李奇林

（湖南省水利廳信息中心　長沙市　410007）

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水利業(yè)務中的應用

李奇林

（湖南省水利廳信息中心長沙市410007）

【摘要】隨著水利信息化建設的不斷深入，一系列業(yè)務與集成問題逐漸暴露出來，成為水利信息化發(fā)展的瓶頸，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和發(fā)展給這些問題的解決帶來了契機。文章在介紹水利信息化建設現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了當前水利信息化建設的難點，研究提出物聯(lián)網(wǎng)在水利信息監(jiān)測、管理和分析等方面的實施解決方案。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水利信息化應用展望解決方案

近年來，水利事業(yè)進入新的發(fā)展階段，黨中央、國務院把水利事業(yè)作為全面建設小康社會、加快推進社會主義現(xiàn)代化的重大歷史任務，水利部提出“要以水利信息化帶動水利現(xiàn)代化”，把信息化擺在十分重要的戰(zhàn)略位置。推進水利信息化是轉(zhuǎn)變水利發(fā)展方式、調(diào)整水利結(jié)構(gòu)的重要抓手，是提升水利行業(yè)綜合實力、經(jīng)濟競爭力和現(xiàn)代化水平的重要支撐，但是當前水利信息化建設存在監(jiān)測自動化程度低、傳輸網(wǎng)絡覆蓋不夠等難點問題，不能很好地適應經(jīng)濟社會快速發(fā)展和水利工作的要求，而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與逐步成熟為我們帶來了新的發(fā)展契機。

1　水利信息化建設現(xiàn)狀

1.1水利信息化建設主要成果

（1）水利信息網(wǎng)覆蓋面擴展迅速。近幾年水利信息網(wǎng)建設取得了長足的進展，政務內(nèi)網(wǎng)建設穩(wěn)步向前，政務外網(wǎng)建設進展迅速。湖南省大多數(shù)廳直屬單位和地市級水行政主管部門通過100m光纖接入方式，快速、穩(wěn)定地訪問Internet網(wǎng)絡。聯(lián)接至國家防總、長江委、省政府、省軍區(qū)、省氣象局和水文氣象等部門的水利信息網(wǎng)正逐步完善并發(fā)揮效益，為實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像網(wǎng)絡傳輸與“三網(wǎng)合一”奠定了基礎(chǔ)。

（2）信息存儲服務能力不斷提高。水利部門已配備的各類存儲設備存儲能力有較大提升，數(shù)據(jù)內(nèi)容覆蓋防汛抗旱、水文、水利工程、地理空間、水土保持、水利電子政務和水利文檔等方面。湖南省水利廳綜合數(shù)據(jù)庫一期工程，數(shù)據(jù)涵蓋湖南省萬余座大中小型水庫、135處湖區(qū)大型電排、256處萬畝以上堤垸、部分大中型灌區(qū)的工程信息，以及實時水文氣象信息、各類水利業(yè)務統(tǒng)計資料和報表等信息，為全省水利信息資源的積累建立起統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)中心平臺。

（3）信息化新技術(shù)應用逐步擴展。遙感技術(shù)已廣泛應用于災害性天氣預報和水旱災害監(jiān)測，視頻傳輸技術(shù)在防汛抗旱遠程會商和指揮調(diào)度過程中發(fā)揮了突出作用，可視化技術(shù)正逐步應用于流域和水利對象的跟蹤、模擬展示與管理，越來越多的數(shù)學模型、分析軟件在水利工作中得到應用。省水利廳異地會商視頻會議系統(tǒng)涵蓋14個地市級水利部門、100余個區(qū)縣級水利部門；采用視頻壓縮雙向傳輸技術(shù)建成的大型水庫視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為水庫調(diào)度決策提供了實時監(jiān)控手段。

（4）水利信息公眾服務更加深入。各級水利主管部門建立了向社會公眾提供信息服務的水利網(wǎng)站，網(wǎng)站近年來在政務公開、在線辦事、公眾互動等方面得到進一步加強。湖南水利網(wǎng)曾連續(xù)5年被評為省優(yōu)秀網(wǎng)站。網(wǎng)上行政審批系統(tǒng)，向社會公開行政許可審批事項，提供網(wǎng)上申請、網(wǎng)上跟蹤辦理結(jié)果功能，大大增加工作的透明度，增強服務功能，提高了工作效率和服務水平。

