苗  旺

（徐州市云龍區水利局，江蘇徐州  221000）

摘要：闡述了物聯網在現代水利應用的趨勢；介紹了物聯網在現代水利中的應用原理及存在的問題；徐州市現代水利與物聯網應用的探討；物聯網科技在水利中的應用；防洪預警信息化系統的建設設想。

關鍵詞：物聯網　水利現代化  應用原則  發展趨勢

1  物聯網在現代水利應用的趨勢

江蘇省人民政府近日出臺關于加快水利改革發展推進水利現代化建設的意見，明確指出要全面建設更高水平的小康社會，率先基本實現現代化，必須切實加強水利基礎設施建設，以水利現代化支撐和保障經濟社會發展現代化。

在加強水利社會管理和公共服務能力建設方面，要積極增強水利科技支撐能力。健全完善水利科技創新體系，加強水利現代化基礎研究和關鍵技術研發，加大現代水利先進技術引進和推廣應用力度。加快水利信息化建設，全面實施“金水工程”，推進現代化通信技術、物聯網技術、遙測遙感技術等在水資源管理、暴雨洪水監測預報、防洪抗旱指揮調度、水利工程運行管理等方面的應用，以水利信息化引領和帶動水利現代化。

物聯網在旱澇預警、水生態監測、水利工程設施監控、水資源監控、水土保持監測等領域具有廣闊的應用，物聯網技術將在感應、傳輸和業務計算與應用模式上，對水利事業產生巨大的影響。

目前江蘇已經完成了以省水情中心為龍頭，以各地水情分中心為節點，以光纖傳輸為主的水文信息化系統，太湖地區系統、大運河地區系統、沿海地區系統和沂沭泗地區系統――已基本覆蓋了江蘇省所有的344個省以上報汛的水文測報站，實現遙測的省以上報汛站共有站點256個，在此基礎上各地水情數據均實現了自動化測報。

2  物聯網在現代水利中的應用原理及存在的問題

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

具體來說，物聯網的應用是通過三個層次來實現的：一個是感應網絡，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現物的識別；二是傳輸網絡，即通過現有的互聯網、廣電網、通訊網和下一代互聯網，實現數據的傳輸和計算；三是應用網絡，即應用的處理和存儲等輸入輸出控制終端，包括手機終端等。

要實現物聯網在現代水利中的利用，關鍵視水利信息化建設的發展狀況而定，當前水利信息化建設的熱點是：

（1）旱澇預警：通過雨量計、水位計、蒸發儀、土壤含水監測儀、泥石流監測儀等多種傳感器監測，然后在洪水、泥石流、干旱爆發前及時預警；

（2）水生態監測：總氮，總磷，營養鹽（硝酸鹽/亞硝酸鹽/磷酸鹽/硅酸鹽）和氯化物等多種水質監測傳感器，實現對水污染和生態環境的監控；

（3）水利設施監控：通過位移變形、滲壓滲流、裂縫、應力應變等多種傳感器，實現水利設施的監控；

（4）水資源調度：通過對水位、流量、水質等監測，利用閘、泵、閥等設施，控制水庫、河道、供用水管網，實現風水期和缺水期的水資源調度；

（5）水利電子政務：水利內部的協同辦公、政務審批等系統。

當前水利信息化建設還存在著諸多難點和困難：

（1）監測自動化程度低：雨水情、工情信息自動監測程度不高，部分監測手段技術難度大，水利工程的信息化控制水平較低；

（2）傳輸網絡覆蓋不夠：點多面廣，地處偏遠，信息流量大，傳輸網絡難以覆蓋，通訊不暢，傳輸實效低；

（3）應用系統龐大復雜：信息量大，業務應用的理論模型邊界復雜，海量計算，各應用系統涵蓋內容多，業務相互交叉；

（4）信息共享不足：水利行業的行政區域管理模式，造成很多信息孤島，難以實現全網資源共享。

3  徐州市現代水利與物聯網應用的探討

徐州市地處江蘇省西北部，市區地形四面環山，中間低洼，形成了市區盆地地形。區內水系比較復雜，分屬三個匯水區：故黃河匯水區、沂沭泗匯水區、奎睢河匯水區。近幾年，徐州市域興建了一大批防洪骨干工程，防洪保安能力得到了較大的提高。根據江蘇省水利現代化建設要求，在水利管理中納入物聯網技術，將會對我市水利事業產生巨大的影響。

