倪建軍：智慧水利：水利跨越式發展的重要路徑

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智慧水利是智慧城市發展的必然產物，是體現城市管理現代化水平的標誌之一，也是保障國計民生的重要技術手段。智慧水利的實施，能夠推動水利系統的信息化建設，提高水利信息化水平，實現水利部門對水資源的實時監測和管理，實現水資源的合理開發、優化配置、有效保護和高效利用，同時也能有效提高水利部門的管理效率和社會服務水平。

吳冠中

智慧水利：水利跨越式發展的重要路徑

文 / 倪建軍

智慧水利是智慧城市發展的必然產物，是體現城市管理現代化水平的標誌之一，也是保障國計民生的重要技術手段。智慧水利的實施，能夠推動水利系統的信息化建設，提高水利信息化水平，實現水利部門對水資源的實時監測和管理，實現水資源的合理開發、優化配置、有效保護和高效利用，同時也能有效提高水利部門的管理效率和社會服務水平。

當前，我國智慧水利建設發展迅速。江蘇、浙江、福建、山東等地紛紛開展智慧水利項目建設，取得了顯著成效。

本期約請河海大學物聯網工程學院教授、博士生導師倪建軍，談談智慧水利的相關問題。

一、我國智慧水利建設發展迅速

Q

推動互聯網、大數據、雲計算、衛星遙感、人工智慧等高新技術與水利業務深度融合，是當前水利發展的重要方向。我國智慧水利發展現狀和前景如何？

A

智慧水利是水利信息化發展的新階段，是智慧地球、智慧城市理念在水利行業的延伸，可以用一個簡單的理論公式來表達，即「智慧水利=物聯網+人工智慧+水利應用」。當前，我國江蘇、浙江、福建、山東等地紛紛開展智慧水利項目建設，智慧水利建設發展迅速，主要表現為：

水利信息化工作穩步推進、成果顯著。在基礎設施建設方面，目前已建成了連接全國各流域機構和各省(直轄市、自治區)的實時水情信息傳輸廣域網,建成新一代水利衛星通信系統並投入運行，基層水利部門也都基本完成相應樞紐和閘站的自動化改造工作等。在基礎資料庫建設方面，各流域各省(直轄市、自治區)的水文資料庫和國家級水利政策法規資料庫、水利空間資料庫、全國水土保持資料庫、全國農田灌溉發展規劃資料庫、全國防洪工程庫和全國蓄滯洪區社會經濟信息庫等大多已初步建成，有些正在建設中。在專項業務應用系統建設方面，包括國家防汛抗旱指揮系統、水利電子政務信息系統、水資源管理決策支持系統、水土保持監測與管理信息系統、水質監測與評價信息系統、全國水利工程管理信息系統、全國農村水利水電及電氣化管理信息系統、水利信息公眾服務系統、全國水利規劃設計管理信息系統和水利數字化圖書館在內的十大水利重點業務應用系統目前已基本完成，並在不斷完善中。

感測網、雲計算、移動互聯等物聯網技術得到大量應用。在感測技術、雲計算和移動互聯網發展的推動下，全球物聯網進入實質性應用階段。物聯網技術的興起，給水利信息化建設提供了一個很好的契機，我們通常把這些物聯網技術在水利行業的具體應用稱為「水聯網」。水聯網將有助於進一步提高水利信息化水平，提升水利數字化程度，更好地服務流域城鄉供水、水生態環境保護與修復、防汛抗旱減災及水資源管理等，並最終將傳統水利向現代化、智能化推進。在感測網方面，目前，感測網路在我國水利行業廣泛應用，涉及工程安全、防汛抗旱、水文水質、水土保持、農田水利等各個方面，已初步形成從感測器到二次採集設備、網路設備、中央監控設備的研發、封裝、測試、生產、應用和系統集成的完整產業鏈條。雲計算是一種基於互聯網的新型計算與服務範式，從技術層面上講，雲計算基本功能的實現取決於兩個關鍵因素，一個是數據的存儲能力，另一個是分散式的計算能力。採用雲計算技術，可以為技術密集和問題複雜的水利行業提供一種全新思路和方法。當前，我國水利行業也開展了對雲計算的研究和應用，並且取得了一些成果，如基於雲計算的防汛防旱信息集成平台、基於雲計算的水利工程視頻監控系統等，但云計算數據規範、雲計算安全等方面還有待進一步提高。移動互聯網作為移動通信和互聯網的結合體，是一種通過智能移動終端，採用移動無線通信方式獲取業務和服務的新興業務，包含終端、軟體和應用三個層面。移動互聯網可以克服水利行業在管理方面存在的空間、時間層面的阻礙，是解決現場性、突發性、不確定性等水利日常工作的最佳解決方案。目前，水利行業已經開始接受並逐步普及移動互聯網技術，例如水利行業可以直接與QQ、微信、APP、網站和智能手機建立雙向通信，以提高服務質量，提醒用戶可能發生的洪澇災害、旱情、雨情、水情、水質等情況。移動智能終端還可以直接作為信息獲取的手段，進行河湖巡查、突發事件實時上報等，能極大地提高信息傳遞的時效性和可靠性，對推動智慧水利建設具有重要意義。

