现代智慧水利系统技术的应用研究

梁礼永，陈刚

（江苏省徐州市铜山区水务局，江苏徐州 铜山221116）

摘  要：现代智慧水利系统的建设离不开一系列先进科学技术。本文首先对现代智慧水利系统进行了简介，然后结合实际，分析了现代智慧水利系统的关键技术及应用，希望有助于促进我国水利事业的发展。

关键词：智慧水利系统；水利系统技术

水利事业的发展离不开各种科学技术的支持，而现代智慧水利系统正是一种集成应用多种先进科学技术的水利管理系统。基于该系统，能够优化水资源配置，提高水资源利用效率，改善水环境，减少水资源浪费，实现水资源的可持续利用。

1 现代智慧水利系统简介

现代智慧水利系统是指基于信息技术、传感器技术、物联网、云计算等先进科学技术，对水资源的监测、管理、调度和利用进行综合优化和智能化管理的先进水利管理系统。现代智慧水利系统可以帮助水利管理部门、水务企业和农田灌溉管理者等实现对水资源的高效利用、合理调度和科学管理，从而提高水资源利用效率，保障水资源的可持续发展。

2 现代智慧水利系统的关键技术及应用

2.1 物联传感技术

物联传感技术作为现代智慧水利系统的核心技术之一，可以为系统提供高效、精准的数据采集、传输和处理能力。首先，通过在水利设施中布置各类传感器，如流量传感器、水质传感器、温度传感器等，可以实时采集水资源的各项指标数据，并通过物联网技术将这些数据传输到中央控制中心。中央控制中心可以对相关数据进行实时分析和处理，通过监测水资源的状态和趋势，及时做出相应的决策和调控措施，以提高水资源的利用效率。其次，传感器通过物联网技术与中央控制中心相连，可以实现对水利设施的远程监控和控制。例如，可以通过远程控制阀门、泵站等设施，实现对水流的调度和控制，从而提高水资源的利用灵活性和效率。同时，物联传感技术还可以实现对设施的远程巡检和故障诊断，提前预警设备的异常情况，减少设备故障对水利系统正常运行的影响。再者，基于物联传感技术，通过对大量水资源数据进行采集和分析，可以实现对水资源的精细化管理。例如，可以通过监测地下水位、土壤湿度、气象条件等数据，实现对灌溉的精确控制，避免水资源的浪费和过度使用；还可以通过对水资源数据进行建模和预测，为水资源的合理配置和管理提供科学依据。最后，物联传感技术还可广泛应用于水环境监测和污染治理。通过在水体中布置水质传感器、溶解氧传感器等传感器，可以实时监测水体的pH值、溶解氧含量、浊度等水质参数以及水体中的污染物排放情况，以便及时了解水环境状况，及早发现和应对潜在的水污染问题。

2.2 GIS技术

在现代智慧水利系统中，地理信息系统（GIS）技术发挥着重要的作用。GIS技术是一种将地理信息与数据库相结合的技术，其可以对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析和可视化处理，为水利系统的管理和决策提供有力的支持。首先，通过GIS技术可以对水利系统中的水资源、水文气象、地形地貌等空间数据进行数字化采集和存储，形成空间数据库，以为系统的后续分析和应用提供可靠的数据基础，并方便水利系统的信息化管理。其次，通过GIS技术可以对水利系统中的空间数据进行管理，包括数据的整合、更新、查询和共享，同时对空间数据进行多维分析、模型模拟、空间关联等操作，从而提取出隐藏在数据中的有价值信息，为系统的决策支持提供科学依据。再者，GIS技术还可应用于水资源管理、水灾风险评估、水质监测等方面。例如，在水资源管理中，GIS技术可以对水源地、水库、灌溉区等进行空间分析，优化水资源的配置和利用方式；在水灾风险评估中，GIS技术可以对洪涝、旱涝等灾害风险进行模拟和评估，为灾害防控提供预警和决策支持；在水质监测中，GIS技术可以对水质监测站点进行空间布局和优化，方便监测数据的采集和管理。

