浅析新形势下智慧水利建设的现状及未来发展

柴 慧

（1. 陕西水环境工程勘测设计研究院,陕西 西安 710018； 2. 西安迪飞科技有限责任公司,陕西 西安 710018）

进入21 世纪之后,社会发展进入到一个全面的信息化时代：信息技术快速发展,网络通信高新技术迅速崛起,水利信息化高效运转……总之,我们的工作和生活无时不刻不是被强大的信息化技术包裹着,尤其是涉及到民生的智慧水利建设事业。

1 智慧水利发展现状

1.1 现状调查

作为世界上水资源供需严重不平衡、洪涝灾害频繁发生的国家之一,我国的水利信息化建设在过去的几十年里有了较为明显的发展和前所未有的迅猛势头。一个离开信息化的社会环境是难以想象的,因此,我国的水利建设还需要紧紧依赖于现有的信息化技术。

早在“七五”期间,我国的水利信息化建设就已经起步,通过在通信、微电子以及计算机网络等范畴内的应用,我们初步实现了实时水雨情信息的基本传输,它的作用主要体现在过去多年防汛抗旱的解决工作中；1995 年~2000 年间,我国的水利信息化建设实现了全国水雨情信息实时传输,全部网络化、信息化,可预报、可调度,全国各地市的水利部门也相继建设起完善的信息网站和水利数据库,这也意味着我们的水利信息化建设正在步入一个新阶段。

到了“十三五”期间,随着中央下发文件的号召和国家关于水利建设政策的设施,我国持续加大了对水利信息化建设的投入,在政策利好刺激下,我国各地区的水利工程和信息化建设发展加速,政策进一步调整了关于水资源运用行业的产业结构和整体布局,强调节水节能和可持续发展,还根据当下水利信息化建设的发展程度提出了新的关于水利建设的利好政策。

在过去的几十年里,信息化及水利信息化人类社会正从工业社会迈向信息社会,信息化水平已成为现代化水平和综合国力的重要标志［1］。作为国家第一批55个试点项目之一的《宝塔区水系连通及农村水系综合整治试点县项目》（以下简称“宝塔区试点县项目”）,也是陕西省唯一一个试点县的项目,就是将“智慧管理”作为重要组成部分和整治成果展示窗口。通过智慧化手段完成河湖管护、成果展示、完善治水体系等一系列智慧化水利工程任务。此项目将“智慧管理”总体框架划分为6个部分,具体为采集层、网络层、数据层、支撑层、业务层,见图1。而数据层和业务层则是能更加充分地展示了此次项目的智慧化信息管理工作。

图1 智慧管理系统总体框架图

1.2 具体成效

一直以来,我国水资源管理系统都是将防汛抗旱工程和水利信息化技术作为拉动智慧水利建设的两大抓手,也在数据管理上为水利工程建设提供了强大的支持。就拿宝塔区试点县项目来说,作为“水利工程补短板、水利行业强监管”的重要手段,它是以打造现代化、智慧化水利为目标,按照基础设施即服务（IaaS）的设计思想,构建服务于整个南泥湾工程区信息化的基础设施公用平台,依托“水利一张图”,建立南泥湾“智慧河湖一张图”,充分运用物联网、移动互联、数据库、大数据、可视化及智能化等新一代网络技术,实现采集管控自动化、业务管理高效化、支持决策可视化、河湖管理智慧化,稳步推进南泥湾地区智慧管理信息化建设工作。宝塔区试点县项目的建设过程,诚然是得益于我国水利信息化建设过程中多种智慧手段的支持,从水利设计到新一代网络技术,再到智慧化管理和信息化建设工作,无不体现出在统一的水利信息化建设机制下,我国对水利项目投入的资金管理和对水利技术的创新应用。

从目前水利工程项目的整体情况来看,我国智慧水利建设过程中仍存在以下两点问题：第一,深度感知欠缺。在人口相对较少的地区水位气象、水土保持监测覆盖面小,遥感等技术应用不够广泛,仍以单一测点为主,势必存在测不到、测不全等问题；而从事水利信息化建设的工作人员对信息技术的把握不够精专,开发出的水利产品开放性不够,各个系统独立运行,难以统一,造成部分资源浪费；第二,没有形成统一的信息化建设机制。缺乏专业的人才梯队和技术支持,又没有庞大而有效的管理系统,导致水利信息化建设过程中许多员工对信息化技术不重视、应用不够。

