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［摘要］為解決我區水利信息化建設中數據共享不充分、功能單一、獨立運行及重復建設等問題，文章基于信號采集、大數據、3S及云計算等技術，研究了縣域智慧水利系統建設方案構想，對水利工作效率和管理能力的提升、水資源開發與高效利用、各應用平臺的整合共享具有較大作用，為智慧水利在各盟市及自治區的推廣建設提供研究支撐。

［關鍵詞］智慧水利;水利信息化;總體架構;建設方案

1引言

當前，信息化、智能管理等技術發展迅速，水利信息化建設成為我國水利監管主要發展方向，也是水利建設的重要組成部分。近年來，我國“智慧水利”迅猛發展，相繼各項建設規劃，并提供系列財政支持。部分省份地區已初步建成防汛抗旱應急指揮、水質、水資源和水環境監管等系統，設計建成了部分信息化基礎設備、信息中心、數據資源、專用網絡及業務應用等，水利信息化、水資源優化配置及管理水平得到大幅提高。但在建設和應用仍存在不足:①各地重視省市級水利信息中心等頂層設計，而忽視旗縣等地方基層應用支撐，已建成的信息中心使用效率普遍較低。②缺乏統一的設計標準，各單位各行其是，建成的系統功能及數據類型參差不齊，無法交互共享，信息使用率非常低，且重復建設嚴重，浪費較大。③部分省市為了緊跟水利信息化浪潮，巨額采購先進設備建立基礎設施，而缺乏應用平臺的配套開發、升級與應用。同時，大部分地區缺少專業的系統維護人員，建成的信息系統得不到有效維護和及時數據更新，滿足不了實際使用要求而成為擺設，導致大量浪費。

2智慧水利概念及意義

智慧水利是指采用信號自動采集、物聯網、大數據、3S、云計算及終端設備等信息技術，通過采集水資源、水環境、水文水質、供排水、防汛抗旱、氣象、農牧業基礎信息及水利工程等實時與歷史數據，傳輸到云服務中心進行智能運算分析、推演、判斷、仿真模擬與決策，提供智能的數據類型、監控、輔助分析、決策、預警、資源優化配置等服務，實現水利行業智能化、精細化管理和運行，有效解決水利行業的各種新老問題，提高水資源利用率，加強水環境保護，提升水利工程質量安全和防災減災效果。系統根據區域特點使用統一設計標準，各單位設施共建、信息共享，統一調度管理，減少重復建設，增加數據利用率，進一步提高各業務部門的服務效率與能力、智能管理及自主創新能力等。

3智慧水利建設要求及目標

(1)構建“天空地”全方面、全天候、多功能的感知控制系統，采集過程自動化，動態信息更新及時，數據信息準確可靠。(2)建設多維度、多數據源的云計算中心，將水資源調度、水環境檢測及防汛抗旱等信息集成管理，進行智能、精確、科學地運算、判斷、分析與模擬，提供智能的監控、輔助分析、預警、決策、資源優化配置等服務。(3)系統根據區域特點使用統一的運行環境、數據接口、技術標準及安全保障，各單位設施共建、信息共享，統一調度管理，建立一個面向政府、企業和個人的信息共享平臺，增加數據利用率，減少重復建設，提高水資源利用率，加強水環境保護，提升水利工程質量安全和防災減災效果，進一步提高各業務部門的服務效率與智能管理水平。(4)把各部門已建成的較為分散的雨情墑情監測、氣象站、視頻監控、防汛預警、中心機房及水利專網等基礎設施納入智慧水利各子系統中，形成協同、智慧、統一的平臺，避免資源浪費。(5)平臺管理功能要實現管理范圍、工作全過程、業務信息3個全覆蓋，系統可在移動終端應用，為社會提供及時的信息服務。

