数字化信息化在水旱灾害防御能力建设的应用

许宁

（睢宁县尾水导流管理服务中心   睢宁  221200）

摘要:随着我国经济社会城镇化、工业化及产业化迅速发展使得水旱灾害防御工作面临着前所未有的挑战，在当前极端天气频发多变的情况下，极端天气导致的水旱灾害防御研究十分必要，利用智慧水利以及人工智能等现代化技术和手段，通过数字化信息化在水旱灾害防御能力建设的应用，着力有效防范化解水患安全风险，极大限度的降低灾害带来的生命和财产损失。

关键词：智慧水利；灾害防御；建设运用

1 概述

    近年来，极端天气影响我国公共安全的洪水灾害频发，特别是“河南郑州7.20特大暴雨”和“海河23.7”流域性特大暴雨洪水，极端天气导致的涉水灾害问题日益突出，在当前新形势下，须加强数字化信息化在水旱灾害防御能力建设应用，要以“信息全感知，网络全覆盖、控制全自动、分析全智能、管理全方位、工程全数字”要求，通过提高数字化信息化系统工程实时监控监测、发现问题、优化调度的运用，最终达到风险提前发现、预警提前发布，方案提前制定，措施提前到位的目的，这不仅能有效降低极端天气导致涉水灾害发生的可能，也能提升水旱灾害防御能力及工作人员的业务水平。

2 智慧水利架构

习近平总书记强调“要推动数字经济和实体经济融合发展，把数字化、网络化、智能化方向，推动制造业、服务业、农业等产业数字化，利用互联网新技术对传统产业进行全方位、全链条改造，提高全要素生产率，发挥数字技术对经济发展的放大、叠加、倍增作用”，党的二十大报告指出“加快建设网络强国，数字中国”，因此，构建智慧水利体系，来推动水利数字孪生智慧化模拟和智能业务应用建设，以提升水雨情测报和智能灾害防御调度能力。

3 数字化信息化与灾害防御

3.1信息化

随着信息化技术的不断发展，行业应用的日益普及，信息化已经成为全社会各个领域不可或缺的重要手段和工具，人们习惯用最具代表性的生产工具来代表一个时期，因此，人类在经历了石器时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代、原子时代之后，从上世纪六七十年代开始，进入了“信息时代”，我国的信息时代开始时间相比西方发达国家晚了几十年，大概是八十年代才开始，至今也并未结束，除了电信、金融、新媒体、高科技、电商物流、能源、服务业等信息化比较发达的行业，农业、建筑、冶金等很多行业信息化程度还很底下，并在整体明显存在地域发展差异，我国信息化进程还有很远的路要走，“数字化时代”又悄然而至。

3.2 数字化

    数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。 1996年美国麻省理工学院教授尼葛洛庞帝(Negroponte)在《数字化生存》(Being Digital)书中提出了“数字化”概念，按照他的解释“人类生存于一个虚拟的、数字化的生存活动空间，在这个空间里人们应用数学技术从事信息传播、交流、学习、工作等活动，这便是数字化的生存”。

3.3 信息化与数字化关系

信息化是指利用信息技术，对企业或组织的业务流程、管理模式等进行优化和改进，提高效率和效益。信息化主要侧重于信息的收集、存储、处理和传递，以实现信息的共享和利用。数字化则是指将物理世界中的事物、行为和过程转化为数字形式，通过数字技术进行处理、分析和管理。数字化更强调数据的价值挖掘和创新应用，以实现业务的转型和升级。“信息化”的核心在于将真实物理世界的业务、交易、方法、思想通过计算机和网络变成算法、程序和数据，其意义在于通过信息资源这种生产要素，极大提高效率，但并未从本质上改变原有的物理世界的生产和经济模式。“数字化”的涵义则更进一步，是通过信息技术在真实的物理世界之上，构建一个与现存物理世界密切相关互动的数字化虚拟世界（空间），在这个虚拟的数字空间里，人们可以在最小化接触物理世界的环境下，用一种全新的模式再现甚至重构原有物理世界的生产生活方式。

