引論：我們?yōu)槟砹?篇智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)研究范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

0引言

隨著全球自然環(huán)境問(wèn)題的日趨嚴(yán)峻，人與自然之間關(guān)系的和諧處理，自然資源的合理開發(fā)、利用和保護(hù)等，成為當(dāng)前人類社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。水是人類生命之源，也是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源，從某種程度而言，人類社會(huì)的發(fā)展史就是一部水利開發(fā)史。從工業(yè)時(shí)代開啟以來(lái)，人類對(duì)于水資源開發(fā)利用的需求急劇上升，并在此過(guò)程中對(duì)水環(huán)境、水生態(tài)造成巨大破壞和污染，全球水資源、水環(huán)境面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，加強(qiáng)水資源保護(hù)，轉(zhuǎn)變水資源開發(fā)利用模式，成為解決當(dāng)前水資源可持續(xù)開發(fā)利用和水環(huán)境平衡穩(wěn)定問(wèn)題的關(guān)鍵。智慧水利是在IBM“智慧地球”理念下提出的一種水利領(lǐng)域新型發(fā)展模式，是基于信息化、智能化的一種水利發(fā)展高端形態(tài)。中國(guó)是水資源相對(duì)短缺的國(guó)家，尤其是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展對(duì)水資源的消耗巨大，資源供給與需求之間的矛盾比較突出，同時(shí)水環(huán)境污染問(wèn)題、水災(zāi)水患等問(wèn)題也比較嚴(yán)重，智慧水利發(fā)展對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)意義重大。從水利信息化到水利智能化再到水利智慧化，中國(guó)智慧水利發(fā)展在國(guó)家水利部行政管理部門、科研院所、流域機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)的大力推動(dòng)下不斷加速，正在成為水利行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要突破口。2021年全國(guó)水利工作會(huì)議要求全面提升智慧水利建設(shè)水平，《人民論壇》研究推進(jìn)智慧水利系統(tǒng)建設(shè)，智慧水利在水利事業(yè)發(fā)展中的戰(zhàn)略價(jià)值和意義突顯。基于文獻(xiàn)研究，就當(dāng)前智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀和一些關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行探討，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供一些參考與借鑒。

1智慧水利的概念和內(nèi)涵

1.1智慧水利的基本概念

智慧水利是在“智慧地球”概念基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的一個(gè)子概念，是水利領(lǐng)域基于新一代信息技術(shù)從數(shù)字化、智能化到智慧化的發(fā)展過(guò)程，是水利信息化的高級(jí)階段。IBM“智慧地球”概念，是從智慧型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)入手，將傳感或感應(yīng)裝置嵌入到各種人類賴以生存、生活的基礎(chǔ)設(shè)施中，如輸用電設(shè)備和線路、交通基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸工具、橋梁大壩以及供水系統(tǒng)設(shè)備等，然后將這些具備了傳感功能的物體或設(shè)備相互連接，形成一種“物聯(lián)網(wǎng)”。在此基礎(chǔ)上，再將這種“物聯(lián)網(wǎng)”與以計(jì)算機(jī)為載體的“互聯(lián)網(wǎng)”相融合，形成人與物兩個(gè)系統(tǒng)間的信息聯(lián)通。從某種程度來(lái)說(shuō)，智慧水利屬于“智慧地球”大系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，是以水利領(lǐng)域新一代信息技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)構(gòu)建的一種高度智能化的水利信息管理系統(tǒng)。

