梁禮永，陳剛

（江蘇省徐州市銅山區(qū)水務(wù)局，江蘇徐州 銅山221116）

摘  要：現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)的建設(shè)離不開一系列先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。本文首先對現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)進(jìn)行了簡介，然后結(jié)合實(shí)際，分析了現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，希望有助于促進(jìn)我國水利事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧水利系統(tǒng)；水利系統(tǒng)技術(shù)

水利事業(yè)的發(fā)展離不開各種科學(xué)技術(shù)的支持，而現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)正是一種集成應(yīng)用多種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的水利管理系統(tǒng)。基于該系統(tǒng)，能夠優(yōu)化水資源配置，提高水資源利用效率，改善水環(huán)境，減少水資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

1 現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)簡介

現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)是指基于信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，對水資源的監(jiān)測、管理、調(diào)度和利用進(jìn)行綜合優(yōu)化和智能化管理的先進(jìn)水利管理系統(tǒng)。現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)可以幫助水利管理部門、水務(wù)企業(yè)和農(nóng)田灌溉管理者等實(shí)現(xiàn)對水資源的高效利用、合理調(diào)度和科學(xué)管理，從而提高水資源利用效率，保障水資源的可持續(xù)發(fā)展。

2 現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

2.1 物聯(lián)傳感技術(shù)

物聯(lián)傳感技術(shù)作為現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，可以為系統(tǒng)提供高效、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理能力。首先，通過在水利設(shè)施中布置各類傳感器，如流量傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器等，可以實(shí)時(shí)采集水資源的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂浦行摹Ｖ醒肟刂浦行目梢詫ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，通過監(jiān)測水資源的狀態(tài)和趨勢，及時(shí)做出相應(yīng)的決策和調(diào)控措施，以提高水資源的利用效率。其次，傳感器通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與中央控制中心相連，可以實(shí)現(xiàn)對水利設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。例如，可以通過遠(yuǎn)程控制閥門、泵站等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對水流的調(diào)度和控制，從而提高水資源的利用靈活性和效率。同時(shí)，物聯(lián)傳感技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)施的遠(yuǎn)程巡檢和故障診斷，提前預(yù)警設(shè)備的異常情況，減少設(shè)備故障對水利系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響。再者，基于物聯(lián)傳感技術(shù)，通過對大量水資源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，可以實(shí)現(xiàn)對水資源的精細(xì)化管理。例如，可以通過監(jiān)測地下水位、土壤濕度、氣象條件等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對灌溉的精確控制，避免水資源的浪費(fèi)和過度使用；還可以通過對水資源數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和預(yù)測，為水資源的合理配置和管理提供科學(xué)依據(jù)。最后，物聯(lián)傳感技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測和污染治理。通過在水體中布置水質(zhì)傳感器、溶解氧傳感器等傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測水體的pH值、溶解氧含量、濁度等水質(zhì)參數(shù)以及水體中的污染物排放情況，以便及時(shí)了解水環(huán)境狀況，及早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對潛在的水污染問題。

2.2 GIS技術(shù)

在現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)中，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。GIS技術(shù)是一種將地理信息與數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的技術(shù)，其可以對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、分析和可視化處理，為水利系統(tǒng)的管理和決策提供有力的支持。首先，通過GIS技術(shù)可以對水利系統(tǒng)中的水資源、水文氣象、地形地貌等空間數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化采集和存儲，形成空間數(shù)據(jù)庫，以為系統(tǒng)的后續(xù)分析和應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并方便水利系統(tǒng)的信息化管理。其次，通過GIS技術(shù)可以對水利系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)的整合、更新、查詢和共享，同時(shí)對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行多維分析、模型模擬、空間關(guān)聯(lián)等操作，從而提取出隱藏在數(shù)據(jù)中的有價(jià)值信息，為系統(tǒng)的決策支持提供科學(xué)依據(jù)。再者，GIS技術(shù)還可應(yīng)用于水資源管理、水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估、水質(zhì)監(jiān)測等方面。例如，在水資源管理中，GIS技術(shù)可以對水源地、水庫、灌溉區(qū)等進(jìn)行空間分析，優(yōu)化水資源的配置和利用方式；在水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估中，GIS技術(shù)可以對洪澇、旱澇等災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模擬和評估，為災(zāi)害防控提供預(yù)警和決策支持；在水質(zhì)監(jiān)測中，GIS技術(shù)可以對水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)進(jìn)行空間布局和優(yōu)化，方便監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和管理。

