我国智慧水利工程建设现状及趋势研究

张倬锋

（临沂市水务集团，山东 临沂 276000）

信息化推动下新技术新工艺不断涌现，水利工程也迎来了现代化建设的新机遇[1]。现代水利工程以精细化管理为要求，以公平、公开、公正为决策原则，通过充分利用信息化手段，实时掌握水资源动态数据，为科学预测分析提供支撑。为发挥智慧水利优势，满足水利工程建设的相关要求，将水资源、各泵站、监控系统和决策系统通过云端互联，借助监督与检测终端收集的重要参数进行数据交换，通过获取的大数据进行分析、预测和决策，形成有效连接的物联网系统[2]。加强智慧水利建设是水利工程高质量发展的重要手段，应积极思考解决智慧水利建设中的突出问题，加大对新技术的应用和研究[3]。

1 智慧水利概述

1.1 智慧水利的内涵

我国水利事业的发展历程分为“开发为主”、“综合利用”和“保护为主”三个重要阶段，进入21世纪以来，逐渐向“智慧用水”阶段开始转变。各水利相关部门渐渐认识到推动“智慧水利”建设的重要性，将智慧水利建设作为水利事业发展的必然要求，推动水利工程信息化。与传统水利工程相比，智慧水利涉及学科种类较多，包括气象学、水文地质学等，并运用了云计算、大数据等先进的信息科学手段，将智慧水利理念落实到水利规划、施工、管理及社会服务的全生命周期，不仅改善了水生态环境，还提升了灾害防御水平和资源利用水平，有利于实现水利工程的高质量发展[4]。

1.2 智慧水利的主要特征

建设智慧水利工程是我国智慧城市发展的重要组成部分，其中集成了多种信息化技术，综合不同领域的技术优势，智慧水利的主要特征表现在以下几个方面：

（1）感知能力全面化。智慧水利建设中采用物联网技术、遥感技术、无人机等，通过这些技术手段与地面监测系统构建全方位、立体的感知网络，全面提升了工程的感知能力[5]。

（2）网络互联普及化。随着无线网络的快速发展，智慧水利利用各种无线传感设备与政务服务网、无线宽带等进行互联，体现出智能化网络的便捷与实用。

（3）统一协调化。水利工程的稳定安全运行离不开统一、协调的内部体系。智慧水利能将水利资源进行整合，并实现共享，极大程度上体现了业务协同的优势，有利于及时有效地处理问题。

（4）智能高效化。智慧水利建设以智能化为主线，利用人工智能技术，建立大数据管理应用平台，真正体验智能感知、智能诊断、智能控制等智能化操作带来的科技进步，体现了智慧水利工程管理的高效化。

（5）服务一体化。智慧水利坚持以人为本，构建完善的社会化服务体系，从饮水、灌溉等多方面提升服务质量，简化业务流程。

2 智慧水利工程的应用现状

近年来，我国水利工程建设规模逐渐庞大，对运行调度、管理等方面的要求也不断提升。运用信息化技术实现对水利工程全时空、全方位监管，是智慧水利的有效手段。从当前建设情况来看，存在以下几点问题：

2.1 总体目标不清晰，管理流程有待完善

在工程施工过程中，一般会根据现场需求，临时决定采取信息化手段解决问题，如构建协同办公、进度管理、门禁等智能化系统。在总体目标不明确的基础上进行系统建设，会导致出现信息孤岛，业务沟通不畅，造成数据重复录入等不良现象，影响运行管理效率。同时，随着信息技术的推陈出新，工程每个环节或要素都至关重要，因此，制定完善的建设管理流程和技术规范，形成标准化、规范化的管理模式，才能通过管理机制约束系统应用，发挥智慧水利效益。

2.2 功能设计不健全，信息安全难以保障

部分水利建设与信息管理平台主要以信息查询业务为主，例如最基本的信息上报汇总、查询、统计、图标制作等。对于工程运行和调度管理缺少相应功能设计，在实时模拟、预测分析、决策指导等方面的社会服务功能较少，尤其在现场实时监控中，缺乏感知系统建设，致使数据处理不规范，共享困难，影响对施工管理的规划与决策，与智慧化管理的总体目标存在较大差距[6]。此外，我国水利工程使用的自动化控制系统大多是由国外品牌商生产制造，若遭到联网攻击，信息安全无法得到有效保障，存在一定的安全隐患[7]。

