基于物聯網技術的智慧水利系統研究
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摘 要：智慧水利系統聚焦水災害、水資源、水環境、水生態四大水問題，重點掌握和提供洪水、干旱、水工程安全運行、水工程建設、水資源開發利用、城鄉供水、節水、江河湖泊以及水土流失等九個領域的全面情況，充分應用物聯網技術，以全面支撐“水資源管理、防汛減災、工程管理”等業務為目標，構建監測類型豐富、監測手段多樣、信息轉輸穩定、控制安全可靠的全覆蓋立體感控體系，文章就以物聯網技術在智慧水利系統的發展進行研究，闡述智慧水利系統設計的各項內容與發展建議。
關鍵詞：物聯網技術;智慧水利系統;研究
中圖分類號：TP315 文獻標志碼：A 文章編號：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、綜合化的水利系統建設思路已經成為治水思路發展共識，水利系統的物聯網技術建設一直是我國的重點內容[1]。在經歷了多次的河流水災危害后，傳統的水利系統的弊端也逐漸顯露出來，主要表現在水利系統的建設缺乏統一的功能規劃，管理部門對于信息系統的溝通、使用不暢，讓一些水利信息系統成為一個信息孤島。所以采用物聯網的技術平臺進行智慧水利系統的開發使用，對于我國水利系統建設有重要的提升作用。
1 智慧水利的特征
（1）信息實時感知。全球變化的背景下，新老水問題相互交織，水利科技面臨空前挑戰，透徹感知是智慧社會的“感官”，通過全方位、全對象、全指標的監測，為社會管理與公共服務提供多種類、精細化的數據支撐，是實現智慧社會的前提和基礎[2]。透徹感知既需要傳統監測手段，也需要物聯網、衛星遙感、無人機、視頻監控、智能手機等新技術的應用;既需要采集行業內的主要特征指標，也需要采集與水利、氣象系統、排水管理、監測體系等行業數據，對水文、氣象和水質、自動控制工程等全要素的監測和監控，形成整個系統的基本數據源，也是整個系統的眼睛。
（2）數據的全面整合。智慧水利系統對水利信息的全面整合，通過計算機網絡將水利系統數據進行充分連接融合，整合現有的信息系統的功能設施，將水利系統的信息資源進行整合分享。全面互聯不僅需要光纖、微波等傳統通信技術的支撐，也需要物聯網、移動互聯網、衛星通信、無線網絡等技術的應用[3]。
?。?）智慧應用的創新。對新型識別技術、大數據、云計算、物聯網、人工智能、移動互聯網等新技術的運用，對水利工程調控、管理對象和服務對象的行為現象進行識別、模擬、預測預判和快速響應，提高應急能力，提供更為高效、便捷的水利系統功能服務，滿足智慧水利對遠程監控、計算、存儲、災備、會商等要求。
?。?）協同操作。對水利系統的各項功能操作進行統一協作處理，建立起一個綜合信息處理平臺，實現各個部門、系統之間的協同操作，實現水利部門不同專業的信息共享，涵蓋防汛抗旱、水利建設、水資源管理、河湖保護、城鄉供水、農業灌溉、水土保持等各類業務，包括文字、圖表、音頻、影像等各類數據全面共享，使各項功能操作更加科學、合理。 2 設計思路
采用物聯網技術的智慧水利系統的設計主要以水利系統的信息資源與傳輸不足的問題進行解決。比如將智慧水利系統的防汛抗旱、水資源調度、水土檢測、水文管理等內容進行集成化管理，并致力于建立一個面向政府、企業和個人的共享信息平臺，讓每個人都參與到水利工程的規劃管理中。結合科學化的管理實踐技術進行智能化、精確化、科學化的水利工程操作，提升水利系統管理與運行的雙向發展。
總而言之，對于智慧水利系統與物聯網技術的結合發展，主要應用了MSTP、3S、云計算、3G和智能感知五大技術，對于水利系統的信息收集、分析、分享都有了切實可行的技術基礎。并實現了信息采集自動化、決策知識智能化、資源共享網絡化、功能系統的集成化四大功能。水利物聯網管理平臺在物聯網開發平臺的基礎上結合WebGIS、水利專業知識、設備管理知識，實現符合水利行業特點包含設備管理與設備運維、數據管理的智能物聯網管護平臺，將計算機網絡應用、水利系統設計、數據資源應用三個智慧水利系統功能進行有效結合，有利于智慧水利系統管理的全面化、自動化發展，實現我國水利工程建設高效率、可持續發展[4]。
3 總體框架
