陳海牛

（張掖市甘州區(qū)大滿水利電力管理處，甘肅 張掖 734000）

1 灌區(qū)概況

灌區(qū)位于甘肅省張掖市甘州區(qū)張大公路K40+016里程處。灌區(qū)總灌溉面積37 340.93 hm2，其中：耕地面積34 017.60 hm2、生態(tài)林面積3 323.33 hm2。下轄小滿、大滿、黨寨、堿灘、三閘及上秦等6個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）48個行政村和11個國營機關農(nóng)、林場，總人口7.65×104人。灌區(qū)現(xiàn)已建成干渠1條，長度59.70 km，建筑物216座，分干渠1條，長度16.45 km，建筑物180座；支渠、分支渠40條，長245.24 km，建筑物2 333座；斗渠528條，長579.40 km，建筑物7 230 座；農(nóng)用機電井1 555 眼；?。?）型水庫1 座，總庫容400×104m3；灌區(qū)現(xiàn)有支渠、分支渠39條，長245.24 km。

2 水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設

2.1 建設思路

近年來，國家層面對加強水力信息化建設十分重視，在嚴格水資源管理、保證水安全方面先后出臺了《水利部信息化建設與管理辦法》《關于全面推行河長制的意見》等系列文件，為水安全保證能力提升、水力監(jiān)管強化、水利現(xiàn)代化建設及智慧水利的發(fā)展指明了方向。灌區(qū)智慧水利的實現(xiàn)必須依托無線網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算等現(xiàn)有技術，借助水質(zhì)水壓表、數(shù)采儀等監(jiān)測設備，通過無線網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，并為水務管理、水質(zhì)監(jiān)測、水資源調(diào)配、防汛抗旱等提供監(jiān)測、預警、預測等智慧應用。

2.2 智慧水利系統(tǒng)構成

面向智慧水利的水資源管理系統(tǒng)由底層硬件設施、數(shù)據(jù)庫、用戶等模塊構成，所以說水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)屬于綜合性很強的系統(tǒng)性工程，其構建囊括了網(wǎng)絡硬件的搭建、數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、數(shù)據(jù)備份、確定業(yè)務管理需求、開發(fā)系統(tǒng)軟件等諸多層面。該管理系統(tǒng)以網(wǎng)絡硬件搭建為基石，以業(yè)務管理需求為系統(tǒng)建立的目標，以數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建為軟件系統(tǒng)開發(fā)的基礎。以上各要素在水資源管理系統(tǒng)建設的過程中相互關聯(lián)，互為條件。該系統(tǒng)涉及要素較為復雜，目標量化存在一定難度，為此必須注重數(shù)據(jù)融合，互聯(lián)互通，開放共享，加強頂層設計。

就整體架構而言，面向智慧水利的水資源管理系統(tǒng)自下而上包括應用層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、感知層，具體構成情況見圖1。由圖可知，感知層屬于信息獲取層，借助監(jiān)控攝像頭、傳感器、多媒體終端、GPS 等工具實時感知并快速獲取水資源配置信息。網(wǎng)絡層則通過有線網(wǎng)絡或藍牙、4G網(wǎng)等無線網(wǎng)絡，連接感知層和水利專網(wǎng)，達到廣域互聯(lián)（具體見圖2）。數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)主要來自各類監(jiān)測點、子系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)日常運行及監(jiān)測結果，并通過網(wǎng)絡傳輸提取、標準化轉(zhuǎn)化而形成，進而形成各種類型的數(shù)據(jù)庫；以上系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，為此必須借助云平臺存儲數(shù)據(jù)；與此同時，所收集到的數(shù)據(jù)采集終端、運行系統(tǒng)、格式等均存在差異，面臨較大的數(shù)據(jù)標準化融合難度。應用層則主要集成水利數(shù)據(jù)信息，為用戶提供各類數(shù)據(jù)查詢、應用、分析等服務。