2 智慧水利未来发展建设

2.1 前景预测

随着社会的发展和科技的进步,保护生态环境、提高水资源利用率是人类与水资源和谐发展的首要目标,加快水利信息化技术的应用及推广,推进水利建设更加现代化,也是社会发展的必然需求。我国越来越重视水资源的节能利用,也更加关注水利工程建设的发展和投入,通过科学治国、加大投资以及支持信息化建设等方式一直给予政策上和经济上的帮助,相信随着信息化建设的迅速发展,水利信息化技术的应用前景会更加美好,现代化进程也将快速推进。

2.2 影响因素

毫无疑问,信息技术的进步和社会经济的飞速增长是水利信息化建设的重要影响因素。DB、GIS、Web、RS、GPS等信息技术的飞速发展,为基于信息技术发展的水利信息化建设提供了技术保障［2］。综合来看,我国水利现代化建设的发展离不开以下几点因素：

1）成熟的信息技术成果。BIM、DB、GIS等技术为防汛减灾和水资源管理提供了充分的技术条件,也直接推动了水利现代化建设的进程。以地理信息系统为例,它是计算机技术、三维技术和遥感技术等综合形成的一种信息化技术,在水利行业应用最为广泛,在水利工程建设中发挥了重要作用［3］。它可以通过地理坐标来确定水利工程的具体位置,获得相关的基础知识,如地貌、水系、河流等,再配合使用空间三维技术,使得水利信息化管理更加鲜明、灵活、准确。

2）智慧化信息管理网络平台。仍旧以宝塔区试点县项目为例,平台网络建设采取的是互联网与自建网相结合的方式,数据传输和存储主要依靠自建网提高数据传输效率及安全性,外网访问依靠互联网,在自建网与互联网之间采用虚拟专网（VPN）进行隔离,具体网络结构见图2。

图2 智慧管理系统网络结构图

另外,为了实现项目中全段监测数据的集中、科学调控,数据采集系统涉及4座气盾坝、1处水源井、1处蓄水池、1处竖井和工程区域内汾川河主河道,实现项目的全段数据监测；建立数据采集点至现地控制室、总管理调度中心的通信网络,实现数据互联互通,为智慧管理平台数据共享提供可靠的传输途径；针对本工程建立延安市宝塔区水系连通及农村水系综合整治智慧管理统一标准数据库,用于存储采集的数据资源,为各类业务应用提供基础数据支撑,同时规范数据的提取和展现形式；还有支撑环境系统的建设,充分利用GIS服务、配置业务服务等软件系统,在工程现场建立控制室,依托于统一的技术架构和技术标准,充分考虑工程规模及智慧管理目标,通过实现“现地+集中”的监控环境,建设起支撑南泥湾智慧管理信息化发展的基础设施公用平台。

3）稳定的政策和经济投入。经济发展为水利信息化技术的开发和应用提供了强有力的资金保障。近二十年来,我国的经济发展势头迅猛,民生建设也不落其后,国家也相应的在环境保护、水资源管理以及可持续发展等具体项目上投入了大量的资金,更加重视水资源的循环利用和信息系统建设。随着水利信息化系统经费投入的增加,相信我国水利信息化应用和普及程度将跃升一个新台阶。制定和完善水利信息化的相关政策和规章制度,使水利信息化建设做到有章可循［4］。

2.3 可持续发展分析

确保水利信息化建设可持续发展的重要对策,就是水利信息化技术及资源的规范应用,信息的整合,资源的建构,传输系统的完善。其中,传输是信息化发展的基础,水利信息化系统的可持续发展还需要尽快将传输系统完善、共建,只有在建设中架构统一,信息全面,环境标准,才能为水利信息化建设的可持续发展提供必备的技术保障。

如今,我国的水利信息化建设已然有了一些显著的效果,通过现有信息技术的应用,可以对现有水力资源进行优化配置,进而实现我国水力资源全面节约和有效保护,从长期上促进我国水利信息化全面而可持续发展［5］。

3 结语

总之,水利信息化发展的总体思考还是围绕着水资源的可持续发展利用、水利工程建设、水利信息化网络建设等密切问题。当下,制定更加完善的水利信息化政策和业内标准,多培养相关方面的专业人才,不断完善和精进水利信息化体系仍然是需要重点关注的方向。信息技术的快速发展为我国水利信息化和现代化打下一剂强心针,也直接推动了我国水利事业的发展,相信在不久的将来,我国水利信息化建设必将朝着高速快捷、安全可靠、互联互通的目标不断迈进。