（5）水利信息采集與監(jiān)控自動化水平逐步提升。湖南省逐步建設和完善水文、水土保持、水質(zhì)、工情、墑情和旱情等信息采集點，實現(xiàn)信息的自動采集、處理、傳輸和應用，提升了信息時效性和水利工程的安全運行水平。

（6）水利業(yè)務支撐應用明顯增強。一批水利業(yè)務應用系統(tǒng)相繼投入運行，應用范圍涵蓋水利行政和業(yè)務的各個主要方面。特別是在防汛抗旱應用系統(tǒng)建設方面，發(fā)展十分迅速，防汛抗旱會商系統(tǒng)、防汛抗旱報表管理系統(tǒng)、防汛地理信息系統(tǒng)、山洪災害預警系統(tǒng)、防汛抗旱視頻會議系統(tǒng)等相繼投入使用，為各級領(lǐng)導及時了解全省防汛形勢和科學決策提供了較好的平臺，在抵御臺風和防汛抗旱減災工作中發(fā)揮了重要作用。在日常辦公方面，水利行政資源管理系統(tǒng)、電子公文傳輸系統(tǒng)在全省推廣應用，實現(xiàn)了廳機關(guān)、省廳與市（州）水利局之間公文流轉(zhuǎn)無紙化，在提高工作效率、節(jié)省人力物力和提高公共服務能力等方面效益顯著。

1.2當前水利信息化建設的難點

當前水利信息化建設總體處于發(fā)展的初級階段，還遠不能適應經(jīng)濟社會快速發(fā)展和水利工作的要求。就湖南省來說，當前水利信息化建設的難點主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）監(jiān)測自動化程度低。雨水情、工情信息自動監(jiān)測程度不高，部分監(jiān)測手段技術(shù)難度大，水利工程的信息化控制水平較低。

（2）傳輸網(wǎng)絡覆蓋不夠。點多面廣，地處偏遠，信息流量大，傳輸網(wǎng)絡難以覆蓋，通信不暢，傳輸時效低。

（3）應用系統(tǒng)龐大復雜。信息量大，業(yè)務應用的理論模型邊界復雜，海量計算，各應用系統(tǒng)涵蓋內(nèi)容多，業(yè)務相互交叉。

（4）信息共享不足。水利行業(yè)的行政區(qū)域管理模式，信息資源分散于不同業(yè)務部門，形成大量信息孤島，信息基礎(chǔ)設施與共享機制建設不配套，信息開發(fā)與綜合利用的能力較低，使得有限的信息資源沒有成為可以共享的公共資源，信息資源利用效率低、效益差。

2　水利信息化與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)1999年誕生，2005年普及，2009年大發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)這個詞，國內(nèi)外普遍公認的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。

自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”以來，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注。

2.2物聯(lián)網(wǎng)與水利信息化

水利信息化就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)和廣泛利用信息資源，實現(xiàn)信息交流和資源共享，實現(xiàn)各類水利信息及其處理的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集成化、智能化，促進傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利和可持續(xù)發(fā)展水利的轉(zhuǎn)變。目前水利信息化重點建設領(lǐng)域有：①洪旱預警：通過雨量計、水位儀、蒸發(fā)儀、土壤含水監(jiān)測儀、泥石流、干旱暴發(fā)前及時預警；②水資源調(diào)度：通過對水位、流量、水質(zhì)等監(jiān)測，利用閘、泵、閥等設施，控制水庫、河道、供用水管網(wǎng)，實現(xiàn)豐水期和缺水期的水資源調(diào)度；③水利設施監(jiān)控：通過位移變形、滲壓滲流、裂縫、應力應變等多種傳感器，實現(xiàn)水利工程設施的監(jiān)控；④水生態(tài)監(jiān)控：通過總氮、總磷、營養(yǎng)鹽和氯化物等多種水質(zhì)監(jiān)測傳感器，實現(xiàn)對水污染和生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控；⑤水利電子政務：水利行業(yè)協(xié)同辦公、政務審批等。

