術在水利工程信息化建設中的運用

4.1 信息化基礎與制度建設

水利工程信息化建設需有一定的制度基礎為支撐。在信息化基礎與制度建設過程中，應充分結合水利單位的實際情況及優秀單位的經驗，確保制度方案的合理性與可行性。大數據技術的運用對水利工程信息化管理平臺提出了更高的要求，既要具備過硬的軟硬件設施，又要具備穩定高速的網絡。其次，對于那些老舊的機房設施應實施整改，改用高性能的服務器。再者，對網絡環境安全的評估不容忽視，應根據評估結果不斷完善計算機軟硬件設備，并建設容災系統，保證信息數據的真實性和安全性。此外，不僅要完善基礎與制度建設，還應加強管理人員培訓，使其掌握大數據技術、物聯網技術、云計算等的知識與操作技能。

4.2 綜合性信息化管理系統建設

基于信息化建設文件及程序文件，建設綜合性信息化管理系統，對管理平臺功能進行有效集成，實現信息化協同管理，提升信息化管理效率。在系統平臺上集成“辦公”“經營”“技術”“設計”“測繪勘測”“數據檔案管理”等六大模塊，并實現信息共享，從而最大限度地提高大數據利用率。結合大數據整合系統平臺，實現對水利工程數據的高效處理和應用，以提供更有價值的決策依據。綜合性信息化管理系統中除了具備基本的信息存儲、查詢、傳輸等功能外，還要擁有數據挖掘、信息共享、云計算等功能。應充分發揮出VPN系統的優勢，不斷強化系統的易用性與安全性。

4.3 三維數字化協同設計平臺建設

結合水利工程信息化建設重點及行業發展實際情況進行三維數字化協同設計平臺建設，實現從自動化管理向智能化管理的邁進。構建智能化數據庫，通過在云計算、專家系統中融入智能化數據庫，實現對各類數據信息的自動格式轉換及統一收集、匯總、統計。以各專業獨立試用為基礎構建協同平臺，實現便捷的可視化操作，同時與第三方協同設計單位合作，提高平臺開發的針對性。

結語：綜上所述，加快水利工程信息化建設是水利單位的一項基本工作任務，目前在我國的水利工程信息化建設中，尚存在著落后于行業發展需求、上層設計不足、缺乏有效的協調平臺等問題，若想進一步完善信息化建設，必須要充分運用大數據技術的優勢。大數據技術是以數據為核心的新一代信息技術，它在信息化基礎與制度建設、綜合性信息化管理系統建設、三維數字化協同設計平臺建設等中均發揮著重要作用。