基于物联网技术的智慧水利系统研究

吴丹 安方辉

摘  要：智慧水利系统聚焦水灾害、水资源、水环境、水生态四大水问题，重点掌握和提供洪水、干旱、水工程安全运行、水工程建设、水资源开发利用、城乡供水、节水、江河湖泊以及水土流失等九个领域的全面情况，充分应用物联网技术，以全面支撑“水资源管理、防汛减灾、工程管理”等业务为目标，构建监测类型丰富、监测手段多样、信息转输稳定、控制安全可靠的全覆盖立体感控体系，文章就以物联网技术在智慧水利系统的发展进行研究，阐述智慧水利系统设计的各项内容与发展建议。

关键词：物联网技术;智慧水利系统;研究

中图分类号：TP315       文献标志码：A    文章编号：2095-2945（2019）16-0055-02

Abstract： The intelligent water conservancy system focuses on four major water problems： water disaster， water resources， water environment and water ecology. With focus on nine areas， includingmastering and providing comprehensive information in flood， drought， safe operation of water projects， construction of water projects， development and utilization of water resources， water supply in urban and rural areas， water conservation， rivers and lakes， and soil and water loss， we should make full use of the Internet of things technology. With the goal of comprehensively supporting such businesses as "water resources management， flood control and disaster reduction， and project management"， a fully covered three-dimensional sensing and controlling system with rich monitoring types， diverse monitoring means， stable information transfer， and safe and reliable control is constructed. This paper studies the development of intelligent water conservancy system based on Internet of things technology， and expounds the contents and development suggestions of intelligent water conservancy system design.

Keywords： Internet of things technology; intelligent water conservancy system; research

引言

目前，信息時代下智能化、综合化的水利系统建设思路已经成为治水思路发展共识，水利系统的物联网技术建设一直是我国的重点内容[1]。在经历了多次的河流水灾危害后，传统的水利系统的弊端也逐渐显露出来，主要表现在水利系统的建设缺乏统一的功能规划，管理部门对于信息系统的沟通、使用不畅，让一些水利信息系统成为一个信息孤岛。所以采用物联网的技术平台进行智慧水利系统的开发使用，对于我国水利系统建设有重要的提升作用。

1 智慧水利的特征

（1）信息实时感知。全球变化的背景下，新老水问题相互交织，水利科技面临空前挑战，透彻感知是智慧社会的“感官”，通过全方位、全对象、全指标的监测，为社会管理与公共服务提供多种类、精细化的数据支撑，是实现智慧社会的前提和基础[2]。透彻感知既需要传统监测手段，也需要物联网、卫星遥感、无人机、视频监控、智能手机等新技术的应用;既需要采集行业内的主要特征指标，也需要采集与水利、气象系统、排水管理、监测体系等行业数据，对水文、气象和水质、自动控制工程等全要素的监测和监控，形成整个系统的基本数据源，也是整个系统的眼睛。

（2）数据的全面整合。智慧水利系统对水利信息的全面整合，通过计算机网络将水利系统数据进行充分连接融合，整合现有的信息系统的功能设施，将水利系统的信息资源进行整合分享。全面互联不仅需要光纤、微波等传统通信技术的支撑，也需要物联网、移动互联网、卫星通信、无线网络等技术的应用[3]。

（3）智慧应用的创新。对新型识别技术、大数据、云计算、物联网、人工智能、移动互联网等新技术的运用，对水利工程调控、管理对象和服务对象的行为现象进行识别、模拟、预测预判和快速响应，提高应急能力，提供更为高效、便捷的水利系统功能服务，满足智慧水利对远程监控、计算、存储、灾备、会商等要求。

（4）协同操作。对水利系统的各项功能操作进行统一协作处理，建立起一个综合信息处理平台，实现各个部门、系统之间的协同操作，实现水利部门不同专业的信息共享，涵盖防汛抗旱、水利建设、水资源管理、河湖保护、城乡供水、农业灌溉、水土保持等各类业务，包括文字、图表、音频、影像等各类数据全面共享，使各项功能操作更加科学、合理。

2 设计思路

采用物联网技术的智慧水利系统的设计主要以水利系统的信息资源与传输不足的问题进行解决。比如将智慧水利系统的防汛抗旱、水资源调度、水土检测、水文管理等内容进行集成化管理，并致力于建立一个面向政府、企业和个人的共享信息平台，让每个人都参与到水利工程的规划管理中。结合科学化的管理实践技术进行智能化、精确化、科学化的水利工程操作，提升水利系统管理与运行的双向发展。

总而言之，对于智慧水利系统与物联网技术的结合发展，主要应用了MSTP、3S、云计算、3G和智能感知五大技术，对于水利系统的信息收集、分析、分享都有了切实可行的技术基础。并实现了信息采集自动化、决策知识智能化、资源共享网络化、功能系统的集成化四大功能。水利物联网管理平台在物联网开发平台的基础上结合WebGIS、水利专业知识、设备管理知识，实现符合水利行业特点包含设备管理与设备运维、数据管理的智能物联网管护平台，将计算机网络应用、水利系统设计、数据资源应用三个智慧水利系统功能进行有效结合，有利于智慧水利系统管理的全面化、自动化发展，实现我国水利工程建设高效率、可持续发展[4]。

