張 巍，胡長(zhǎng)碩

(1.水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江 杭州 310012；2.水利部農(nóng)村水電工程技術(shù)研究中心，浙江 杭州 310012)

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“互聯(lián)網(wǎng)+”的農(nóng)村水電智慧管理方向探討

張 巍1,2，胡長(zhǎng)碩1,2

(1.水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江 杭州 310012；2.水利部農(nóng)村水電工程技術(shù)研究中心，浙江 杭州 310012)

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多新興的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)層出不窮，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的方便。這些新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，不僅對(duì)人們思想產(chǎn)生了極大的沖擊，也給許多傳統(tǒng)行業(yè)的運(yùn)行和管理模式帶來(lái)了巨大的變革。十二屆全國(guó)人大三次會(huì)議上，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)提出：“要實(shí)施高端裝備、信息網(wǎng)絡(luò)、集成電路、新能源、新材料、生物醫(yī)藥、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等重大項(xiàng)目，把一批新興產(chǎn)業(yè)培育成主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合……”。這里“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出，為農(nóng)村水電的智慧管理提出了一個(gè)新的思路。國(guó)家能源局在今年4月份透露，國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃即將制定，力爭(zhēng)3個(gè)月左右完成，最遲今年年底，同時(shí)成立中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。這是官方層面首提能源互聯(lián)網(wǎng)的頂層設(shè)計(jì)，意在促進(jìn)清潔能源高效利用。“能源互聯(lián)網(wǎng)”概念正在形成。

1 農(nóng)村水電傳統(tǒng)的監(jiān)控管理模式

我國(guó)各省市農(nóng)村水電當(dāng)前所應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)有很多，通常包括有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)、電站監(jiān)控系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)及水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但目前各個(gè)系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村水電站來(lái)說(shuō)，由于歷史的原因，很多監(jiān)控系統(tǒng)是由不同廠家完成的，各個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)都是單獨(dú)存在的，各自有著獨(dú)立的、相對(duì)封閉的數(shù)據(jù)系統(tǒng)；甚至所采用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也不盡相同，這就決定了這些系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能必然是單一的，不夠全面的。由于監(jiān)控系統(tǒng)本身的獨(dú)立性限制，有些數(shù)據(jù)的采集和處理還是采用了原始的手工方式，建立在這小型、獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)之上的數(shù)據(jù)分析手段也必然是單一的，很多數(shù)據(jù)的分析還是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷的方式來(lái)進(jìn)行，而且各系統(tǒng)之間也存在大量的數(shù)據(jù)冗余且無(wú)法共享，有些數(shù)據(jù)甚至還有沖突；這勢(shì)必造成農(nóng)村水電站在生產(chǎn)、調(diào)度、運(yùn)行過(guò)程中的誤判、誤操作等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”的特點(diǎn)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是21世紀(jì)信息大爆炸時(shí)代的來(lái)臨，人們的生活與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系已經(jīng)緊密相連。隨著云時(shí)代的來(lái)臨，大數(shù)據(jù)的概念也吸引了越來(lái)越多的關(guān)注，它是IT產(chǎn)業(yè)的一次技術(shù)性變革。所謂的大數(shù)據(jù)，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)數(shù)據(jù)量大。第一個(gè)特征是數(shù)據(jù)量大。大數(shù)據(jù)的起始計(jì)量單位至少是P(1 000個(gè)T)、E(100萬(wàn)個(gè)T)或Z(10億個(gè)T)。

(2)類(lèi)型繁多。第二個(gè)特征是數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多。包括文本、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等，各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高的要求。

(3)價(jià)值密度低。第三個(gè)特征是數(shù)據(jù)價(jià)值密度相對(duì)較低。各種海量信息的存儲(chǔ)，信息價(jià)值密度較低，如何通過(guò)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析算法迅速地完成數(shù)據(jù)的價(jià)值提取，是大數(shù)據(jù)時(shí)代需要解決的問(wèn)題。

(4)速度快時(shí)效高。第四個(gè)特征是處理速度快，時(shí)效性要求高。這是大數(shù)據(jù)區(qū)分于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)最顯著的特征。

“互聯(lián)網(wǎng)+”的特點(diǎn)就是重點(diǎn)促進(jìn)以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù)與當(dāng)前傳統(tǒng)行業(yè)的融合創(chuàng)新，給這些行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”的農(nóng)村水電智慧管理方向探討