2.3 BIM技術(shù)

BIM（建筑信息模型）技術(shù)是一種數(shù)字化工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的工具，其可以利用三維模型和信息管理系統(tǒng)來集成工程的各種信息，實(shí)現(xiàn)工程的可視化和多方協(xié)同合作與信息共享。在現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)中，BIM發(fā)揮著重要作用。首先，BIM技術(shù)可以通過構(gòu)建數(shù)字化的三維模型，將水利系統(tǒng)的各種要素進(jìn)行集成和管理，以實(shí)現(xiàn)對水資源的全面掌控和智能化管理。其次，BIM技術(shù)提供了一種基于云平臺的數(shù)字化協(xié)同環(huán)境，使得水利系統(tǒng)涉及的各個(gè)專業(yè)，包括土木工程專業(yè)、水資源管理專業(yè)、環(huán)境保護(hù)專業(yè)等，可以在同一模型中進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維，從而有效減少信息孤島，提高協(xié)同溝通效率。再者，BIM技術(shù)可以為現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)提供智能化的決策支持。基于BIM模型，可以進(jìn)行水資源的模擬和優(yōu)化，包括水源利用、供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，以便在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段即進(jìn)行多方案比較和評估，幫助做出合理的決策。此外，通過BIM模型中嵌入的設(shè)備信息和維護(hù)手冊，還可以實(shí)現(xiàn)對水利設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、維護(hù)計(jì)劃、維修記錄等的管理和查詢，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的精細(xì)化管理和預(yù)防性維護(hù)，減少設(shè)備故障，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 遙感協(xié)同化技術(shù)

在現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)技術(shù)中，遙感協(xié)同化技術(shù)是一種應(yīng)用遙感技術(shù)與水利系統(tǒng)集成的先進(jìn)技術(shù)，其通過獲取遙感數(shù)據(jù)并與其他水利數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同分析、處理和應(yīng)用，可以提高水利管理和決策的效率和精確度。首先，遙感數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)、高精度地獲取水利系統(tǒng)的關(guān)鍵信息，例如水文、氣象、土地利用等數(shù)據(jù)，以幫助實(shí)現(xiàn)對水資源的精細(xì)監(jiān)測和管理。其次，遙感協(xié)同化技術(shù)可以將遙感數(shù)據(jù)與其他水利數(shù)據(jù)集成，形成多源、多層次、多時(shí)相的數(shù)據(jù)融合，從而更全面地了解水利系統(tǒng)的狀態(tài)和變化趨勢。此外，遙感協(xié)同化技術(shù)還可以通過遙感圖像的時(shí)空分析，提供水利系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和預(yù)測，幫助做出科學(xué)、合理的水利決策。

2.5 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)在現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)技術(shù)中亦具有重要應(yīng)用。云計(jì)算是一種通過網(wǎng)絡(luò)提供計(jì)算資源和服務(wù)的模式，其可以為智慧水利系統(tǒng)提供高效、靈活、可擴(kuò)展和可靠的計(jì)算平臺。首先，智慧水利系統(tǒng)需要處理大量的傳感器數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)通常具有大容量、高速率和多樣性的特點(diǎn)，需要強(qiáng)大的計(jì)算和存儲能力來進(jìn)行處理，而云計(jì)算可以提供彈性的存儲和計(jì)算資源，以便根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而滿足智慧水利系統(tǒng)在不同時(shí)期和不同場景下的數(shù)據(jù)處理需求。其次，智慧水利系統(tǒng)通常涉及多個(gè)地理位置和多個(gè)組織之間的數(shù)據(jù)交互和合作，云計(jì)算可以通過提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲和處理平臺，方便數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同處理，從而實(shí)現(xiàn)智慧水利系統(tǒng)各組織之間的數(shù)據(jù)集成、信息交流和協(xié)同決策，提高水資源管理的效率和水災(zāi)防控的響應(yīng)速度。再者，隨著水資源管理的復(fù)雜性和信息化水平的提升，智慧水利系統(tǒng)需要不斷地進(jìn)行功能擴(kuò)展和業(yè)務(wù)升級，云計(jì)算正可以提供靈活的計(jì)算和存儲資源，根據(jù)系統(tǒng)需求實(shí)現(xiàn)快速的擴(kuò)容和縮容，從而滿足系統(tǒng)在不同階段和規(guī)模下的計(jì)算需求。最后，水利系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的可靠性和安全性要求較高，涉及到用戶隱私、數(shù)據(jù)完整性和系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面，云計(jì)算可以通過多數(shù)據(jù)中心的分布式架構(gòu)和數(shù)據(jù)備份機(jī)制，有效地保障智慧水利系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高可靠性和持久性存儲。

結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括物聯(lián)傳感技術(shù)、GIS技術(shù)、BIM技術(shù)、遙感協(xié)同化技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等，通過對這些技術(shù)的合理、有效應(yīng)用，可以更好地實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)的智慧化運(yùn)行和管理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳家梅.智慧水利信息化系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用[J].黑龍江糧食,2022(09):76-78.

[2]姜紅軍.論現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐[J].中國新通信,2022,24(09):63-65.

[3]劉辰光.現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐[J].智能城市,2021,7(14):165-166.

作者介紹：梁禮永（1968-），男，江蘇徐州人，工程師，本科學(xué)歷，主要從事水利工程工作。通訊地址：徐州市銅山新區(qū)長江西路9-01號科技創(chuàng)業(yè)大廈八樓銅山區(qū)水務(wù)局，-mail:2359833068@qq.com