淺析新形勢下智慧水利建設的現狀及未來發展

柴 慧

（1. 陜西水環境工程勘測設計研究院,陜西 西安 710018； 2. 西安迪飛科技有限責任公司,陜西 西安 710018）

進入21 世紀之后,社會發展進入到一個全面的信息化時代：信息技術快速發展,網絡通信高新技術迅速崛起,水利信息化高效運轉……總之,我們的工作和生活無時不刻不是被強大的信息化技術包裹著,尤其是涉及到民生的智慧水利建設事業。

1 智慧水利發展現狀

1.1 現狀調查

作為世界上水資源供需嚴重不平衡、洪澇災害頻繁發生的國家之一,我國的水利信息化建設在過去的幾十年里有了較為明顯的發展和前所未有的迅猛勢頭。一個離開信息化的社會環境是難以想象的,因此,我國的水利建設還需要緊緊依賴于現有的信息化技術。

早在“七五”期間,我國的水利信息化建設就已經起步,通過在通信、微電子以及計算機網絡等范疇內的應用,我們初步實現了實時水雨情信息的基本傳輸,它的作用主要體現在過去多年防汛抗旱的解決工作中；1995 年~2000 年間,我國的水利信息化建設實現了全國水雨情信息實時傳輸,全部網絡化、信息化,可預報、可調度,全國各地市的水利部門也相繼建設起完善的信息網站和水利數據庫,這也意味著我們的水利信息化建設正在步入一個新階段。

到了“十三五”期間,隨著中央下發文件的號召和國家關于水利建設政策的設施,我國持續加大了對水利信息化建設的投入,在政策利好刺激下,我國各地區的水利工程和信息化建設發展加速,政策進一步調整了關于水資源運用行業的產業結構和整體布局,強調節水節能和可持續發展,還根據當下水利信息化建設的發展程度提出了新的關于水利建設的利好政策。

在過去的幾十年里,信息化及水利信息化人類社會正從工業社會邁向信息社會,信息化水平已成為現代化水平和綜合國力的重要標志［1］。作為國家第一批55個試點項目之一的《寶塔區水系連通及農村水系綜合整治試點縣項目》（以下簡稱“寶塔區試點縣項目”）,也是陜西省唯一一個試點縣的項目,就是將“智慧管理”作為重要組成部分和整治成果展示窗口。通過智慧化手段完成河湖管護、成果展示、完善治水體系等一系列智慧化水利工程任務。此項目將“智慧管理”總體框架劃分為6個部分,具體為采集層、網絡層、數據層、支撐層、業務層,見圖1。而數據層和業務層則是能更加充分地展示了此次項目的智慧化信息管理工作。

圖1 智慧管理系統總體框架圖

1.2 具體成效

一直以來,我國水資源管理系統都是將防汛抗旱工程和水利信息化技術作為拉動智慧水利建設的兩大抓手,也在數據管理上為水利工程建設提供了強大的支持。就拿寶塔區試點縣項目來說,作為“水利工程補短板、水利行業強監管”的重要手段,它是以打造現代化、智慧化水利為目標,按照基礎設施即服務（IaaS）的設計思想,構建服務于整個南泥灣工程區信息化的基礎設施公用平臺,依托“水利一張圖”,建立南泥灣“智慧河湖一張圖”,充分運用物聯網、移動互聯、數據庫、大數據、可視化及智能化等新一代網絡技術,實現采集管控自動化、業務管理高效化、支持決策可視化、河湖管理智慧化,穩步推進南泥灣地區智慧管理信息化建設工作。寶塔區試點縣項目的建設過程,誠然是得益于我國水利信息化建設過程中多種智慧手段的支持,從水利設計到新一代網絡技術,再到智慧化管理和信息化建設工作,無不體現出在統一的水利信息化建設機制下,我國對水利項目投入的資金管理和對水利技術的創新應用。

從目前水利工程項目的整體情況來看,我國智慧水利建設過程中仍存在以下兩點問題：第一,深度感知欠缺。在人口相對較少的地區水位氣象、水土保持監測覆蓋面小,遙感等技術應用不夠廣泛,仍以單一測點為主,勢必存在測不到、測不全等問題；而從事水利信息化建設的工作人員對信息技術的把握不夠精專,開發出的水利產品開放性不夠,各個系統獨立運行,難以統一,造成部分資源浪費；第二,沒有形成統一的信息化建設機制。缺乏專業的人才梯隊和技術支持,又沒有龐大而有效的管理系統,導致水利信息化建設過程中許多員工對信息化技術不重視、應用不夠。