2.3 监测面积有限，部分信息化资源浪费

对于人口相对较少的监测地区，因水位、水土保持、气象监测的覆盖面较小，GIS、遥感等新兴技术未能得到广泛应用，监测方式以传统的单一测点为主，导致存在监测不到位、监测面积不全等问题，无法满足流域监测需要。当前，多数水库工程缺少安全监测系统，在位移、形变、出库流量等方面的监测体系还不完善，尤其在重要生态水域也缺乏长期监测规划，加上相关工作人员对信息化技术掌握尚不全面，不同功能系统相对独立，难以形成统一管理模式，导致部分信息化资源浪费[8]。

3 智慧水利未来发展趋势分析

智慧水利建设是水利工程高质量发展的有效措施，水利工程信息化建设也是现代水利建设的必然要求[9]。随着社会科技不断进步，保护区域生态环境、节约集约利用水资源成为人与自然和谐共处的首要目标。

3.1 依据水利事权和工程规模等级，执行智慧化工作任务

水利部门及流域主管机构负责对影响力较大的水利工程进行智慧化管理，而其他各类等级的水利工程智慧化运行工作由各省市（县）政府全权负责[10]。结合水利工程相关管理考核办法，对于国家直属管辖的重大水利工程可优先实施大中型水库、水闸及河道堤防等工程的智慧化建设。对于其他大中小微水库、水闸、泵站、堤防等工程，按照各地域实际需求推进工作任务。

3.2 明确建设目标与思路，发挥智慧水利的实际效能

智慧水利工程建设前期，应按照工程建设内容制定总体目标，为了确保总体目标的实现，还需依据工程使用阶段将目标细化为近期目标、中期目标和远期目标，比如，可以将信息化技术与智能技术的优化结合作为近期目标，构建现代化水利工程管理体系，为实现智慧水利管理模式奠定基础。建立智慧水利综合管理平台，扩大信息化、智能化技术的应用范围，提供更为便捷的服务，以实现中期目标。远期目标以实现水利工程协调发展为重点，发挥信息化技术、大数据等智能化优势，突出展现智慧水利工程的应用科学性和实际效能。

当前，我国信息化技术应用范围广，科学技术理念更新频率快，因此，智慧水利工程的建设必须不断创新发展理念，明确建设目标与思路，结合时代发展背景和实际需求，依据水利工程高质量、高要求的建设理念和标准，完善信息化基础功能与服务体系，优化智能化管理方法，尤其在信息处理、事故应急、社会化服务等方面，还需要不断攻克难关，提升工程整体建设水平。

3.3 科学统筹与规划，推进标准化体系建设

针对已建设完成的水利工程，按照现代化建设标准更新完善信息化设施，加强信息化技术改造。针对新建水利工程，则需要在规划设计初期，以高标准、智能化的建设要求统筹全局，构建绿色安全、系统完善的智能化调度运行管理模式。

通过信息调度与共享，加强水利工程各部门分工合作，形成监测、预测、评估等功能的流域协调联动，促进各项业务深度融合，真正做到水利工程的“管用分离”，实现工程最大效益。此外，完善智慧水利标准化体系，应从水利工程设计、除险加固、调度、管理等方面，规范信息化改造流程，结合技术发展动态和工程建设要求，不断完善信息化、标准化体系建设，推动水利工程健康长效发展。

3.4 完善智慧化运行管理机制，探索新型运营模式

智慧水利工程的运行管理需要现代化机制作为基础，突破管理体制障碍，凸显市场主体作用，构建政府-企业-社会的多元化互连机制，拓宽资金投入渠道，探索新型生产、管理与运营模式，提升工程建设管理质量。

3.5 重视网络与信息安全，保障水利工程的长治久安

健全安全制度体系，加强关键基础设施的安保能力，对于水利工程联网和信息安全至关重要。严格防守安全底线，重视网络与信息安全工作，明确责任主体，定期维护信息安全技术体系，加强应急体系建设，组织开展应急演练等相关活动，增强技术人员的应急处置水平，锻炼其实战应对能力。

3.6 完善智慧水利监控系统，实现最优化控制

智慧水利监控系统将雨量监测、水位监测、土壤水分监测、水质分析、城镇供排水管网监控等自动化系统进行整合，共同形成了高效、科学、稳定的智慧水利监控体系，提升了水利工程的经济效益和使用安全性，避免了资源的无效损耗，实现了监控系统的最优化控制。

4 结语

一些地区已在水利信息化管理方面取得了一定成效，需要制定更加完善的行业标准和相关政策，从智慧水利实际需求出发，建立创新思维，加大研发投入。同时政府应与市场形成合力，以数据驱动为目标，以信息安全为基础，打造规范化智慧水利模式。基于现有基础工作，补齐短板，更新改造传统技术，推动水利工程智能化、高效化、规范化建设。