论物联网在现代水利应用的发展趋势

苗  旺

（徐州市云龙区水利局，江苏徐州  221000）

摘要：阐述了物联网在现代水利应用的趋势；介绍了物联网在现代水利中的应用原理及存在的问题；徐州市现代水利与物联网应用的探讨；物联网科技在水利中的应用；防洪预警信息化系统的建设设想。

关键词：物联网　水利现代化  应用原则  发展趋势

1  物联网在现代水利应用的趋势

江苏省人民政府近日出台关于加快水利改革发展推进水利现代化建设的意见，明确指出要全面建设更高水平的小康社会，率先基本实现现代化，必须切实加强水利基础设施建设，以水利现代化支撑和保障经济社会发展现代化。

在加强水利社会管理和公共服务能力建设方面，要积极增强水利科技支撑能力。健全完善水利科技创新体系，加强水利现代化基础研究和关键技术研发，加大现代水利先进技术引进和推广应用力度。加快水利信息化建设，全面实施“金水工程”，推进现代化通信技术、物联网技术、遥测遥感技术等在水资源管理、暴雨洪水监测预报、防洪抗旱指挥调度、水利工程运行管理等方面的应用，以水利信息化引领和带动水利现代化。

物联网在旱涝预警、水生态监测、水利工程设施监控、水资源监控、水土保持监测等领域具有广阔的应用，物联网技术将在感应、传输和业务计算与应用模式上，对水利事业产生巨大的影响。

目前江苏已经完成了以省水情中心为龙头，以各地水情分中心为节点，以光纤传输为主的水文信息化系统，太湖地区系统、大运河地区系统、沿海地区系统和沂沭泗地区系统――已基本覆盖了江苏省所有的344个省以上报汛的水文测报站，实现遥测的省以上报汛站共有站点256个，在此基础上各地水情数据均实现了自动化测报。

2  物联网在现代水利中的应用原理及存在的问题

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

具体来说，物联网的应用是通过三个层次来实现的：一个是感应网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现物的识别；二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网、通讯网和下一代互联网，实现数据的传输和计算；三是应用网络，即应用的处理和存储等输入输出控制终端，包括手机终端等。

要实现物联网在现代水利中的利用，关键视水利信息化建设的发展状况而定，当前水利信息化建设的热点是：

（1）旱涝预警：通过雨量计、水位计、蒸发仪、土壤含水监测仪、泥石流监测仪等多种传感器监测，然后在洪水、泥石流、干旱爆发前及时预警；

（2）水生态监测：总氮，总磷，营养盐（硝酸盐/亚硝酸盐/磷酸盐/硅酸盐）和氯化物等多种水质监测传感器，实现对水污染和生态环境的监控；

（3）水利设施监控：通过位移变形、渗压渗流、裂缝、应力应变等多种传感器，实现水利设施的监控；

（4）水资源调度：通过对水位、流量、水质等监测，利用闸、泵、阀等设施，控制水库、河道、供用水管网，实现风水期和缺水期的水资源调度；

（5）水利电子政务：水利内部的协同办公、政务审批等系统。

当前水利信息化建设还存在着诸多难点和困难：

（1）监测自动化程度低：雨水情、工情信息自动监测程度不高，部分监测手段技术难度大，水利工程的信息化控制水平较低；

（2）传输网络覆盖不够：点多面广，地处偏远，信息流量大，传输网络难以覆盖，通讯不畅，传输实效低；

（3）应用系统庞大复杂：信息量大，业务应用的理论模型边界复杂，海量计算，各应用系统涵盖内容多，业务相互交叉；

（4）信息共享不足：水利行业的行政区域管理模式，造成很多信息孤岛，难以实现全网资源共享。

3  徐州市现代水利与物联网应用的探讨

徐州市地处江苏省西北部，市区地形四面环山，中间低洼，形成了市区盆地地形。区内水系比较复杂，分属三个汇水区：故黄河汇水区、沂沭泗汇水区、奎睢河汇水区。近几年，徐州市域兴建了一大批防洪骨干工程，防洪保安能力得到了较大的提高。根据江苏省水利现代化建设要求，在水利管理中纳入物联网技术，将会对我市水利事业产生巨大的影响。

