智慧水利的十大支撐技術(shù)

□張春杰

智慧水利的十大支撐技術(shù)

□張春杰

智慧水利通過對河流、水庫、堤壩、水閘、取水設(shè)施、水源地等水利信息資源整合，實(shí)現(xiàn)水利信息感知、采集、傳輸、匯總、分析、預(yù)警及應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化和可視化，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)水利信息共享，提升水利工程運(yùn)用和管理的效率和效能。

智慧水利是智慧地球的思想與技術(shù)應(yīng)用于水利行業(yè)的成果。它利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，泛在、自動(dòng)、實(shí)時(shí)地感知水資源、水環(huán)境、水過程及水利工程的各關(guān)鍵要素、關(guān)鍵點(diǎn)、關(guān)鍵位置和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)；通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行云存儲(chǔ)；在虛擬水空間，利用云計(jì)算等智能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、建模和推演，從而做出科學(xué)優(yōu)化的判斷和決策，并反饋給人或設(shè)備，以采取相應(yīng)的措施和行動(dòng)有效解決各種水利問題，提高水資源的利用率、水工程的效果、效益以及工作效率，有效保護(hù)水資源與水環(huán)境，防災(zāi)減災(zāi)，實(shí)現(xiàn)人水和諧。

實(shí)現(xiàn)智慧水利，要靠大量現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)支撐，而以下十項(xiàng)技術(shù)必備。

1.云計(jì)算技術(shù)

云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展的且經(jīng)常是虛擬化的資源。云計(jì)算使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中。這使得用戶能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。許多跨國信息技術(shù)公司如IBM、Yahoo和Google等正在使用云計(jì)算概念兜售自己的產(chǎn)品和服務(wù)。云計(jì)算是借用量子物理中的“電子云”的概念而提出的，所強(qiáng)調(diào)的是計(jì)算的彌漫性、無所不在的分布性和社會(huì)性特征。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義是：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，對“萬物”實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的“管、控、營”一體化?！拔锫?lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”。

3.大數(shù)據(jù)技術(shù)

指無法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為用戶的重要資產(chǎn)，甚至是核心資產(chǎn)。數(shù)據(jù)資產(chǎn)及數(shù)據(jù)專業(yè)處理能力將成為水利單位的核心競爭力之一。通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，水利單位可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理模式與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理模式的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)有效的深度分析和新知識(shí)的發(fā)現(xiàn)。

4.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來，成為一體，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、平臺(tái)、商業(yè)模式與移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合并實(shí)踐的活動(dòng)的總稱。5G時(shí)代的到來以及移動(dòng)終端設(shè)備的發(fā)展必將為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入巨大的能量。水利行業(yè)已經(jīng)開始理解和接受客戶互動(dòng)的優(yōu)勢。通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，水利行業(yè)可以直接與QQ、微信、微博、APP、網(wǎng)站和智能手機(jī)建立雙向通信，以此提高服務(wù)質(zhì)量，提醒用戶可能發(fā)生的洪澇災(zāi)害、旱情、雨情、水情、水質(zhì)等情況。

5.移動(dòng)終端技術(shù)

是指可以在移動(dòng)中使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備，廣義地講，包括筆記本、手機(jī)、平板電腦、POS機(jī)，甚至包括車載電腦等移動(dòng)設(shè)備。但大部分情況是指具有多種應(yīng)用功能的智能手機(jī)以及平板電腦。移動(dòng)智能終端幾乎是瞬間成為互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵入口和主要?jiǎng)?chuàng)新平臺(tái)，成為新型媒體、電子商務(wù)和信息服務(wù)的平臺(tái)，成為互聯(lián)網(wǎng)資源、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源與環(huán)境交互資源的最重要樞紐。移動(dòng)智能終端引發(fā)的顛覆性變革揭開了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕，開啟了一個(gè)新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)周期。

6.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

在科技如此發(fā)達(dá)的今天，面對自然災(zāi)害，我們能做的除了“兵來將擋水來土掩”之外，更多的是通過先進(jìn)技術(shù)，以精確的預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，對氣象情況及時(shí)掌控，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)安排人們的生產(chǎn)生活，避免突發(fā)災(zāi)害帶來人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

科技部《國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)2017年度項(xiàng)目申報(bào)指南》將“重大自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與防范”首次列入國家重點(diǎn)專項(xiàng)，可見我國對自然災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警的高度重視。激光雷達(dá)、衛(wèi)星、遙感技術(shù)等都被應(yīng)用于自然災(zāi)害實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)之中。

7.BIM與3D技術(shù)

BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點(diǎn)。3D技術(shù)是指三維空間技術(shù)。水工程是建設(shè)工程與機(jī)電安裝工程的結(jié)合體，通過BIM與3D技術(shù)的應(yīng)用，將工程數(shù)字化信息貫穿于整個(gè)建設(shè)管理中，可解決信息的溝通、協(xié)調(diào)問題，為設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營單位等參建主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)。

8.GIS地理信息技術(shù)

又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的、十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對水利信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述。

9.VR技術(shù)

即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，上世紀(jì)80年代初提出的概念。具體是指借助計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段。VR技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶深度沉浸到環(huán)境中。

依托于VR技術(shù)，可以建立起水源地、水工程、水環(huán)境、水運(yùn)動(dòng)等的虛擬環(huán)境，實(shí)景似地展現(xiàn)在眼前，實(shí)現(xiàn)水管單位管理的信息化、智能化、可視化和集成化，應(yīng)用前景非常廣闊。

10.人工智能技術(shù)

英文縮寫為AI。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是對人的意識(shí)、思維的信息過程的模擬。

人工智能系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)、推理、判斷和自適應(yīng)能力，主要應(yīng)用在優(yōu)化設(shè)計(jì)、故障診斷、智能檢測、系統(tǒng)管理等領(lǐng)域。人工智能在水利領(lǐng)域應(yīng)用的場景會(huì)越來越多，會(huì)給水管單位的生產(chǎn)和管理帶來許多改變。□

2017-10-18

注:源自《中國水利報(bào)》2017年9月7日第4072期第8版。