3.1積極搭建技術平臺，推動物聯網科技在我市水利中的應用

為了更好的建設水利信息控制系統，充分發揮物聯網在現代水利中的應用，下面以防洪保安工程為例，對我市防洪預警系統進行簡單的探討。

徐州市與周邊地區的防洪問題主要為魯南地區4萬多平方公里的來水。主要防洪河道有：京杭運河、故黃河、邳蒼分洪道、沂河、沭河；主要滯洪區有：黃墩湖滯洪區。洪水災害防御防治是以防為主，建立“洪水災害預警系統”是一種行之有效的非工程性措施。這個系統的建立，將會在汛期發揮重要的作用，其全面的汛期監測、及時的預警預報，為汛情監視、災害預警、決策會商、防汛指揮和預警通知、安全轉移提供有效的技術手段，能有效的提升我市洪水災害預警決策水平，提高預警指揮和預警發布的效率和有效性，結合嚴密的防汛責任機制，可大幅度的降低洪水災害所造成的人員傷亡和財產損失。

3.2防洪預警信息化系統的建設設想

該系統基于江蘇省水情中心和徐州市水利局信息中心現有先進指揮控制平臺，利用物聯網技術對洪水發生進行感知和智能調度，并實現相關業務數據的集中管理，建設一個具有智能感知、智能調度和智能管理能力的一體化綜合管理及服務系統。

　　1.智能感知：構建基于物聯網技術的先進感知系統，對境內河道的水流量、水位等水文指標實時監測；重點實時感知省界監測點洪水規模和程度；進行全程定位、跟蹤和監控。

　　2.智能調度：構建雙向可控的車船資源與人力的網絡化信息交互與調度系統，包括防汛隊伍的智能調度、人員疏散的智能調度以及水利管理人員與智慧水利信息中心之間的實時雙向信息交互。

3.智能管理：將物聯網技術與現有信息中心資源進行整合，擴充其智能化管理功能。對洪水流量、位置、水位、上游降水量的數據集中管理；結合地理信息系統的可視化動態用戶界面；通過智能化的應急方案處置和處理閘、泵、閥的開閉；各站點設備傳感系統數據的整合和集中管理，提高管理效率。

水利信息化系統結構圖

采用四層模式進行管理，智能感知調度在最底層，負責信息的采集，包括水情、雨情等信息；收集到的信息通過互聯網或gprs等手段傳輸至水利局現有的信息中心設備進行處理，而最高層，智能管理服務層則利用處理過的數據監控水情和防災情況，以達到智能的目的。

水利信息化預警系統平臺圖

通過水利信息化的建設使物聯網綜合系統最終達到三大部分：一是防汛防旱指揮智能決策系統；二是水環境智能治理系統；三是水資源智能管理系統。

水利信息化平臺與物聯網的相互配合，解決了以下幾個問題：

一是智能監測、智能預警、智能分析、科學決策：各級領導第一時間獲悉全省、全市、全縣實時防汛情況，通過對信息的分析，決策更加科學。

二是全省甚至全國“一盤棋”， 統籌設計、統籌安排：符合水利信息化從局部單一發展向整體全面推進轉變的思路。

三是數據統一儲存，全省資源共享，最大限度消除信息孤島：符合從信息資源分散使用向共享利用轉變的思路。

四是全省統一部署、維護、升級，極大的提高了系統的建設和管理水平：符合從片面強調建設向建管并重轉變的思路。

五是控制中心可以分布在各級水利部門，物理中心卻只需要一個：最大限度減少投資和運行成本，經測算各終端機構總體投資減少40％，軟件投資減少70％。

目前我市防汛防旱智能決策系統的技術信息平臺已基本建成，下一步將應用物聯網技術進行提升和完善。水環境智能治理系統工程也將進行建設。通過物聯網綜合系統的建設，將全面提升我市防汛防旱決策指揮、水環境治理、水資源管理的信息化和智能化水平，實現智能感知、智能調度和智能管理，構建國內領先、國際一流的水利信息化體系，是應用先進的物聯網技術治理水患、造福于民的一項創新工程。

參考文獻：

［1］高科怡海高新技術發展公司江蘇股份公司. “感知太湖 智慧水利” 物聯網重點示范工程，2010.7.

［2］左仲元.物聯網助力智能水利，2010.3.

［3］徐州市主城區河道藍線專項規劃說明書.2007.

作者簡介：苗旺，男，徐州市云龍區水利局工程科，工程師。