3.1积极搭建技术平台，推动物联网科技在我市水利中的应用

为了更好的建设水利信息控制系统，充分发挥物联网在现代水利中的应用，下面以防洪保安工程为例，对我市防洪预警系统进行简单的探讨。

徐州市与周边地区的防洪问题主要为鲁南地区4万多平方公里的来水。主要防洪河道有：京杭运河、故黄河、邳苍分洪道、沂河、沭河；主要滞洪区有：黄墩湖滞洪区。洪水灾害防御防治是以防为主，建立“洪水灾害预警系统”是一种行之有效的非工程性措施。这个系统的建立，将会在汛期发挥重要的作用，其全面的汛期监测、及时的预警预报，为汛情监视、灾害预警、决策会商、防汛指挥和预警通知、安全转移提供有效的技术手段，能有效的提升我市洪水灾害预警决策水平，提高预警指挥和预警发布的效率和有效性，结合严密的防汛责任机制，可大幅度的降低洪水灾害所造成的人员伤亡和财产损失。

3.2防洪预警信息化系统的建设设想

该系统基于江苏省水情中心和徐州市水利局信息中心现有先进指挥控制平台，利用物联网技术对洪水发生进行感知和智能调度，并实现相关业务数据的集中管理，建设一个具有智能感知、智能调度和智能管理能力的一体化综合管理及服务系统。

　　1.智能感知：构建基于物联网技术的先进感知系统，对境内河道的水流量、水位等水文指标实时监测；重点实时感知省界监测点洪水规模和程度；进行全程定位、跟踪和监控。

　　2.智能调度：构建双向可控的车船资源与人力的网络化信息交互与调度系统，包括防汛队伍的智能调度、人员疏散的智能调度以及水利管理人员与智慧水利信息中心之间的实时双向信息交互。

3.智能管理：将物联网技术与现有信息中心资源进行整合，扩充其智能化管理功能。对洪水流量、位置、水位、上游降水量的数据集中管理；结合地理信息系统的可视化动态用户界面；通过智能化的应急方案处置和处理闸、泵、阀的开闭；各站点设备传感系统数据的整合和集中管理，提高管理效率。

水利信息化系统结构图

采用四层模式进行管理，智能感知调度在最底层，负责信息的采集，包括水情、雨情等信息；收集到的信息通过互联网或gprs等手段传输至水利局现有的信息中心设备进行处理，而最高层，智能管理服务层则利用处理过的数据监控水情和防灾情况，以达到智能的目的。

水利信息化预警系统平台图

通过水利信息化的建设使物联网综合系统最终达到三大部分：一是防汛防旱指挥智能决策系统；二是水环境智能治理系统；三是水资源智能管理系统。

水利信息化平台与物联网的相互配合，解决了以下几个问题：

一是智能监测、智能预警、智能分析、科学决策：各级领导第一时间获悉全省、全市、全县实时防汛情况，通过对信息的分析，决策更加科学。

二是全省甚至全国“一盘棋”， 统筹设计、统筹安排：符合水利信息化从局部单一发展向整体全面推进转变的思路。

三是数据统一储存，全省资源共享，最大限度消除信息孤岛：符合从信息资源分散使用向共享利用转变的思路。

四是全省统一部署、维护、升级，极大的提高了系统的建设和管理水平：符合从片面强调建设向建管并重转变的思路。

五是控制中心可以分布在各级水利部门，物理中心却只需要一个：最大限度减少投资和运行成本，经测算各终端机构总体投资减少40％，软件投资减少70％。

目前我市防汛防旱智能决策系统的技术信息平台已基本建成，下一步将应用物联网技术进行提升和完善。水环境智能治理系统工程也将进行建设。通过物联网综合系统的建设，将全面提升我市防汛防旱决策指挥、水环境治理、水资源管理的信息化和智能化水平，实现智能感知、智能调度和智能管理，构建国内领先、国际一流的水利信息化体系，是应用先进的物联网技术治理水患、造福于民的一项创新工程。

参考文献：

［1］高科怡海高新技术发展公司江苏股份公司. “感知太湖 智慧水利” 物联网重点示范工程，2010.7.

［2］左仲元.物联网助力智能水利，2010.3.

［3］徐州市主城区河道蓝线专项规划说明书.2007.

作者简介：苗旺，男，徐州市云龙区水利局工程科，工程师。