2 智慧水利未來發展建設

2.1 前景預測

隨著社會的發展和科技的進步,保護生態環境、提高水資源利用率是人類與水資源和諧發展的首要目標,加快水利信息化技術的應用及推廣,推進水利建設更加現代化,也是社會發展的必然需求。我國越來越重視水資源的節能利用,也更加關注水利工程建設的發展和投入,通過科學治國、加大投資以及支持信息化建設等方式一直給予政策上和經濟上的幫助,相信隨著信息化建設的迅速發展,水利信息化技術的應用前景會更加美好,現代化進程也將快速推進。

2.2 影響因素

毫無疑問,信息技術的進步和社會經濟的飛速增長是水利信息化建設的重要影響因素。DB、GIS、Web、RS、GPS等信息技術的飛速發展,為基于信息技術發展的水利信息化建設提供了技術保障［2］。綜合來看,我國水利現代化建設的發展離不開以下幾點因素：

1）成熟的信息技術成果。BIM、DB、GIS等技術為防汛減災和水資源管理提供了充分的技術條件,也直接推動了水利現代化建設的進程。以地理信息系統為例,它是計算機技術、三維技術和遙感技術等綜合形成的一種信息化技術,在水利行業應用最為廣泛,在水利工程建設中發揮了重要作用［3］。它可以通過地理坐標來確定水利工程的具體位置,獲得相關的基礎知識,如地貌、水系、河流等,再配合使用空間三維技術,使得水利信息化管理更加鮮明、靈活、準確。

2）智慧化信息管理網絡平臺。仍舊以寶塔區試點縣項目為例,平臺網絡建設采取的是互聯網與自建網相結合的方式,數據傳輸和存儲主要依靠自建網提高數據傳輸效率及安全性,外網訪問依靠互聯網,在自建網與互聯網之間采用虛擬專網（VPN）進行隔離,具體網絡結構見圖2。

圖2 智慧管理系統網絡結構圖

另外,為了實現項目中全段監測數據的集中、科學調控,數據采集系統涉及4座氣盾壩、1處水源井、1處蓄水池、1處豎井和工程區域內汾川河主河道,實現項目的全段數據監測；建立數據采集點至現地控制室、總管理調度中心的通信網絡,實現數據互聯互通,為智慧管理平臺數據共享提供可靠的傳輸途徑；針對本工程建立延安市寶塔區水系連通及農村水系綜合整治智慧管理統一標準數據庫,用于存儲采集的數據資源,為各類業務應用提供基礎數據支撐,同時規范數據的提取和展現形式；還有支撐環境系統的建設,充分利用GIS服務、配置業務服務等軟件系統,在工程現場建立控制室,依托于統一的技術架構和技術標準,充分考慮工程規模及智慧管理目標,通過實現“現地+集中”的監控環境,建設起支撐南泥灣智慧管理信息化發展的基礎設施公用平臺。

3）穩定的政策和經濟投入。經濟發展為水利信息化技術的開發和應用提供了強有力的資金保障。近二十年來,我國的經濟發展勢頭迅猛,民生建設也不落其后,國家也相應的在環境保護、水資源管理以及可持續發展等具體項目上投入了大量的資金,更加重視水資源的循環利用和信息系統建設。隨著水利信息化系統經費投入的增加,相信我國水利信息化應用和普及程度將躍升一個新臺階。制定和完善水利信息化的相關政策和規章制度,使水利信息化建設做到有章可循［4］。

2.3 可持續發展分析

確保水利信息化建設可持續發展的重要對策,就是水利信息化技術及資源的規范應用,信息的整合,資源的建構,傳輸系統的完善。其中,傳輸是信息化發展的基礎,水利信息化系統的可持續發展還需要盡快將傳輸系統完善、共建,只有在建設中架構統一,信息全面,環境標準,才能為水利信息化建設的可持續發展提供必備的技術保障。

如今,我國的水利信息化建設已然有了一些顯著的效果,通過現有信息技術的應用,可以對現有水力資源進行優化配置,進而實現我國水力資源全面節約和有效保護,從長期上促進我國水利信息化全面而可持續發展［5］。

3 結語

總之,水利信息化發展的總體思考還是圍繞著水資源的可持續發展利用、水利工程建設、水利信息化網絡建設等密切問題。當下,制定更加完善的水利信息化政策和業內標準,多培養相關方面的專業人才,不斷完善和精進水利信息化體系仍然是需要重點關注的方向。信息技術的快速發展為我國水利信息化和現代化打下一劑強心針,也直接推動了我國水利事業的發展,相信在不久的將來,我國水利信息化建設必將朝著高速快捷、安全可靠、互聯互通的目標不斷邁進。