物联网技术在水利业务中的应用

李奇林

（湖南省水利厅信息中心　长沙市　410007）



物联网技术在水利业务中的应用

李奇林

（湖南省水利厅信息中心长沙市410007）

【摘要】随着水利信息化建设的不断深入，一系列业务与集成问题逐渐暴露出来，成为水利信息化发展的瓶颈，物联网的出现和发展给这些问题的解决带来了契机。文章在介绍水利信息化建设现状的基础上，分析了当前水利信息化建设的难点，研究提出物联网在水利信息监测、管理和分析等方面的实施解决方案。

【关键词】物联网技术水利信息化应用展望解决方案

近年来，水利事业进入新的发展阶段，党中央、国务院把水利事业作为全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化的重大历史任务，水利部提出“要以水利信息化带动水利现代化”，把信息化摆在十分重要的战略位置。推进水利信息化是转变水利发展方式、调整水利结构的重要抓手，是提升水利行业综合实力、经济竞争力和现代化水平的重要支撑，但是当前水利信息化建设存在监测自动化程度低、传输网络覆盖不够等难点问题，不能很好地适应经济社会快速发展和水利工作的要求，而物联网的出现与逐步成熟为我们带来了新的发展契机。

1　水利信息化建设现状

1.1水利信息化建设主要成果

（1）水利信息网覆盖面扩展迅速。近几年水利信息网建设取得了长足的进展，政务内网建设稳步向前，政务外网建设进展迅速。湖南省大多数厅直属单位和地市级水行政主管部门通过100m光纤接入方式，快速、稳定地访问Internet网络。联接至国家防总、长江委、省政府、省军区、省气象局和水文气象等部门的水利信息网正逐步完善并发挥效益，为实现语音、数据、图像网络传输与“三网合一”奠定了基础。

（2）信息存储服务能力不断提高。水利部门已配备的各类存储设备存储能力有较大提升，数据内容覆盖防汛抗旱、水文、水利工程、地理空间、水土保持、水利电子政务和水利文档等方面。湖南省水利厅综合数据库一期工程，数据涵盖湖南省万余座大中小型水库、135处湖区大型电排、256处万亩以上堤垸、部分大中型灌区的工程信息，以及实时水文气象信息、各类水利业务统计资料和报表等信息，为全省水利信息资源的积累建立起统一规范的数据中心平台。

（3）信息化新技术应用逐步扩展。遥感技术已广泛应用于灾害性天气预报和水旱灾害监测，视频传输技术在防汛抗旱远程会商和指挥调度过程中发挥了突出作用，可视化技术正逐步应用于流域和水利对象的跟踪、模拟展示与管理，越来越多的数学模型、分析软件在水利工作中得到应用。省水利厅异地会商视频会议系统涵盖14个地市级水利部门、100余个区县级水利部门；采用视频压缩双向传输技术建成的大型水库视频监控系统，为水库调度决策提供了实时监控手段。

（4）水利信息公众服务更加深入。各级水利主管部门建立了向社会公众提供信息服务的水利网站，网站近年来在政务公开、在线办事、公众互动等方面得到进一步加强。湖南水利网曾连续5年被评为省优秀网站。网上行政审批系统，向社会公开行政许可审批事项，提供网上申请、网上跟踪办理结果功能，大大增加工作的透明度，增强服务功能，提高了工作效率和服务水平。

（5）水利信息采集与监控自动化水平逐步提升。湖南省逐步建设和完善水文、水土保持、水质、工情、墒情和旱情等信息采集点，实现信息的自动采集、处理、传输和应用，提升了信息时效性和水利工程的安全运行水平。

（6）水利业务支撑应用明显增强。一批水利业务应用系统相继投入运行，应用范围涵盖水利行政和业务的各个主要方面。特别是在防汛抗旱应用系统建设方面，发展十分迅速，防汛抗旱会商系统、防汛抗旱报表管理系统、防汛地理信息系统、山洪灾害预警系统、防汛抗旱视频会议系统等相继投入使用，为各级领导及时了解全省防汛形势和科学决策提供了较好的平台，在抵御台风和防汛抗旱减灾工作中发挥了重要作用。在日常办公方面，水利行政资源管理系统、电子公文传输系统在全省推广应用，实现了厅机关、省厅与市（州）水利局之间公文流转无纸化，在提高工作效率、节省人力物力和提高公共服务能力等方面效益显著。