1.2智慧水利的內(nèi)涵

智慧是一個(gè)十分抽象的概念，一般特指生物所具有的自主性、創(chuàng)造性的思維活動(dòng)能力。所謂智慧地球、智慧水利就是將人的這種思維活動(dòng)能力映射賦予了這些特定對(duì)象，通過(guò)技術(shù)手段來(lái)使之更接近于人的思維特征。智慧水利就是利用了新一代信息技術(shù)如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及人工智能等，使水利對(duì)象在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的信息能夠被自動(dòng)感知、記憶、存儲(chǔ)和分析判斷，并通過(guò)數(shù)據(jù)信息的廣泛共享和集中管理，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的資源整合，進(jìn)而為水利業(yè)務(wù)提供更為精準(zhǔn)、專業(yè)的智能分析和泛在服務(wù)，全面提升水利管理和決策的水平。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，智慧水利的內(nèi)涵主要包括以下幾個(gè)方面的特征：一是要具備對(duì)水利對(duì)象全要素的感知能力。能夠全面感知到水利對(duì)象的各種狀態(tài)指標(biāo)是智慧水利的基本特征。地面監(jiān)測(cè)站、衛(wèi)星遙感及無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)等構(gòu)成的空天地一體化監(jiān)測(cè)感知體系，是實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型水利對(duì)象進(jìn)行全要素感知的基礎(chǔ)。二是水利物聯(lián)網(wǎng)的形成以及與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合。水利物聯(lián)網(wǎng)的形成是智慧水利的重要特征之一，不但要將各種類型的水利對(duì)象聯(lián)通形成網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)要與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)各種物的數(shù)據(jù)的全面整合以及和互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的互聯(lián)互通。三是水利信息跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)分享和資源整合。水利系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜、龐大的綜合性系統(tǒng)，智慧水利應(yīng)具備跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息分享和整合能力，才能在更高層次和更大空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效、智能的數(shù)據(jù)分析和挖掘，進(jìn)而為水利業(yè)務(wù)提供更為全面、精準(zhǔn)的信息服務(wù)支持。四是能夠通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)具備解決復(fù)雜水利問(wèn)題的能力，能夠結(jié)合水利水文專業(yè)模型與知識(shí)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景式態(tài)勢(shì)智能推演，為水利決策提供科學(xué)依據(jù)。

2智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)家對(duì)于水利信息化建設(shè)一直都十分重視，從“十五”開始，水利部便對(duì)水利信息化建設(shè)進(jìn)行了總體部署，多年來(lái)在水利信息化建設(shè)方面所取得的成果，為智慧水利的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。早在2003年，水利部就發(fā)布了第一部全國(guó)性的水利信息化發(fā)展規(guī)劃，即《全國(guó)水利信息化規(guī)劃（“金水工程”規(guī)劃）》，為在全國(guó)水利系統(tǒng)開展水利信息化建設(shè)提供了指引和統(tǒng)籌安排。此外，《水利信息化頂層設(shè)計(jì)》《水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計(jì)》《水利網(wǎng)絡(luò)安全頂層設(shè)計(jì)》等智慧水利發(fā)展綱領(lǐng)性文件，在防汛抗旱、水資源管理及水土保持等細(xì)分領(lǐng)域?qū)嵤┑男畔⑾到y(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)性文件，都有力地推動(dòng)了水利信息智慧化建設(shè)。截止目前，水利系統(tǒng)在信息采集和工程監(jiān)視方面的建設(shè)成果顯著，省級(jí)水利信息采集點(diǎn)全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)超50萬(wàn)個(gè)，縣級(jí)水利信息視頻監(jiān)視點(diǎn)建設(shè)超12萬(wàn)個(gè)，其中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享接入的采集點(diǎn)、視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)規(guī)模達(dá)到了10萬(wàn)個(gè)以上；全國(guó)省、市、縣三級(jí)約90%以上的水利部門在水利業(yè)務(wù)方面實(shí)現(xiàn)了聯(lián)通，形成了全國(guó)性的水利業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)；在水利通信方面形成了衛(wèi)星通訊設(shè)備、衛(wèi)星短報(bào)文傳訊站等多通道通信體系；水利部基礎(chǔ)設(shè)施云，縣級(jí)以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器不斷擴(kuò)容等，都使得水利數(shù)據(jù)計(jì)算存儲(chǔ)能力不斷增強(qiáng)。近年來(lái)數(shù)字水利向智能水利、智慧水利加快了發(fā)展進(jìn)程，積極探索新一代信息技術(shù)在水利領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)智慧水利快速發(fā)展。如浙江臺(tái)州智慧水務(wù)建設(shè)工作，無(wú)錫利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)太湖水質(zhì)、藍(lán)藻、湖泛等進(jìn)行智能感知，實(shí)現(xiàn)藍(lán)藻打撈及運(yùn)輸車船的智能調(diào)度。浙江舟山應(yīng)用大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)；上海市構(gòu)建的雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)、積水自動(dòng)監(jiān)測(cè)采集網(wǎng)；《江西省智慧水利建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃》等建設(shè)實(shí)踐。