智能感知、數據挖掘、智能決策等人工智慧技術在水利行業嶄露頭角。人工智慧（Artificial Intelligence，縮寫為AI）是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，主要研究內容包括機器感知、機器學習、機器思維和機器行為四大領域。目前水利行業開始嘗試使用人工智慧技術來提高水利現代化水平，從而進行更透徹的感知、更全面的互聯互通以及更高層次的智能化。在防洪調度方面，人工智慧技術應用最早，主要是進行洪水的智能預報，以及優化調度等。在水利行業其他方面，人工智慧技術也開始有所應用，如基於人工神經網路的水污染趨勢智能預測、基於模糊推理的大型水利機械智能故障診斷、基於智能機器人的水下大壩自動探測，等等。隨著人工智慧技術本身的發展以及智慧水利對智能性要求的不斷提高，人工智慧在水利行業的應用將會越來越多，並發揮更大作用。

二、我國智慧水利在發展過程中面臨瓶頸

Q

當前，我國智慧水利在發展過程中面臨著哪些瓶頸？

A

當前，我國智慧水利建設雖然取得了很大進展，但是在發展過程中面臨著許多問題和瓶頸，有些是體制和觀念層面的問題，有些是技術層面的問題，主要體現為以下幾個方面：

標準與規範問題：包括通訊標準不統一、數據格式不規範、設備介面不統一，等等。這些嚴重影響了水利行業數據共享、資源共享以及雲計算、大數據等新技術的進一步應用。

技術問題：智慧水利涉及的很多核心技術目前還在探索中，特別是人工智慧技術，其本身尚處於發展和簡單應用階段。如何將人工智慧技術與水利行業的需求深度融合，這方面的研究還不夠。

人才問題：水利行業專門人才與大數據、物聯網、人工智慧等現代信息技術的複合型人才嚴重缺乏。

安全問題：智慧水利是建立在信息網路基礎設施上的，其特點是平台的開放性、共享性，因此其基礎是安全，包括通訊安全、數據安全、系統穩定等均需要考慮。目前，人們對這些安全問題的重視還不夠。

體制與觀念問題：智慧水利需要通過建立開放、包容的共享平台，促進不同部門、系統之間的信息共享和協同作業，進而實現及時、科學的決策和預測。目前由於觀念、體制等問題，水利行業內部不同部門、水利行業與其他行業之間缺乏合作機制，信息孤島依然存在，信息資源整合與共享問題尚未得到很好解決。

三、破解智慧水利發展瓶頸應從五方面入手

Q

智慧水利是提升水資源管理和公共服務能力、保障水利可持續發展的有力工具，也是大幅提升水資源效能的必然途徑。應從哪些方面破解上述瓶頸，以推動水利信息化平穩健康發展？

A

針對上述智慧水利發展過程中遇到的瓶頸，如果要突破，需從以下幾個方面著手：

鑒於目前的資金、技術、人才瓶頸，智慧水利建設不宜一開始就把面鋪得過大，或者進行超出水利系統現有能力的盲目建設，防止不顧水利行業的發展規律急於求成的思想滋生。應注重提高質量，優先支持經濟實力強、信息化基礎好的部門與地區，進行智慧水利的試點，起到帶頭示範的作用。水利行業也可以嘗試通過實施應用服務供應商（application service provider,簡稱「ASP」）服務外包來獲得各種信息應用服務。ASP模式可以集中為搭建智慧水利平台提供所需要的所有網路基礎設施及軟體、硬體運作平台，負責所有前期的實施、後期的維護等一系列服務，使得政府無需購買軟硬體、建設機房、招聘IT人員，只需前期支付一次性項目實施費和定期的ASP服務費，即可通過互聯網享用信息系統。同時ASP服務商會通過一定的技術措施保證數據的安全性和保密性，在效果上與自建平台基本沒有什麼區別，投資成本小，風險係數小，尤其適合基層水利系統的信息化建設。採用ASP模式需要注意數據安全、信息保密等問題。