3 总体框架

基于物联网技术下的智慧水利系统设计需要从整体视角出发，以基础水利系统的各项信息采集为基础，再结合各项技术、系统对基础信息的有效处理，然后创建出涵盖各项业务功能的水利应用平台，从而对水利设施的环境保障、安全体系、功能管理做好全面提升。对于智慧水利系统设计思路采用了基础信息与高新技术的有效结合，真正实现水利系统对信息资源的高效使用。

水利物联网感知控制指综合利用当前的信息采集、传输、处理技术，实现水利工程设施设备工作状态的感知以及改变这些状态的手段，是物联网在水利上的行业应用[5]。

4 系统设计

智慧水利系统以物联网技术体系为设计依据，将水利系统的设计分为感知层、传输层、應用层三个架构，同时结合水利建设的技术标准、建设运行、安全保障的三方面要求为智慧水利系统的设计提供完善的设计要求。

4.1 感知层

感知层属于智慧水利系统设计中的基础资源的收集功能，智能化的设计要求要实现水利系统设计的降水情况、水土保持、水质检测、工程安全等信息自动收集，实现水利系统对与水利信息的智能化感知收集，适配设备的异构性，整合基础感知控制设备资源，实现数据的高效传输，防止数据的丢失、重传，建立从硬件到软件的一体化管理规范。

4.2 传输层

传统层指的是借助计算机通信技术，将感知层收集到的水利信息利用MSTP、3G、云计算技术进行上传处理，建立一个水利信息技术信息承载与数据库存储平台，比如设计一个水利信息的数据库平台，将各项水利信息标准进行提前上传，为后期智慧水利系统功能应用提供完善的数据库支持。并对每次的水利系统处理问题进行记录。

4.3 应用层

智慧水利系统的应用层是对于物联网技术的管理平台呈现，将物联网技术与水利系统结合后的功能充分展现给用户，将信息化管理平台优势与水利平台进行交互使用，并为智慧水利系统的应用提供多种技术支持与服务运行环境。智慧水利系统的应用设计能够充分满足《全国水利信息化规划》的内容要求，将我国的水利管理系统实现政府管理、水利系统管理检测、水利资源的服务提供进行整合。

4.4 保障环境

智慧水利系统的应用还离不开安全可靠的运行环境，进行物联网技术的设计应用的同时，还要制定出智慧水利系统的信息化设计标准与安全法律法规，建立起智慧水利系统的设计规范、运行策略、安全管理、技术标准的要求标准，保证水利信息化建设有一个健康、安全的发展环境，将我国水利系统的建设推向与国民经济发展同样重要地位。

5 实施建议

智慧水利系统的应用需要以区域化管理为基础，将现有的水利系统的与当地的管理部门进行结合，实现智慧水利系统在技术发展与管理政策的共同重视，从而建成一套覆盖全流域的水利信息系统的综合管理平台。

5.1 加强基础设施建设

智慧水利系统的应用离不开对水利设计的管理发展，加强水利管理区域内的基础设计设施管理，及时对智慧水利系统的感知设施进行定期清理检查，保证智慧水利系统信息收集的高效化。并不断提升物联网技术智慧水利系统的技术水平。

5.2 构建综合信息管理平台

智慧水利系统建设目的就是为了实现对水利资源信息的综合管理应用，将传统的水利系统的局限性、不受重视问题的进行解决，提升我国对与智慧水利系统的重视程度，逐步建立起一个统一的综合信息管理平台。

6 结束语

综上所述，通过针对我国智慧水利系统的特征、设计思路、总体框架、系统设计几个方面进行分析，充分发挥智慧水利系统在物联网技术的发展理念，借助MSTP、3S、云计算、3G和智能感知等技术要点，高度整合水利系统的各项信息资源。发挥智慧水利系统功能应用的智能化与网络化的工程特点，从而实现我国水利工程在运用性能与管理效率上的双重提升。

参考文献：

[1]孙国庆，陈江天，张文剑，等.智慧水利水闸系统设计与实现[J].物联网技术，2017，7（10）：97-98+101.

[2]黄凤岗.基于物联网的智慧水利工程信息管理系统[J].中国水能及电气化，2013（07）：47-50.

[3]芮晓玲，吴一凡.基于物联网技术的智慧水利系统[J].计算机系统应用，2012，21（06）：161-163+156.

[4]邱利民.“智慧水利”的发展和技术研究[J].中国新技术新产品，2018（15）：18-19.

[5]杨晶晶.山西发展“智慧水利”的可行性研究[J].山西水利，2017（12）：51-52.