《智慧水利工程与信息化控制》

李广义

摘要：应用信息化水平的主要标志之一是网络技术的运用水平，水利信息化建设亦是如此，网络技术为气象、水情、工情、旱情、水质、生态、灾情等信息，以及水利管理信息的传输、共享、分析、管理和发布提供了强力的技术支撑。智慧水利工程与信息化控制研究很有必要。

关键词：智慧；水利工程；信息化控制

1水利信息化技术应用现状

1.1地理信息系统技术应用

地理信息系统（GIS）功能十分强大，应用十分广泛，遍及各行各业。在水利行业GIS技术得到广泛应用已经有10多年了，并且逐步发挥了巨大的作用，其主要体现在地理位置确定、地理信息展示、行业信息展示、信息统计分析及功能集成等方面。主要应用介绍如下：（1）基礎地理信息管理。GIS技术基本功能是反映地理坐标，并通过地理坐标确定有关信息的坐标和相对位置。从信息管理方面水利行业与其他许多领域一样，首先要求得到基础地理信息，如：地形、地貌、河流、水系、行政区、交通等信息。（2）水利专题信息展示。在基础GIS平台上6水利信息化2010，（2）展示水利专题信息，主要包括：水库、堤防、蓄滞洪区、水闸、测站等水利工程信息，和雨情、水情、灾情等水情信息及水利管理信息。将这些信息在GIS平台中分类、分图层、分区域展示。（3）统计分析功能运用。GIS技术的分析功能十分强大，在水利工作中发挥了重要作用，如降雨分布信息、水资源量统计、洪水淹没面积计算、受灾面积和人口财产统计等。这些分析结果为水情预报、防汛会商决策、水量调度等提供了较为可靠详实的数据支持，初步实现了在水利及防汛工作中对雨情、水情、灾情的粗略估算向定量分析转变。（4）系统集成功能。GIS作为地理信息管理基础平台，系统集成功能是其重要的基本功能之一。常用的GIS集成主要有相关功能模块和相关专业模型的集成。集成功能模块包括：信息服务、数据库、图形库、防汛会商、防汛值班及部分办公自动化等功能模块；集成专业模型包括：气象预报、水文预报、水动力学计算、水库调度等模型。（5）空间三维GIS技术应用。GIS技术的发展和应用历经了从二维平面GIS平台到三维空间立体GIS平台的过程，随着三维空间GIS技术的日益成熟，三维空间GIS技术的应用更加广泛。三维GIS技术的主要特点是在GIS平台中展现空间立体环境，并在三维环境中展示与管理相关信息。地理信息系统虽然功能强大，应用广泛，但是地理信息系统技术还处在迅速发展阶段，在应用过程中存在信息不够详细、图标不够完善、分析功能有限等问题，而且国外GIS产品价格较高，国内GIS产品功能不够全面，因此地理信息系统技术在水利信息化建设的实际应用中还有一定的局限性，有待不断发展和完善。

1.2数据库技术

应用数据库（DB）技术是信息技术发展和应用的核心内容之一，是水利信息化建设的基础，几乎所有的水利信息系统建设都离不开数据库技术的应用。数据库技术的应用主要包括数据存贮和管理。目前，已经完成了国家级水情数据库建设，实现了对国家重点关心的降雨信息、水情监测信息和历史水情信息进行查询与管理，流域和省级水情数据库建设正在紧锣密鼓的进行中，部分有条件的省市已率先完成了水情数据库建设，制定了国家防汛工情数据库建设规范，正在进行工情数据的入库工作；部分省市正在根据国家规范开展工情数据库建设工作；部分地区根据需要建立了洪灾灾情信息管理数据库，以及根据防汛指挥系统和防汛决策支持系统建设需要建立了系统专用数据库。数据库技术的运用和推广，进一步推动了防洪减灾信息管理的规范化，使信息存储、更新和查询更加方便，并且为数据挖掘奠定了基础。数据库技术在水利信息化建设与管理中应用较为成熟，为水利信息的数据管理提供了强大的支持，但是随着水利信息化建设中数据量的膨胀式增加，国产数据库产品对海量数据的管理还存在一定的不足。

1_3网络技术

计算机网络技术作为基础设施已经成为我国水利工作中信息采集、传输、处理和共享的重要手段。根据网络应用范围的需要建设有局域网和广域网；根据网络通讯安全保障的需求分为公共网络和水利专网；根据信息传输是否有线分为有线网和无线网。国家防汛抗旱指挥系统一期工程关于计算机网络建设的主要任务是依托公网资源和已建的防汛通信专网，组建国家防汛抗旱指挥系统一期工程计算机网络。主要包括：一期工程骨干网，建设中央网络中心与7个流域机构、31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团防汛抗旱部门之间的互联网络；一期工程流域省区网（可研报告中的地区网）：建设流域和省（自治区、直辖市）与所辖的125个水情分中心、4个工情分中心、28个旱情试验站（分中心）、4个重点工程管理局之间的互联网络；一期工程城域网（可研报告中的园区网）：建设同城异地办公的同级水文、防汛抗旱部门及网络中心之间的互联网络；一期工程部门网：建设31个省（自治区、直辖市）水情、工情中心及4个重点工程局的局域网；建设中央、7个流域机构、31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团网络中心；建设一期工程网络管理、服务及安全系统『2l。网络技术除了以通讯传输技术为主的计算机网络硬件技术以外，网络编程技术也是网络技术应用的重要内容之一，通常谈到的网络化技术是指网络化软件的开发和应用，即是指具有网络发布功能的Web技术而不是广义的IT技术。Web技术的应用起步于2000年前后，此后国家各级各部门编制的网络化软件系统主要采用Web技术。例如各级防汛指挥、水情测报、决策支持、信息服务、会商管理、办公自动化等系统中网络化软件系统部分都是基于Web技术的。计算机网络技术的发展为水利信息共享和交换提供了条件，作用重大、效果显著，但是由于信息量逐步增加，网络容量有限，信息传输和交换速度往往难以满足实际应用的需求；再者，互连网稳定性不足，系统较为脆弱，可靠性不够强，如某一环节出现故障就会影响整个网络系统的正常运行。因此网络技术应用还应该全面考虑出现网络故障后的应急解决方案。

2智慧水利工程与信息化控制

通常我们提到的信息技术应用主要指的是软件技术的应用，包括GIS、DB，RS，VR、Web等，或是软硬件结合的信息技术。水利信息化技术应用主要包括：办公自动化、防汛抗旱指挥、水情测报、水务管理、水资源管理、决策支持、防汛会商、信息服务等应用系统建设，实现信息技术为水利建设和管理服务。下面重点介绍较为广泛应用的信息技术在水利行业中的应用情况。改革开放以来，我国经济发展迅速，国力得到了大大增强，人民生活得到了重大改善，为了人们生命安全、社会稳定、环境保护、经济可持续发展，各级政府有能力、有条件投入更多的资金进行水利信息化建设事业。