基于物聯網技術下的智慧水利系統設計需要從整體視角出發，以基礎水利系統的各項信息采集為基礎，再結合各項技術、系統對基礎信息的有效處理，然后創建出涵蓋各項業務功能的水利應用平臺，從而對水利設施的環境保障、安全體系、功能管理做好全面提升。對于智慧水利系統設計思路采用了基礎信息與高新技術的有效結合，真正實現水利系統對信息資源的高效使用。
水利物聯網感知控制指綜合利用當前的信息采集、傳輸、處理技術，實現水利工程設施設備工作狀態的感知以及改變這些狀態的手段，是物聯網在水利上的行業應用[5]。
4 系統設計
智慧水利系統以物聯網技術體系為設計依據，將水利系統的設計分為感知層、傳輸層、應用層三個架構，同時結合水利建設的技術標準、建設運行、安全保障的三方面要求為智慧水利系統的設計提供完善的設計要求。
4.1 感知層
感知層屬于智慧水利系統設計中的基礎資源的收集功能，智能化的設計要求要實現水利系統設計的降水情況、水土保持、水質檢測、工程安全等信息自動收集，實現水利系統對與水利信息的智能化感知收集，適配設備的異構性，整合基礎感知控制設備資源，實現數據的高效傳輸，防止數據的丟失、重傳，建立從硬件到軟件的一體化管理規范。
4.2 傳輸層
傳統層指的是借助計算機通信技術，將感知層收集到的水利信息利用MSTP、3G、云計算技術進行上傳處理，建立一個水利信息技術信息承載與數據庫存儲平臺，比如設計一個水利信息的數據庫平臺，將各項水利信息標準進行提前上傳，為后期智慧水利系統功能應用提供完善的數據庫支持。并對每次的水利系統處理問題進行記錄。
4.3 應用層
智慧水利系統的應用層是對于物聯網技術的管理平臺呈現，將物聯網技術與水利系統結合后的功能充分展現給用戶，將信息化管理平臺優勢與水利平臺進行交互使用，并為智慧水利系統的應用提供多種技術支持與服務運行環境。智慧水利系統的應用設計能夠充分滿足《全國水利信息化規劃》的內容要求，將我國的水利管理系統實現政府管理、水利系統管理檢測、水利資源的服務提供進行整合。
4.4 保障環境
智慧水利系統的應用還離不開安全可靠的運行環境，進行物聯網技術的設計應用的同時，還要制定出智慧水利系統的信息化設計標準與安全法律法規，建立起智慧水利系統的設計規范、運行策略、安全管理、技術標準的要求標準，保證水利信息化建設有一個健康、安全的發展環境，將我國水利系統的建設推向與國民經濟發展同樣重要地位。
5 實施建議
智慧水利系統的應用需要以區域化管理為基礎，將現有的水利系統的與當地的管理部門進行結合，實現智慧水利系統在技術發展與管理政策的共同重視，從而建成一套覆蓋全流域的水利信息系統的綜合管理平臺。
5.1 加強基礎設施建設
智慧水利系統的應用離不開對水利設計的管理發展，加強水利管理區域內的基礎設計設施管理，及時對智慧水利系統的感知設施進行定期清理檢查，保證智慧水利系統信息收集的高效化。并不斷提升物聯網技術智慧水利系統的技術水平。
5.2 構建綜合信息管理平臺
智慧水利系統建設目的就是為了實現對水利資源信息的綜合管理應用，將傳統的水利系統的局限性、不受重視問題的進行解決，提升我國對與智慧水利系統的重視程度，逐步建立起一個統一的綜合信息管理平臺。
6 結束語
綜上所述，通過針對我國智慧水利系統的特征、設計思路、總體框架、系統設計幾個方面進行分析，充分發揮智慧水利系統在物聯網技術的發展理念，借助MSTP、3S、云計算、3G和智能感知等技術要點，高度整合水利系統的各項信息資源。發揮智慧水利系統功能應用的智能化與網絡化的工程特點，從而實現我國水利工程在運用性能與管理效率上的雙重提升。
參考文獻：
[1]孫國慶，陳江天，張文劍，等.智慧水利水閘系統設計與實現[J].物聯網技術，2017，7（10）：97-98+101.
[2]黃鳳崗.基于物聯網的智慧水利工程信息管理系統[J].中國水能及電氣化，2013（07）：47-50.
[3]芮曉玲，吳一凡.基于物聯網技術的智慧水利系統[J].計算機系統應用，2012，21（06）：161-163+156.
[4]邱利民.“智慧水利”的發展和技術研究[J].中國新技術新產品，2018（15）：18-19.
[5]楊晶晶.山西發展“智慧水利”的可行性研究[J].山西水利，2017（12）：51-52.
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