基于信息化技术的智慧水利应用及其发展研究

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基于信息化技术的智慧水利应用及其发展研究

发布时间:2023-03-06T01:24:12.652Z 来源: 《中国建设信息化》2022年第20期第10月 作者: 朱晔

[导读] 云计算、北斗卫星、5G、大数据、物联网、人工智能技术与涉水领域不断融合,推动

朱晔

贵州省水利投资(集团)有限责任公司 贵州省 贵阳市 550000

摘要:云计算、北斗卫星、5G、大数据、物联网、人工智能技术与涉水领域不断融合,推动水利发展向数字化、网络化、智能化转变的技术条件已经具备。国家十四五规划纲要明确提出‘构建智慧水利体系,以流域为单元提升水情测报和智能调度能力’的要求。水利部高度

重视智慧水利建设,用数字赋能水利治理体系和治理能力现代化建设。提出以数字化、网络化、智能化为主线,以数字化场景、智慧化模

拟、精准化决策为路径,全面推进算据、算法、算力建设,加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。目前,与水利高

质量发展需求相对照,智慧水利在数字化、网络化、智能化等方面存在明显短板和薄弱环节,要加强先进技术的应用,提高智慧水利的实

用价值。本文就基于信息化技术的智慧水利应用及其发展展开详细探究。

关键词:信息化技术;智慧水利;技术应用

引言

目前,中国人口居世界第一,但人均用水量比世界平均水平低1/3。此外,我国水资源时空分布不均,跨流域调水成为现价段主要任务,根据水资源流域的复杂性对水资源进行有效调控,以实现可持续发展战略。将现代科学技术与水利信息相结合,是落实水利业务需

求、补短板和强监管的重要抓手,是水利管理业务优化升级的内在驱动,是水利业务管理模式创新的关键因素,是推进管水治水现代化的

客观要求。将智慧水利贯穿于防洪减灾、水资源配置、水工程管理、水环境保护与水管理服务等生产实践活动,有助于促进水利管理能力

和公共服务能力的提升,推进水利事业的可持续发展,实现水资源的有效管理和合理配置,因此建立完善的智慧水利系统迫不及待。

1 智慧水利建设意义

智慧水利系统研究已成为我国数字化建设的重要组成部分,这是国家对水利新发展的要求,是水利高质量发展面临的新挑战,是水利建设过程中遇到的新问题。中国水利行业始终贯彻“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水方针,通过智慧水利建设提升水利

全面数字化、信息网络化、智能化水平。现阶段,水利基础感知设施覆盖范围严重不足、监测要素不全、技术手段不够先进,网络安全防

护能力不强,工控网体系建设不全,水库闸门依然以现地控制为主,雨水情预报模型以集中式、经验性模型为主,预警能力不足,支撑决

策精准化程度不高。因此,构建以数字孪生流域建设为核心的智慧水利系统,“2+N”水利智能业务应用体系是中国水利十四五重点目标。建

设以物理流域为单元、时空数据为底座、水利模型为核心、水利知识为驱动,对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程进行数字映

射、智能模拟、前瞻预演,与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化,实现对物理流域的实时监控、及时发现问题、快速响应、优

化调度的新型基础设施和预报、预警、预演、预案的水利智慧工程。提高水资源的利用率、水工程的效果、效益以及工作效率,有效保护

水资源与水环境,防汛抗旱减灾,实现人水和谐。

2 基于信息化技术的智慧水利应用

2.1 水资源预测

水资源预测要以气象、水文预报、大数据、云计算相结合为手段,应用测站实时数据、卫星遥感及气象雷达、GIS地理地图,数字高程模型等高新技术,和先进算法进行模拟计算。水资源预测的计算方法应考虑多个方面,如水循环水分配和水资源调节的全过程,数据应该

