發布日期：2022-05-20 點擊率：52
文/山西水務投資集團公司 杜中一 谷中峰 ，太鋼自動化公司康世龍
水利行業作為國家現代化建設的基礎產業，提高水利信息化建設上升到國家戰略程度，物聯網技術的興起，給水利信息化建設提供了一個很好的契機，本文主要介紹了我國當前水利信息化發展的現狀，提出物聯網技術為水利信息化發展提供了可行的解決方案。
1. 引言
水利行業在我國有著悠久的歷史，從古代的大禹治水到當前國家的“數字水利”建設歷經幾千年，水利建設關系到人民的根本利益，國家水利發展“十二五”規劃中明確強調加快水利改革發展，是事關我國社會主義現代化建設全局和中華民族長遠發展重大而緊迫的戰略任務，同時提出“十二五”的主要任務之一就是加強防洪薄弱環節的建設，基礎設施建設是降低水利災害的基礎，但是在當今這個信息化時代，如何利用高科技手段降低水利危害是水利工程建設中的重要任務之一。
“十二五”規劃中提出要推進水利科技創新，健全和完善水利科技創新體系，深入開展重大水利科技問題研究，加強成果推廣與普及，推進信息化建設。反觀我國水利信息化建設的歷史，通過幾十年的發展，在洪澇災害預測、險情報警、水庫監控等方面已經得到了很好的應用。例如我國在旱澇預警（通過雨量計、水位儀、蒸發儀等傳感儀器對洪水、泥石流、干旱等爆發前的及時預測），水生態監控（通過對土壤養分以及水質的檢測，實現對環境的監控）等等領域已經取得了很多的成果，并且取得了一定的經濟效應。
水利信息化的發展雖然取得了一定的成果，但是仍然面臨著很嚴峻的問題，例如如何實現水利檢測的統一管理、水利信息的相互共享、傳輸網絡的全部覆蓋等等是我國水利部門亟需解決的問題。
2. 物聯網與水利信息化介紹
所謂的水利信息化建設主要包括以下三方面內容：基礎信息系統工程建設，包括分布在全國的相關信息采集，信息傳輸、信息處理和決策支持等分系統建設；數據庫的建設，水利專業數據庫是國家重要的基礎性的公共信息資源的一部分，也是決策者重要依托憑據；最后還有綜合管理信息系統的建設。水利信息化是水利現代化的基礎和重要標志。在水利現代化建設中，要大力推進水利信息化進程，利用水利信息化推動水利現代化。要充分利用科學技術發展創造的有利條件，堅持用高新技術對水利傳統行業進行技術改造，特別要注意采用計算機技術、微電子技術、現代通信技術、遙感技術、地理信息系統(GIS)、全球定位系統及自動化技術等，實現水利信息化。
物聯網技術在智慧水利項目中起到了決定的作用，例如無錫市水利局自2007年太湖發生了藍藻事件以后，提出了“感知太湖、智慧水利”的水治理項目，通過物聯網應用支撐應用平臺與無錫市公安、環保、城建等系統進行了數據交換，形成了一個從數據、業務、應用完全對等實時交換的系統，提高了政府的應急處置能力。
圖1為物聯網技術在水利信息化建設中常用的一個體系架構圖，它結合了當前水利行業信息化建設過程中的現狀，主要分為了傳感網、傳輸網以及應用網三個層次，其中傳感網主要實現了水文信息的采集，在該層中主要運用各類傳感設備對水質、雨量等信息進行及時采集；傳輸網是將感應網中感知的數據通過多種傳輸方式傳送到應用網中的指定信息系統；而在應用網中主要是各級水利部門的信息中心的各種信息顯示系統。
圖1 基于物聯網的水利信息系統架構圖
3、物聯網技術在水利信息化建設中的實現模式
水利行業信息化基礎建設由于其覆蓋面大、設計內容多，從規模上講是一個好大的系統工程，如何結合當前的基礎建設實現智能水利的目的是當前學者、建設單位所需考慮的實際問題，圖2給出了物聯網解決的一個通用模式，即通過物聯網中間件技術實現設備與應用系統間的實時通信，傳統的服務器均是采用存儲器計算模式，這種模式的計算速度對于大數據模式是很難滿足人們需求的，IBM、Oracle、SAP等公司推出了基于內存計算的HANA服務器，這種服務器是完全基于內存模式計算的，相比傳統服務器來說在計算速度上得到了明顯的提高，實現了按‘列’存儲的模式，這樣相比傳統的按‘行’存取模式，在讀取速度上以一個應用為例，處理一個億級數據的報表，Oracle需要27.363秒，而HANA的處理是102毫秒，從實際效果看提高了大約上千倍。
如何開展水利信息公開也是物聯網技術所能為水利建設信息化提供的一個途徑，眾所周知，實現水利信息共享對于整個國家的水利建設是至關重要的，如何及時、準確的獲取所需的水利信息是各級水利部門都關心的一個難點問題，當前國家提出了“金水計劃”，就是通過信息科技手段實現水利信息的統一管理，從而從國家戰略角度作出相關的政策措施。
圖2 物聯網通用解決模式
4、水利行業物聯網技術應用的現狀與優勢
首先水利行業需要非常專業的傳感器，這就促使傳感器技術得到了長足發展。
水利行業具有安全要求高、空間跨度大、野外作業多等特點，在幾十年前就已經開始使用自動化以及半自動監測逐步代替人工操作，發展了類型豐富、性能可靠、各具特點的多種傳感器。
其次是傳感網絡系統的實際應用已有相當規模
目前，水利、交通、公安等是使用傳感網絡較多的部門，其中尤以水利行業歷史最悠久、應用最廣泛，涉及工程安全、防汛抗旱、水文水質、水土保持、農田水利等各個方面。在傳感網絡的支撐下，水利部門建成了覆蓋全國的實時水情計算機廣域網、水利信息骨干網等通信網絡，并開展了水量調度、水文預報、水利電子地圖、決策支持、自動化辦公等方面的深入研究。可以說，水利部門已經初步建立了行業物聯網的雛形。
三是形成了完整的傳感網絡產業鏈
受益于國家主管部門的高度重視和持續支持，傳感監測網絡已經成為水利行業的重要支撐力量，并帶動了相關軟硬件產業的飛速發展。目前，我國水利行業已形成了從傳感器到二次采集設備、網絡設備、中央監控設備的研發、封裝、測試、生產、應用和系統集成的完整產業鏈條，涌現出一批產品過硬、技術先進、有獨立知識產權的創新型企業和科研單位，為未來行業物聯網的產業化發展奠定了堅實基礎。
綜上所述，水利行業對于發展物聯網的應用有著得天獨厚的條件。
水利行業作為政府的主要產業，提高政務管理水平迫在眉睫，而政務管理方面的提高主要是通過信息化手段實現節省開支、提高效率，優化辦公方式、提高管理水平，同時還包括移動辦公、移動商務的解決，其主要功能有信息查詢、信息發送、視頻監控、任務處理、實時數據上報、支持擴展管理等。
通過數據中心進行統一的管理是水利信息化建設的最終目標，根據數據中心建設與運維管理的需要，在國家水利數據中心的技術標準和建設規范的框架之內，結合各地水利（務）信息化現有相關工作基礎，編制各個區水利（務）數據中心技術規范、規章制度和管理辦法。主要包括：水利（務）信息分類和編碼規范、水利（務）信息傳輸與交換規范、數據質量控制規范、水利（務）信息資源共享管理辦法、數據中心應用服務規范、數據中心數據更新規范、數據中心運行維護管理辦法等。
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