1.2当前水利信息化建设的难点

当前水利信息化建设总体处于发展的初级阶段，还远不能适应经济社会快速发展和水利工作的要求。就湖南省来说，当前水利信息化建设的难点主要表现在如下几个方面：

（1）监测自动化程度低。雨水情、工情信息自动监测程度不高，部分监测手段技术难度大，水利工程的信息化控制水平较低。

（2）传输网络覆盖不够。点多面广，地处偏远，信息流量大，传输网络难以覆盖，通信不畅，传输时效低。

（3）应用系统庞大复杂。信息量大，业务应用的理论模型边界复杂，海量计算，各应用系统涵盖内容多，业务相互交叉。

（4）信息共享不足。水利行业的行政区域管理模式，信息资源分散于不同业务部门，形成大量信息孤岛，信息基础设施与共享机制建设不配套，信息开发与综合利用的能力较低，使得有限的信息资源没有成为可以共享的公共资源，信息资源利用效率低、效益差。

2　水利信息化与物联网技术

2.1物联网的发展历程

物联网技术是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。

物联网1999年诞生，2005年普及，2009年大发展。物联网这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注。

2.2物联网与水利信息化

水利信息化就是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用信息资源，实现信息交流和资源共享，实现各类水利信息及其处理的数字化、网络化、集成化、智能化，促进传统水利向现代水利和可持续发展水利的转变。目前水利信息化重点建设领域有：①洪旱预警：通过雨量计、水位仪、蒸发仪、土壤含水监测仪、泥石流、干旱暴发前及时预警；②水资源调度：通过对水位、流量、水质等监测，利用闸、泵、阀等设施，控制水库、河道、供用水管网，实现丰水期和缺水期的水资源调度；③水利设施监控：通过位移变形、渗压渗流、裂缝、应力应变等多种传感器，实现水利工程设施的监控；④水生态监控：通过总氮、总磷、营养盐和氯化物等多种水质监测传感器，实现对水污染和生态环境的监控；⑤水利电子政务：水利行业协同办公、政务审批等。

要实现对水资源的有效开发、利用、治理、配置、节约保护，离不开对水资源信息的监测、管理和分析，物联网给我们提供了很好的技术解决方案。物联网将会使水利信息化的难点问题如监测自动化程度低、传输网络覆盖不够等得到很好的解决，将在水利信息化的热点问题如洪旱预警、水生态监控、水利设施监控、水资源调度等方面得到越来越广泛的应用，物联网应用包含三个层次：

（1）感应网络：即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别。在水利行业中，主要有雨情监测、水情监测、工情监测、水质监测、水土保持监测等。

（2）传输网络：即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网，实现数据的传输和计算。

（3）应用网络：即应用的处理和存储等输入输出控制终端，包括手机等终端。水利行业主要有处理中心、服务器、PC、笔记本、手机等。

3　物联网技术在水利业务中的应用

3.1基于物联网的智能水利平台

目前，传感网络系统在水利工程实际应用已初具规模，水利行业具备发展物联网得天独厚的基础条件。在传感网络的支撑下，水利部门建成了覆盖全国的实时水情计算机广域网、水利信息骨干网等通信网络，并开展了水量调度、水文预报、水利电子地图、决策支持、自动化办公等方面的深入研究。可以说，水利部门已经初步建立了行业物联网的雏形。

伴随“物联网”的概念走入实质，加之政府层面的重视与推动，物联网与水利联姻已成现实。打造一个基于物联网的智能水利平台，将给水利从前端、传输，到后端处理都带来实质的改变，将全面提升防汛防旱决策指挥、水环境治理、水资源管理的信息化和智能化水平，实现智能感知、智能调度和智能管理。基于物联网的智能水利平台系统架构分为以下四个层次。

（1）数据采集层：实现数据的前端采集，为系统提供最基础的数据；并利用短距离无线通信等方式，实现多个智能水位计、雨量计的自组网通信，经网关通过GPRS实现与智能管理中心的水位、雨量的数据实时采集。

（2）基础平台层：对采集到的基础数据进行储存和分发。位于数据中心的智能管理中心，开发信息采集程序，不断接受来自各个物联网智能产品发来的实时信息；并直接进入实时数据。