截至2012年年底，我國(guó)共有農(nóng)村水電站45 000多座，總裝機(jī)容量突破6 500萬(wàn)kW，約占我國(guó)水電總裝機(jī)容量的30%，是我國(guó)水電能源的重要組成部分。農(nóng)村水電具有量大面廣的特點(diǎn)，而且所處的位置大都比較偏遠(yuǎn)，這些基本情況都造成農(nóng)村水電站的管理難度，增加了農(nóng)村水電運(yùn)行維護(hù)成本。對(duì)于下轄多個(gè)水電站的市、縣水利行政主管部門(mén)來(lái)說(shuō)，對(duì)這些農(nóng)村水電站的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理就更加困難。針對(duì)前述所提到的農(nóng)村水電站現(xiàn)存的監(jiān)控管理模式，這些農(nóng)村水電站本身已經(jīng)具有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)、電站監(jiān)控系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)及水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的建立，對(duì)于電站來(lái)說(shuō)，可以比較好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水電站自身的監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)。但是，這些監(jiān)控系統(tǒng)通常是由不同的廠家來(lái)完成的，電站的中控室常常要根據(jù)不同的系統(tǒng)配置許多臺(tái)電腦，在運(yùn)行管理的時(shí)候，需要同時(shí)監(jiān)控不同的畫(huà)面，這也增加了操作人員的運(yùn)行管理工作。當(dāng)電站上級(jí)主管部門(mén)需要這些數(shù)據(jù)的時(shí)候，由于傳輸通道的限制，往往還需要配置1臺(tái)專(zhuān)門(mén)用于通信的管理機(jī)，將各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總到管理機(jī)上，再通過(guò)管理機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和接收。由于各系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的不兼容性，所有需要上傳的數(shù)據(jù)還需要各監(jiān)控廠家按照標(biāo)準(zhǔn)的格式統(tǒng)一發(fā)送到管理機(jī)上。這種數(shù)據(jù)的不開(kāi)放性不僅大大增加了電站的運(yùn)行和維護(hù)成本，而且也嚴(yán)重桎梏了對(duì)農(nóng)村水電站的智能管理，這種現(xiàn)象，尤其對(duì)于下轄多座電站的流域系統(tǒng)及水利行政主管部門(mén)的管理來(lái)說(shuō)尤為突出。

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出，筆者認(rèn)為能夠很好地解決這一電站統(tǒng)一管理和與外界溝通協(xié)調(diào)的矛盾。農(nóng)村水電的智慧管理模式如下所示(見(jiàn)圖1)，結(jié)合電站原有的各監(jiān)控系統(tǒng)，以一條大的流域或省級(jí)水利主管部門(mén)為單位，建立起專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)中心。將各個(gè)農(nóng)村水電站目前存在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)、電站監(jiān)控系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)及水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)全部上傳到該數(shù)據(jù)中心，通過(guò)該數(shù)據(jù)中心對(duì)這些海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分析融合，將這些傳統(tǒng)的無(wú)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù),包括圖片、視頻、音頻、文字、語(yǔ)音等多種信息元素有機(jī)地組合在一起。同時(shí)，該數(shù)據(jù)中心可以與氣象、地震、水文、地理信息部門(mén)的數(shù)據(jù)中心建立連接，獲得所需要的公共數(shù)據(jù)資源。利用數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)的管理、存儲(chǔ)及分析技術(shù)研發(fā)適合于農(nóng)村水電信息特點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析方法，對(duì)這些海量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)判，提出相應(yīng)的指導(dǎo)方案，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的模式對(duì)各個(gè)農(nóng)村電站提供服務(wù)。

圖1 農(nóng)村水電智慧管理模式

由于數(shù)據(jù)中心的建立，數(shù)據(jù)來(lái)源渠道的多樣性，這種管理模式對(duì)電站更加的全面、系統(tǒng)和可靠,可以完全將當(dāng)前農(nóng)村水電傳統(tǒng)的“單兵作戰(zhàn)”管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)樯婕肮舶踩?、生態(tài)安全、優(yōu)化調(diào)度一體的“協(xié)同作戰(zhàn)”的智慧管理模式；這也將是農(nóng)村水電未來(lái)管理的發(fā)展方向。

通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”大幅推動(dòng)農(nóng)村水電及水利行業(yè)主管部門(mén)智慧管理的進(jìn)程，需要探索和發(fā)展的道路還是漫長(zhǎng)的。對(duì)于數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而言，首先需要解決海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題；其次數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)的分析方法和分析工具都有很多種，應(yīng)考慮如何選擇合適的分析系統(tǒng)和分析工具，研究適合于農(nóng)村水電站的數(shù)據(jù)分析方法，使農(nóng)村水電站能夠在較短的時(shí)間內(nèi)得到有效的數(shù)據(jù)是能否實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水電智慧管理的重中之重；再次需要考慮如何有效地建立和利用帶寬，讓電站可以快速接入數(shù)據(jù)中心，與數(shù)據(jù)中心建立實(shí)時(shí)的交互聯(lián)接。

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責(zé)任編輯 吳 昊

2015-06-11

張 巍(1971-)，男，高級(jí)工程師，主要從事水電站自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。 E_mail: wzhang@hrcshp.org