3.4数字化信息化灾害防御运用

  信息化、数字孪生已成为新时期水利行业的发展要求，安全保障日益得到重视，在建设和谐社会和以人为本的社会理念指导下，保护生命安全和环境安全的要求被放到治水工作的首要位置。水利数字化信息化建设对工程管理、环境保护、水资源管理，尤其是水旱灾害防御提供有力的前瞻性决策支持。

3.4.1降水感知信息化

3.4.1.1雨量计

雨量计的种类很多，常见的有虹吸式雨量计、称重式雨量计、翻斗式雨量计等。利用压力传感器感应收集到降水，从感应模拟输出信号提取处降水压力特征信号，经放大与数据转换，计算出降雨量，可实现对固态、液态、混合态降水量的监测。

3.4.1.2测雨雷达

测雨雷达又称天气雷达，是利用雨滴、云状滴、冰晶、雪花等对电磁波的散射作用来探测大气中的降水或云中大滴的浓度、分布、移动和演变，了解天气系统的结构和特征。

相控阵型测雨雷达，又称电子扫描陈列雷达，既具备相控陈雷达快速电子扫描的特点，又拥有双极化雷达获取天气系统丰富探测信息的优势，能够在分钟级时间尺度实现对低空空域精细化格点雨量和面雨量数据。

3.4.2 水位感知信息化

3.4.2.1 自动水位监测

自动水位监测预警系统由雷达或压力式水位传感器来感知水位变化，集太阳能供电、视频监控和无线传输设备于一体，具有水位采集、趋势分析、超限报警、自动记录上传、低电量报警、站点档案查看等功能；实时监测到的水位数据会通过GPRS、4G/5G(支持全网通）信号传输到使用者的电脑WEB端或手机APP上。

3.4.2.2图像视频水位监测

图像视频水位计，基于数字图像处理技术，以视频传感器代替人眼识别水位，可实现河道、水库、蓄滞洪区等水位监测，同时实现实时环境监视。

3.4.3智慧水利信息化平台

3.4.3.1数据资源设计

进行数据资源设计，建设水利工程专题数据库，全面汇聚水利工程基础数据、监测数据、业务数据，作为平台的数据基础。

3.4.3.2 AI智能识别模型

建设AI模型智能识别算法，提供多种场景识别能力，包括水利工程人员闯入、漂浮物、野钓、野游、乱堆乱占、虚拟水尺识别等，实现水利工程管理区域全天候智能化管理，对各类水利场景算法进行本地适配化集成。

3.4.3.3 数字化综合管理系统

针对水利工程运用大数据、人工智能、模型算法等新一代信息技术，通过算法模型搭建、智能管理与预判分析等相关工作，建立数字管理、智能决策的智慧水库信息化平台，在水利工程监管、水旱灾害研判、工程安全、标准化运行管理等方面充分发挥数字化效益。通过平台实现水利工程在线监测、运行维护、决策分析、系统管理，保障水利工程防洪、供水等主要功能，有效解决水旱灾害防御许多痛点问题。

4 结语

信息化、数字化已成为新时期水利行业发展的要求，安全保障日益得到重视，在建设和谐社会和以人为本的社会理念指导下，保护生命财产安全和环境安全的要求被放到治水工作的首要位置。因此，要锚定全面提升水库、水闸、蓄滞洪区等水利工程运行管理数字化、网络化、智能化水平的目标，坚持需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力、加快构建“天空地水工”一体化全要素、全天候动态监控体系，丰富数据底板，优化分析计算模型，为水旱灾害防御提供决策支持，保障水利工程安全运行、效益充分发挥。

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作者简介：许宁（1979—）高级工程师，本科，从事水利工程建设管理、水旱灾害防御等工作。联系电话：13815359669，E-mail:553947221@qq.com，邮编：221200，通讯地址：徐州市睢宁县商务中心水务局10楼。