建立统一标准,对数学模型参数进行管理和存储,实现数据统一管理和非结构化模型集成。我们需要进一步提高对水资源的预测能力和预

测的精准度,进一步满足水市场的需要,为用户精准推送,增强对水资源的全程监控和感知能力,提高水资源的效能和利用率。

2.2 水资源管理

(1)水资源调度,在水利信息技术的支持下,水资源管理逐渐现代化和智能化,确保水资源调度更加规范。与传统的水资源调度相比,信息技术可以借助卫星定位、模拟技术和遥感技术模拟和计算水资源的配置,最终形成最优的水资源配置方案,不仅可以减少人力、

物力等资源的消耗,还可以提高水资源的配置效率。(2)精细化管理。水利信息技术的应用是提高水资源管理精细化水平的重要途径。信

息技术的应用可以保证水利工程的高效运行,同时促进水资源管理更加精细化。基于水利信息技术的水资源管理系统可以保证这种精细化

管理的全面实施,因为信息技术可以科学地细分水资源管理的内容,例如:水资源调度、了解降水量、水位以及地下水情况、水资源监控

等。同时精细化的管理模式也是促进水资源管理质量提升的关键。

2.3 城市防洪

(1)智能预测。以气象部门预测的降水、蒸发、径流等历史数据的多渠道水文数据信息为基础数据,通过对数据的高质量筛选和综合各种信息的相关条件,综合考虑模拟算法,实现对各种因素影响下复杂情况的智能监测和预测,实现水利工程的精准细分。(2)智能预

警。智能预测中的工程演算可以更有效和准确地检测风险事件,并提前分析水安全事故。通过智能信息模拟,我们可以直观、系统地分析

安全事故的规律,为事故的量化、影响因素和影响范围提供更系统的依据。确保预警信息的准确性,实现危险和区域风险的准确预警。

(3)防洪数据中心。结合数字模拟预测预警系统的数据,建立共享的信息数据中心,实现模拟、计算和实时监控。提高水安全预测的时效

性,快速准确地确保预警的有效性,弥补了现阶段监测不足的短板。因此,建立防汛数据库,是推动科学管控的重要技术支持。

2.4 管道检查

定期检查城市排水系统管道非常重要,因为未发现的结构故障和其他故障(如接缝位移、裂缝等)可能会导致严重污染或洪水事件。这种检查通常通过记录监控视频,然后依靠人工分析来完成。这一过程耗时费力,基于工作人员的主观判断得出的结论并不可靠。我们可

以使用计算机视觉和机器学习方法自动分析监控视频并检测管道故障。通过图像处理,将监控视频中的图像进行处理并转换为合适的数

据,然后依靠随机森林方法使用该数据来检测故障。

3 智慧水利的应用发展

智慧水利应加快物联网、大数据、人工智能、模拟仿真等技术的推广应用,解决数据标准不统一、数据处理性能差、模型复用率不高、水利基础设施覆盖不足、水文预报模拟精度差、智能化手段不足等问题。实现水利工作的全面覆盖,包括水资源管理与配置、流域防

洪和水利业务应用三大主要建设内容。在水资源管理与配置的实践路径中,5G通信技术可以进一步推动水资源管理的数字化、精细化、场

景化应用,实现水资源配置场景的精准管理,增强水生态资源的应用效率。在流域防洪实践路径中,5G通信技术实现了各种数据的实时动

态传输和管理。通过搭建数字孪生平台,完善了流域防洪预警功能模块,生成了防御预警准备方案和决策,新一代通信技术的应用将水利

建设管理和施工引入了同一个维度,打破了两项工程之间的时空障碍,让水利业务应用可以形成多面一体的应用模型,切实达成水利业务

智能化发展。

结束语

综上所述,智慧水利不仅可以提高水资源的利用效率,还可以提升水资源的使用率。我们可以利用水资源预测云计算使水资源的时空分配更加科学,利用水资源管理精准输送技术寻找分配路径,降低负荷,智慧水利系统已经成为的提高水资源效能的重要方式。

参考文献:

[1] 马旺,江力,李姝倩.浅论“互联网+”智慧水利的研究与应用[J].通讯世界,2018(10):274-275.

[2] 刘陶.“互联网+”时代下智慧水利建设分析[J].现代信息科技,2017,1(06):119-120+122.