3智慧水利建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1高精度、低成本物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)是智慧水利發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)支撐技術(shù)之一。水利系統(tǒng)擁有十分龐大、復(fù)雜的運(yùn)行體系，水利對(duì)象復(fù)雜多樣，要實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，對(duì)傳感技術(shù)提出了較高的要求，很多水利對(duì)象所要感知的性能指標(biāo)和參數(shù)不僅包括一些常規(guī)項(xiàng)如溫度、濕度、位置變化等，還包括一些特殊的性能指標(biāo)如強(qiáng)度、濃度等，這使得傳感器的種類及應(yīng)用精度成為關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。就目前來(lái)說(shuō)，智慧水利的主要應(yīng)用場(chǎng)景包括了城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、河湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水工建筑安全監(jiān)控、洪旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警等，水利對(duì)象感知所涉及到的傳感器類型包括了溫度傳感器，濕度傳感器、水位傳感器、壓力傳感器等。一些水利對(duì)象感知所要求的傳感精度并不是很高，如使用場(chǎng)景十分廣泛的液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等，目前基本能夠?qū)崿F(xiàn)低成本大范圍的應(yīng)用；但在一些應(yīng)用場(chǎng)景中卻涉及感知精度要求較高且感知類型較為特殊的水利對(duì)象，這些傳感器一般應(yīng)用于精密測(cè)量，造價(jià)高昂，大面積應(yīng)用尚難以做到低成本和高精度的平衡。

3.2大數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和挖掘技術(shù)

基于水利領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)深度融合的智慧水利，水利業(yè)務(wù)各項(xiàng)工作開展必將產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和分析挖掘技術(shù)，是智慧水利發(fā)展所面臨的關(guān)鍵技術(shù)。水利系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括三個(gè)方面，即人、物和環(huán)境。人的數(shù)據(jù)主要是指人在水利各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，包括經(jīng)濟(jì)信息、管理信息等；物的數(shù)據(jù)主要是指自然或非自然的水利對(duì)象如水利基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備等在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息；環(huán)境數(shù)據(jù)則主要是指影響水利對(duì)象狀態(tài)的各種自然環(huán)境數(shù)據(jù)和人工環(huán)境數(shù)據(jù)，如氣象數(shù)據(jù)、流域地質(zhì)和水文數(shù)據(jù)、水體生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)等。所謂智慧水利是在對(duì)水利系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍采集的基礎(chǔ)上進(jìn)行的傳輸、存儲(chǔ)和分析處理，進(jìn)而提高水利治理的智能化水平。對(duì)水利對(duì)象的透徹感知是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)大范圍、大規(guī)模采集的基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和分析處理則是實(shí)現(xiàn)水利自動(dòng)化、智能化、智慧化管理的核心所在。目前，國(guó)家智慧水利在構(gòu)建全面透徹的空天地一體化感知網(wǎng)絡(luò)方面取得了有效進(jìn)展，但在確保感知水利大數(shù)據(jù)高效傳輸和安全存儲(chǔ)，大數(shù)據(jù)分析處理必需的存儲(chǔ)和算力研究還有待進(jìn)一步的技術(shù)突破。

參考文獻(xiàn)：

［1］連彬，魏忠誠(chéng)，趙繼軍.智慧水利關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究綜述［J］.水利信息化，2021（5）.

［2］蔡陽(yáng).智慧水利建設(shè)現(xiàn)狀分析與發(fā)展思考［J］.水利信息化，2018（4）.

［3］張大富，韓留生，孫廣偉，等.融合水利水文專業(yè)知識(shí)的智慧水利關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.科學(xué)與管理，2020，40（5）：106-110.收稿日期：2022-11-26

作者:陳繼明 單位:江西省宜春市袁錦水利工程服務(wù)中心