（3）业务应用层：实现水利工作信息化、智能化管理；具有水情自动测报系统、计算机监控系统、水利工程安全监测系统、山洪灾害预警系统、水利工程基本信息管理系统、水资源管理系统、水环境监测预警系统、水利工程联合调度系统、会商决策支持系统、工程信息多媒体查询统计和系统用户权限管理等功能模块。

（4）服务表现层：基于B/S、C/S、WebGIS、GIS信息查询，满足各种智能云终端查询服务的需求。

3.2物联网在湖南防汛系统中的应用

（1）湖南省防汛移动视频采集系统。湖南省防汛移动视频采集系统是防汛救灾指挥决策的重要系统，系统与省防汛会商指挥中心桌面会议系统、全国水利视频会议系统、全省水库视频监控系统互连互通，可选择4G或卫星传输方式，移动终端与固定端终端之间能够实现双向语音和上传视频，移动终端支持会议组网功能，能够接入GB/T28181或DB33/ T729视频监控联网共享平台，上传到省委、省政府、水利部应急视频平台，并包含苹果系列终端防汛视频流媒体服务系统、安卓系列终端防汛视频流媒体服务系统、防汛会商GPS服务系统等子系统。

本系统可接收苹果系列、安卓系列终端的视频点播请求，将移动视频会商终端采集到的实时音视频、中心端视频会商终端采集到的实时音视频、湖南省水库视频监控系统各个监控点的实时音视频发送到终端上播放，视频压缩标准采用H.264，音频压缩标准为G.711G.726AMR-N等，系统可同时受理50路以上的点播请求。

本系统可接收全省移动视频会商终端的实时卫星定位位置信息，在谷歌卫星地图和平面电子地图上显示移动视频会商终端对象。在卫星地图或平面电子地图上点击移动视频会商终端图标，即自动呼叫移动视频会商终端，建立音视频会话，显示视频。

（2）湖南省水利厅综合数据库移动查询平台。该平台支持异构环境中的框架、构件的互联和通信，实现跨平台获取数据。充分整合湖南省防汛地理信息系统、防洪工程数据库系统、水利厅综合数据库系统、水利厅行政资源管理系统、水资源管理系统、水环境监测预警系统、水利工程信息管理系统等系统的信息资源，为湖南省提供全方位的移动指挥办公手段。用户使用智能手机和4G网络，通过WAP页面随时随地获取实时雨水情信息、水利工程信息、动态报表、卫星云图、气象信息等数据。系统同时提供灾情信息上报功能，用户使用智能终端将当前工情、汛情、险情、旱情等信息，通过GPS定位当前位置，通过GPRS发到信息中心，为决策专家提供重要的辅助决策支持。

4　物联网技术在水利业务中的展望

通过物联网技术的应用，使水利信息化的难点问题如监测自动化程度低、传输网络覆盖不够等得到很好的解决，大大降低了行政成本，提高了工作效率，效益显著。

这是一个万物互联的时代，公共安全、智能家居、智能消防、工业检测、交通物流以及个人健康等领域，都在快速步入物联发展的快车道，水利业务既是政务关键业务，也与民生紧密联合，物联网技术将在水利信息化的热点问题如防洪预警、水资源调度、水生态监控、水利设施监控等方面得到越来越广泛的应用，从而全面提升水利管理及防汛防旱决策指挥的信息化和智能化水平。在水利业务借助物联技术快速发展的同时，我们还可以进一步扩展与延升，比如通过物联技术自动拉通勘探、建设、安全、环保、警务、水利产业的监督与治理等，通过物联实现信息的无缝链接，从而形成智能大数据，将水利事业的发展带入新的发展阶段。

5　结　语

任何新兴事物的发展都会有两面性，物联网技术为我们带来了新的机会，并联合其他技术的使用使水利业务开展更加全面、高效与便捷，我们在使用与选择时同时也要考虑新技术的可靠性、稳定性和安全性，对技术的盲目使用也许会带来更多的问题，所以我们必须加强自身知识建设，提升业务水平，加强对技术的理解与把控，放大有利面，规避问题面，保障水利信息化建设的健康、高效发展。

作者简介：李奇林（1982-），女，硕士，工程师，从事计算机技术与应用（信息化建设管理）工作。

收稿日期：（2016-03-25）