要實現(xiàn)對水資源的有效開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約保護，離不開對水資源信息的監(jiān)測、管理和分析，物聯(lián)網(wǎng)給我們提供了很好的技術(shù)解決方案。物聯(lián)網(wǎng)將會使水利信息化的難點問題如監(jiān)測自動化程度低、傳輸網(wǎng)絡覆蓋不夠等得到很好的解決，將在水利信息化的熱點問題如洪旱預警、水生態(tài)監(jiān)控、水利設施監(jiān)控、水資源調(diào)度等方面得到越來越廣泛的應用，物聯(lián)網(wǎng)應用包含三個層次：

（1）感應網(wǎng)絡：即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)“物”的識別。在水利行業(yè)中，主要有雨情監(jiān)測、水情監(jiān)測、工情監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、水土保持監(jiān)測等。

（2）傳輸網(wǎng)絡：即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計算。

（3）應用網(wǎng)絡：即應用的處理和存儲等輸入輸出控制終端，包括手機等終端。水利行業(yè)主要有處理中心、服務器、PC、筆記本、手機等。

3　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水利業(yè)務中的應用

3.1基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水利平臺

目前，傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)在水利工程實際應用已初具規(guī)模，水利行業(yè)具備發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)得天獨厚的基礎(chǔ)條件。在傳感網(wǎng)絡的支撐下，水利部門建成了覆蓋全國的實時水情計算機廣域網(wǎng)、水利信息骨干網(wǎng)等通信網(wǎng)絡，并開展了水量調(diào)度、水文預報、水利電子地圖、決策支持、自動化辦公等方面的深入研究?？梢哉f，水利部門已經(jīng)初步建立了行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的雛形。

伴隨“物聯(lián)網(wǎng)”的概念走入實質(zhì)，加之政府層面的重視與推動，物聯(lián)網(wǎng)與水利聯(lián)姻已成現(xiàn)實。打造一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水利平臺，將給水利從前端、傳輸，到后端處理都帶來實質(zhì)的改變，將全面提升防汛防旱決策指揮、水環(huán)境治理、水資源管理的信息化和智能化水平，實現(xiàn)智能感知、智能調(diào)度和智能管理?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能水利平臺系統(tǒng)架構(gòu)分為以下四個層次。

（1）數(shù)據(jù)采集層：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的前端采集，為系統(tǒng)提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)；并利用短距離無線通信等方式，實現(xiàn)多個智能水位計、雨量計的自組網(wǎng)通信，經(jīng)網(wǎng)關(guān)通過GPRS實現(xiàn)與智能管理中心的水位、雨量的數(shù)據(jù)實時采集。

（2）基礎(chǔ)平臺層：對采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行儲存和分發(fā)。位于數(shù)據(jù)中心的智能管理中心，開發(fā)信息采集程序，不斷接受來自各個物聯(lián)網(wǎng)智能產(chǎn)品發(fā)來的實時信息；并直接進入實時數(shù)據(jù)。

（3）業(yè)務應用層：實現(xiàn)水利工作信息化、智能化管理；具有水情自動測報系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水利工程安全監(jiān)測系統(tǒng)、山洪災害預警系統(tǒng)、水利工程基本信息管理系統(tǒng)、水資源管理系統(tǒng)、水環(huán)境監(jiān)測預警系統(tǒng)、水利工程聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)、會商決策支持系統(tǒng)、工程信息多媒體查詢統(tǒng)計和系統(tǒng)用戶權(quán)限管理等功能模塊。

（4）服務表現(xiàn)層：基于B/S、C/S、WebGIS、GIS信息查詢，滿足各種智能云終端查詢服務的需求。

3.2物聯(lián)網(wǎng)在湖南防汛系統(tǒng)中的應用

（1）湖南省防汛移動視頻采集系統(tǒng)。湖南省防汛移動視頻采集系統(tǒng)是防汛救災指揮決策的重要系統(tǒng)，系統(tǒng)與省防汛會商指揮中心桌面會議系統(tǒng)、全國水利視頻會議系統(tǒng)、全省水庫視頻監(jiān)控系統(tǒng)互連互通，可選擇4G或衛(wèi)星傳輸方式，移動終端與固定端終端之間能夠?qū)崿F(xiàn)雙向語音和上傳視頻，移動終端支持會議組網(wǎng)功能，能夠接入GB/T28181或DB33/ T729視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享平臺，上傳到省委、省政府、水利部應急視頻平臺，并包含蘋果系列終端防汛視頻流媒體服務系統(tǒng)、安卓系列終端防汛視頻流媒體服務系統(tǒng)、防汛會商GPS服務系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