人才是基礎，要發展智慧水利，需要加強人才培養與智力引進，提高水利行業從業人員，特別是基層水利員工的待遇，這樣才能留住人才、吸引人才，這是一個系統工程，需要政府的頂層設計、統籌和水利院校的長遠規劃。

加大核心技術研發投入，把握智慧水利未來發展方向，圍繞應用和產業急需，著力突破核心晶元、軟體、儀器儀錶等基礎共性技術，加快水利感測器網路、智能終端、大數據處理、智能分析、服務集成等關鍵技術研發。只有加強關鍵技術領域的自主研發，突破核心技術，並加強相關技術集成創新，才有可能建設自主可控的智慧水利。

進一步完善水利行業數據規範和數據標準，建立資源共享的信息架構，用於描述支持業務流程運行中信息與數據交換共享的數據標準，提供信息標準化描述和組織的模型。搭建公共信息平台,統一各涉水管理部門的軟體、介面和標準體系。同時，要密切關注水聯網安全問題以及雲計算平台整合等問題。

要敢於打破傳統思維方式。發展智慧水利，要具備互聯網思維，消除一切制約創新的環節，打破傳統水利壁壘，轉變水利行業中那些不適合智慧水利發展的落後理念，加快推進水環境、水上交通、水利工程建設等水利行業內部各部門之間的深度融合，協調水利行業與農業、氣象、環保、能源、城市管理等其他各部門之間的跨界融合。通過建立體制機制架構體系，確保高品質的智慧水利頂層設計和規劃，進一步完善智慧水利建設項目的評估指標體系，構建集成化的信息平台，減少重複投資，增加信息共享的能力，優化服務過程。

四、智慧水利對於推動河長制、

湖長制工作具有重要意義

Q

您認為，智慧水利對於推動河長制和湖長制工作具有哪些意義？

A

全面推行河長制和湖長制，以保護水資源、防治水污染、改善水環境、修復水生態為主要任務，全面建立省、市、縣、鄉四級河長、湖長體系，構建責任明確、協調有序、監管嚴格、保護有力的河湖管理保護機制，為維護河湖健康生命、實現河湖功能永續利用提供製度保障。智慧水利作為水利信息化的高級發展階段，對於推動河長制和湖長制工作具有以下幾個方面的重要意義：

提供全方位技術支撐。在充分利用現有水利信息化資源的基礎上，以服務為導向，以數據為驅動，以業務為核心，構建河長制、湖長制信息綜合應用系統，支持省、市、縣、鄉、村五級管理需求，實現河湖管理集成化、精細化、智能化、移動化，並藉助智慧水利中智能信息感知、大數據挖掘、智能決策等高新技術，實現水質自動評價、水污染趨勢預測預警、岸線動態變化智能分析等，打造「智慧化」河長制、湖長制信息平台，為全面推行河長制、湖長制提供全方位技術支撐。

提高公眾對河長制、湖長制認知度，擴大影響。充分體現互聯網思維的「共享性、開放性、網路化、便操作」等特徵，建立流域與區域之間、地區之間、行業領域之間的業務處置支撐與議事協調機制，充分調動公眾的參與積極性，打造「互聯網+河長制」和「互聯網+湖長制」信息化平台。

打造智慧水利平台，充分利用各種媒體，對河長制、湖長制所取得成果進行多方位綜合展示，擴大影響，進一步推動河長制、湖長制工作。

有助於進一步解放思想、提高管理效率。智慧水利與河長制、湖長制可以說是一件事情的兩個方面，其目的都是為了能更好地解決我國的水問題。河長制、湖長制從頂層設計上為智慧水利的建設提供了制度保障。反過來，智慧水利的實施，有助於進一步解放思想，實現信息的共享和跨部門間的協作等，從而徹底改變目前水利管理的運作方式，從真正意義上實現水資源綜合利用和管理。通過雲計算、大數據等高新技術應用，可以為政府、企業和個人提供高效、便捷的業務應用，為河長制、湖長制的工作推進提供動力。

原文載於《現代水利周刊》第4167期

感謝作者對本公眾號的授權

本文僅作學習交流之用

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編輯：鍾柳依

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