4智慧水利建設內容

4．1系統總體架構

4．2系統主要組成

4．2．1感知控制層感知控制層是整個系統的信息來源與執行機構，由終端采集、遠程監控及網絡傳輸組成，系統組成，見圖2。系統利用各類傳感器、攝像頭、無人機和衛星等終端設備及合法的數據接口采集所需信息，并通過GSM、NB－Iot、GPRS及互聯網等將數據傳輸至數據存儲中心，實現“天空地”三位一體感知。同時接收控制信號控制執行原件動作，感控層設備構成及作用，見表1。

4．2．2數據服務層數據服務層由大數據存儲中心及數據分析平臺構成。大數據存儲中心將錄入的行政地名、地形地貌、水利工程及各專題數據信息存入基礎歷史數據庫作為數據分析的標準及信息基礎，將防汛抗旱、水資源、水環境等實時數據存入業務數據庫以備隨時調用。同時系統可通過數據接口接收農牧業、氣象等跨部門信息。數據分析平臺利用云計算和專家決策系統技術，根據需要調用各類數據進行集成、運算、對比判斷、分析及模擬仿真，將結果傳輸至平臺支撐層。

4．2．3平臺支撐層平臺支撐層主要是為業務應用層提供技術支撐，通過GIS、遙感及無人機技術結合歷史基礎數據形成宏觀“一張圖”及各類專題地圖，包含基礎地理信息。通過BIM平臺提供水利工程建筑模型與相關參數。所有數據都顯示在相應的子系統中，用戶登錄后可搜索需要的數據信息，生成報表并打印。同時，用戶可將結果數據在平臺中預測、模擬，并進行輔助決策和預案。

4．2．4業務應用層業務應用層是人機交互界面，根據防汛抗旱、水利工程監管、供排水、水土流失、水資源開發、江河湖泊水庫管理及水環境保護等業務需求，分別設計水旱災害防御決策、水利工程建設與安全運行監管、水資源監測和節水管理、水生態與水土保持管理、河湖長與動態監管及水利綜合管理等六個子系統嵌入“一張圖”主操作界面中，畫面效果，見圖3。用戶可通過WEB門戶、移動終端或現場展示中心查看歷史數據、決策信息、報警及應急預案、二三維模型及現場音頻等，跨部門間可聯合會商，同時各子系統可根據業務應用功能的增減或更改進行模塊化拓展。

4．2．5系統標準規范系統標準規范建設主要是通過制定統一、完整、科學的運行環境、門戶、數據類型和接口、技術標準及規章制度等，建立一個政府、企業及個人的信息共享平臺，數據信息交換共享、高效應用。統一的運維中心、集控中心，實現設備的統一運維與管理，為智慧水利業務應用提供可靠保障。

4．2．6系統網絡安全系統在現有水利專網網絡安全資源基礎上，結合數據安全和用戶訪問權限等技術，重點提升網絡速度，建設系統數據、業務應用及其它安全防護，構建縣域智慧水利管理系統網絡與數據安全保障系統，形成集建設管理、運行維護、監督檢查和應急預案等于一體的高效網絡安全機制，為智慧水利安全穩定運行提供可靠保障，并通過網絡映射實現與各單位系統平臺及移動終端的互聯互通。

5結束語

智慧水利作為智慧社會的重要組成，是新時代下對水利信息化建設提出的新要求。本文經廣泛調研，結合內蒙古某縣水利信息化現狀，提出了縣域智慧水利建設方案的構想，為各級政府、企業及公眾提供信息服務，對水利工作效率提升、水資源開發與高效利用、水利各應用平臺的整合共享具有較大作用。同時可加速各單位間交流合作，推動其他行業共同發展，有效提升區域水利綜合管理能力，實現區域水利現代化。

參考文獻

［1］樊進，呂忍，舒楠．基于信息化技術的智慧水利應用及其發展研究［J］．科技推廣與應用，2019(9)

［2］邱利民．“智慧水利”的發展和技術研究［J］．中國新技術新產品，2018(8)(上)

作者：牛俊奎 李振剛 姚佳男 單位：中國水利水電科學研究院牧區水利科學研究所