本系統(tǒng)可接收蘋果系列、安卓系列終端的視頻點播請求，將移動視頻會商終端采集到的實時音視頻、中心端視頻會商終端采集到的實時音視頻、湖南省水庫視頻監(jiān)控系統(tǒng)各個監(jiān)控點的實時音視頻發(fā)送到終端上播放，視頻壓縮標準采用H.264，音頻壓縮標準為G.711G.726AMR-N等，系統(tǒng)可同時受理50路以上的點播請求。

本系統(tǒng)可接收全省移動視頻會商終端的實時衛(wèi)星定位位置信息，在谷歌衛(wèi)星地圖和平面電子地圖上顯示移動視頻會商終端對象。在衛(wèi)星地圖或平面電子地圖上點擊移動視頻會商終端圖標，即自動呼叫移動視頻會商終端，建立音視頻會話，顯示視頻。

（2）湖南省水利廳綜合數(shù)據(jù)庫移動查詢平臺。該平臺支持異構(gòu)環(huán)境中的框架、構(gòu)件的互聯(lián)和通信，實現(xiàn)跨平臺獲取數(shù)據(jù)。充分整合湖南省防汛地理信息系統(tǒng)、防洪工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、水利廳綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、水利廳行政資源管理系統(tǒng)、水資源管理系統(tǒng)、水環(huán)境監(jiān)測預警系統(tǒng)、水利工程信息管理系統(tǒng)等系統(tǒng)的信息資源，為湖南省提供全方位的移動指揮辦公手段。用戶使用智能手機和4G網(wǎng)絡，通過WAP頁面隨時隨地獲取實時雨水情信息、水利工程信息、動態(tài)報表、衛(wèi)星云圖、氣象信息等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)同時提供災情信息上報功能，用戶使用智能終端將當前工情、汛情、險情、旱情等信息，通過GPS定位當前位置，通過GPRS發(fā)到信息中心，為決策專家提供重要的輔助決策支持。

4　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水利業(yè)務中的展望

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，使水利信息化的難點問題如監(jiān)測自動化程度低、傳輸網(wǎng)絡覆蓋不夠等得到很好的解決，大大降低了行政成本，提高了工作效率，效益顯著。

這是一個萬物互聯(lián)的時代，公共安全、智能家居、智能消防、工業(yè)檢測、交通物流以及個人健康等領(lǐng)域，都在快速步入物聯(lián)發(fā)展的快車道，水利業(yè)務既是政務關(guān)鍵業(yè)務，也與民生緊密聯(lián)合，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在水利信息化的熱點問題如防洪預警、水資源調(diào)度、水生態(tài)監(jiān)控、水利設施監(jiān)控等方面得到越來越廣泛的應用，從而全面提升水利管理及防汛防旱決策指揮的信息化和智能化水平。在水利業(yè)務借助物聯(lián)技術(shù)快速發(fā)展的同時，我們還可以進一步擴展與延升，比如通過物聯(lián)技術(shù)自動拉通勘探、建設、安全、環(huán)保、警務、水利產(chǎn)業(yè)的監(jiān)督與治理等，通過物聯(lián)實現(xiàn)信息的無縫鏈接，從而形成智能大數(shù)據(jù)，將水利事業(yè)的發(fā)展帶入新的發(fā)展階段。

5　結(jié)　語

任何新興事物的發(fā)展都會有兩面性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為我們帶來了新的機會，并聯(lián)合其他技術(shù)的使用使水利業(yè)務開展更加全面、高效與便捷，我們在使用與選擇時同時也要考慮新技術(shù)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，對技術(shù)的盲目使用也許會帶來更多的問題，所以我們必須加強自身知識建設，提升業(yè)務水平，加強對技術(shù)的理解與把控，放大有利面，規(guī)避問題面，保障水利信息化建設的健康、高效發(fā)展。

作者簡介：李奇林（1982-），女，碩士，工程師，從事計算機技術(shù)與應用（信息化建設管理）工作。

收稿日期：（2016-03-25）