2.3 BIM技术

BIM（建筑信息模型）技术是一种数字化工程设计、施工和运维的工具，其可以利用三维模型和信息管理系统来集成工程的各种信息，实现工程的可视化和多方协同合作与信息共享。在现代智慧水利系统中，BIM发挥着重要作用。首先，BIM技术可以通过构建数字化的三维模型，将水利系统的各种要素进行集成和管理，以实现对水资源的全面掌控和智能化管理。其次，BIM技术提供了一种基于云平台的数字化协同环境，使得水利系统涉及的各个专业，包括土木工程专业、水资源管理专业、环境保护专业等，可以在同一模型中进行协同设计、施工和运维，从而有效减少信息孤岛，提高协同沟通效率。再者，BIM技术可以为现代智慧水利系统提供智能化的决策支持。基于BIM模型，可以进行水资源的模拟和优化，包括水源利用、供水管网设计、排水系统设计等，以便在规划和设计阶段即进行多方案比较和评估，帮助做出合理的决策。此外，通过BIM模型中嵌入的设备信息和维护手册，还可以实现对水利设备运行状态、维护计划、维修记录等的管理和查询，从而实现设备的精细化管理和预防性维护，减少设备故障，提高系统的稳定性和可靠性。

2.4 遥感协同化技术

在现代智慧水利系统技术中，遥感协同化技术是一种应用遥感技术与水利系统集成的先进技术，其通过获取遥感数据并与其他水利数据进行协同分析、处理和应用，可以提高水利管理和决策的效率和精确度。首先，遥感数据能够实时、高精度地获取水利系统的关键信息，例如水文、气象、土地利用等数据，以帮助实现对水资源的精细监测和管理。其次，遥感协同化技术可以将遥感数据与其他水利数据集成，形成多源、多层次、多时相的数据融合，从而更全面地了解水利系统的状态和变化趋势。此外，遥感协同化技术还可以通过遥感图像的时空分析，提供水利系统的动态监测和预测，帮助做出科学、合理的水利决策。

2.5 云计算技术

云计算技术在现代智慧水利系统技术中亦具有重要应用。云计算是一种通过网络提供计算资源和服务的模式，其可以为智慧水利系统提供高效、灵活、可扩展和可靠的计算平台。首先，智慧水利系统需要处理大量的传感器数据、遥感数据和气象数据等，这些数据通常具有大容量、高速率和多样性的特点，需要强大的计算和存储能力来进行处理，而云计算可以提供弹性的存储和计算资源，以便根据实际需求进行动态调整，从而满足智慧水利系统在不同时期和不同场景下的数据处理需求。其次，智慧水利系统通常涉及多个地理位置和多个组织之间的数据交互和合作，云计算可以通过提供统一的数据存储和处理平台，方便数据的共享和协同处理，从而实现智慧水利系统各组织之间的数据集成、信息交流和协同决策，提高水资源管理的效率和水灾防控的响应速度。再者，随着水资源管理的复杂性和信息化水平的提升，智慧水利系统需要不断地进行功能扩展和业务升级，云计算正可以提供灵活的计算和存储资源，根据系统需求实现快速的扩容和缩容，从而满足系统在不同阶段和规模下的计算需求。最后，水利系统对数据的可靠性和安全性要求较高，涉及到用户隐私、数据完整性和系统稳定性等方面，云计算可以通过多数据中心的分布式架构和数据备份机制，有效地保障智慧水利系统数据的高可靠性和持久性存储。

结语

综上所述，现代智慧水利系统的关键技术包括物联传感技术、GIS技术、BIM技术、遥感协同化技术、云计算技术等，通过对这些技术的合理、有效应用，可以更好地实现水利系统的智慧化运行和管理目标。

参考文献：

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[2]姜红军.论现代智慧水利系统技术应用与实践[J].中国新通信,2022,24(09):63-65.

[3]刘辰光.现代智慧水利系统技术应用与实践[J].智能城市,2021,7(14):165-166.

作者介绍：梁礼永（1968-），男，江苏徐州人，工程师，本科学历，主要从事水利工程工作。通讯地址：徐州市铜山新区长江西路9-01号科技创业大厦八楼铜山区水务局，-mail:2359833068@qq.com