基于大数据的智慧农业水利智慧流域建设探析

1 智慧流域建设

1.1 智慧型流域建设的意义

随着计算机信息技术和网络技术的飞速发展，人类社会已迈向信息时代，数字化、智慧地球、智慧城市等一系列先进的技术理念相继产生，以信息技术为核心，实现水利的信息化也成为水利事业改革发展的大势所趋，智慧水利、智慧流域应运而生，为水利问题提供了信息化的智慧解决方案。

“十三五”是全面建成小康社会的决胜阶段。水利改革发展的总体要求全面贯彻落实党的十八大和十八届三中、四中、五中全会和习近平总书记系列重要讲话精神，积极践行新时期水利工作方针，加快建设节水型社会，加快完善水利基础设施网络，加快推进水生态文明建设，加快健全水利科学发展体制机制，着力提高民生水利发展水平，着力构建与全面建成小康社会相适应的水利安全保障体系。

1.2 建设思路

清漳河智慧流域项目以LPWAN物联网基础建设为核心，通过建设专门针对流域的集防汛抗旱决策支持、河长制综合管理工作、水工枢纽调度、水资源管理调度、流域宣传报道、旅游服务、气象服务等业务系统的综合性平台，通过数据收集平台汇集水雨情、气象、水利枢纽、防洪工程、防汛应急等相关信息，反映水生态整治工程动态，补充现有防汛系统预测预报功能，汇聚水资源调配、水（质）环境监测预警，关联河长制管理涉及大数据分析，形成以流域为脉的清漳河智慧流域可视化综合平台。

2 建设目标

通过建设清漳河智慧流域工程，完成一系列物联网基础通信设施建设，形成统一的网络标准，形成一张自主产权独立可运营的物联网。清漳河智慧流域系统是智慧城市的关键组成部分，改善和提升城市综合治理能力必须通过现代信息化手段和先进的管理思路，加强对城市水系的管理，为河道管理决策提供科学依据，提高水行政管理部门的信息处理精度和工作效率，才能促进城市水利与社会生态环境的协调发展。同时，清漳河智慧流域系统工程为城市流域生态保护及综合治理工程建设及后期运行管理提供应用及决策分析的数据服务和技术支撑。

3 建设内容

清漳河流域智慧化管理平台通过“五统一（统一技术标准、统一运行环境、统一安全保障、统一数据中心、统一门户）”的建设，把物联网、云计算、大数据等高新技术充分运用于水务综合管理，通过云计算将“水务物联网”整合起来，以多源耦合的气象水文信息保障、二元水循环及伴生过程数值模拟、水资源数值调控、数据同化技术、水务虚拟现实平台等为支撑，完成水利业务、数据的无缝集成、河道实景三维展示、动态模拟分析和泄水过程模拟等项目建设。

3.1 清漳河智慧流域平台建设

智慧流域管理平台是系统的核心，提供云计算、大数据分析、数据可视化、数据查询、数据采集、平台管理和设备管理等功能。实现水资源信息的快速传递、共享和综合管理，达到流域水资源智慧化、精细化的深度管理目标，为水资源合理开发利用、优化配置和水环境保护等提供应用支撑。

系统分层设计由用户层、应用层、基础数据平台层、分析决策层等组成。

中央调度中心基础支撑系统有核心网络设备、超融合云计算系统、大屏幕显示系统、机房系统电源防雷、信号防雷系统、防火墙、互动触摸操作台、地理信息系统、流域数据监测平台等模块组成。

3.2 无线自组网传输系统

测站环境复杂多样，既有边远山区，又有城区闹市。因此，实现数据采集和高效传输是智慧水利建设的前提。数据传输可分为有线传输和无线传输两类。过去通常采用有线传输，建设专线网络保证数据的可靠性和数据传输的安全性。但是，有线传输具有布线繁琐、施工难度大、成本高、扩展性和维护性差、信号衰减等缺点，有些工程在设计阶段已经采用了许多先进的技术和理念，施工结束时，部分技术已经落后了，难以满足实际应用需求。以南水北调中线工程为例，工程沿线建设了多个闸站，采用专用光纤实现数据传输，以满足适时适量的输水目标。工程运行之后，运行人员感觉到数据传输的带宽不足，难以实现大范围的远程监控。随着物联网技术的高速发展，无线数据传输将是数据传输领域最有发展前景的重大技术之一。

3.2.1 地理信息（GIS）可视化子系统

GIS是对地理空间实体和现象的特征要素进行表达、获取、处理、管理、分析与应用的计算机空间或时空信息系统。GIS系统建设是清漳河辖区内流域实现智慧化管理的基础。系统包含对清漳河流域内主要河流河情调查、地形测量、断面测量等基础工作，对流域内水库调查、地形测量、断面测量等，以及对输水管线的测绘。

系统采用C/S+B/S+M/S的体系结构，C/S子系统实现流域信息的采集编辑管理，B/S系统实现流域信息数据的共享发布，M/S系统实现流域信息数据的移动查看和管理功能。

3.2.2 水利工程管理巡查与管护子系统

水利工程管理信息系统主要是对流域范围内水利工程信息管理、运行管理和调度员管理等，同时，通过建立相关的调度模型，更好指导工程调度业务的科学开展。

3.2.3 水安全智能分析子系统

对流域水系工情信息、现场物联网采集水雨情信息、历史数据、防汛物资等管理；河道三维展示、动态模拟分析、泄水过程模拟等项目建设。

4 实施规划

智慧型流域建设是个复杂开放的巨大系统工程，覆盖面极广，影响因素众多，需要总体规划、分步实施：

（1）在现有测站的基础上统一规划流域站网系统，建立降雨、蒸发、径流、水质、温度、土壤墒情、水源地、输水、供水、用水、排水、水利工程等信息采集传输系统，构建流域物联网。

（2）分步实施地理信息（GIS）可视化子系统

水利工程管理巡查与管护子系统、河流断面水质监测子系统、视频监控与智能分析子系统、防汛抗旱指挥决策子系统、水安全智能分析子系统、气象信息警示子系统、“智慧河长制”电子政务子系统、水利水务办公自动化体系建设、水生态信息化标准体系建设等。

5 结论与建议

根据《规划环境影响评价技术导则（试行）》的要求，针对左权县清漳河流域治理规划可能涉及到的环境主题，从生态环境、水环境、水土流失等方面对该规划进行了分析评价，这次评价认为在规划实施过程中不可避免的会对周围环境产生一定的影响，但这些影响可以通过一定的减缓措施予以减免和改善，规划方案围绕改善修复生态进行。