圖1 水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構圖

圖2 灌區(qū)智慧水務通信網(wǎng)絡圖

大滿灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)管理涉及數(shù)個部門，為達到水資源數(shù)據(jù)高效融合及價值提升應用，進而構建起完善的面向智慧水利的水資源數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，必須基于以上構建思路，充分利用系統(tǒng)工程理論，分階段實施。具體而言，可分為以下四個步驟：一是聘請領域內(nèi)相關專家和技術人員，加強大滿灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)屬性、類型、分布狀況、集成過程等的定性研究與論證，相應提出數(shù)據(jù)融合所面臨的重點、主要難點及挑戰(zhàn)、應對思路；二是基于定性分析結果，進行相關數(shù)據(jù)定量分析；三是對定量數(shù)據(jù)展開后處理，并針對相關問題提出解決思路；四是不斷重復以上過程，直至得出與灌區(qū)現(xiàn)階段水資源管理需求相吻合的數(shù)據(jù)集合，為灌區(qū)水利管理單位提供技術及數(shù)據(jù)支持。

3 水資源數(shù)據(jù)價值挖掘

3.1 注重灌區(qū)社會服務水利信息需求

在灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)價值挖掘的過程中，必須結合灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展實際，依托國內(nèi)外實地調(diào)研和比較研究等分析思路，以助力灌區(qū)精準灌溉、精準監(jiān)測、遠程監(jiān)控，作為水資源數(shù)據(jù)價值提升的突破口，與信息技術深度融合后開展水資源配置信息分析，為系統(tǒng)平臺功能設計做好相關規(guī)劃。

3.2 整合水利信息資源

梳理灌區(qū)水利部門所收集和整合的水資源數(shù)據(jù)信息，并研究信息共享技術與途徑。與此同時，深入調(diào)查灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者個性化需求，研究4G/5G等主要信息來源下各類信息感知終端的信息接入方式；并對灌區(qū)內(nèi)水庫、閘站、水文站、氣象站等小型水利工程相關平臺展開信息化管理。

3.3 規(guī)劃水利信息平臺

從微觀層面而言，智慧水利主要服務于個體。個體需求存在一定程度差異，例如對于灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者而言，種植區(qū)域、主要作物種類、作物需水量、灌溉設施等均存在差異；然而，灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)表現(xiàn)方面卻存在一致性和趨同性，例如土壤溫濕度、灌區(qū)氣候環(huán)境、灌區(qū)主要作物類型等。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者種植過程又存在明顯的時變性。綜上，通過灌區(qū)管理部門或政府層面的行為展開個性化智慧水利信息服務推送必然存在滯后性、信息傳遞誤差等問題，必須積極轉(zhuǎn)變常規(guī)服務模式，向灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者等信息使用者推薦移動端、PC 端等主要服務路徑，以便向其提供依托水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的定制化服務。

3.4 提升水利數(shù)據(jù)價值

大滿灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)涉及灌溉、抗旱、防汛等諸多部門，為此，必須從多角度出發(fā)探索水資源價值提升的可行方案。在信息開放的基礎上，借助水利部門基礎數(shù)據(jù)接入信息，滿足墑情、汛情、旱情等的定制要求；灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單元自行上傳作物種植感知信息，并利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，提供輔助決策。

3.5 創(chuàng)新智慧水利服務模式

技術的不斷進度為灌區(qū)智慧水利服務模式的創(chuàng)新提供了契機。首先，必須積極探索灌區(qū)水資源數(shù)據(jù)價值提升與智慧水利有機結合的可行路徑，例如，灌區(qū)主要作物個性化的種植、灌溉過程數(shù)據(jù)可為科學種植與節(jié)水灌溉提供翔實的數(shù)據(jù)來源，相關數(shù)據(jù)在服務農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者個體的同時，也為灌區(qū)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了可能；通過對此類數(shù)據(jù)展開知識挖掘，充分指導灌區(qū)相關農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者不斷優(yōu)化種植及水資源利用方案，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者個人利益和灌區(qū)水資源利用效率的最大化。此外，必須積極探索人工智能在灌區(qū)水資源利用方面的落腳點，借助創(chuàng)新性技術轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)水資源數(shù)據(jù)信息創(chuàng)造、收集、利用、融合、價值提升的良性循環(huán)。

4 結語

綜上所述，水資源數(shù)據(jù)融合是灌區(qū)智慧水利發(fā)展及水資源信息管理系統(tǒng)集成的關鍵性環(huán)節(jié)，也是中國傳統(tǒng)的水利行業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化、數(shù)據(jù)化、信息化管理以及嚴格水資源考核、輔助性決策支撐的關鍵所在。為促成水資源數(shù)據(jù)深度融合和價值提升目的的實現(xiàn)，必須充分利用大數(shù)據(jù)挖掘技術分析、預測關鍵數(shù)據(jù)指標，通過驗證平臺加強分析驗證，為灌區(qū)智慧水利建設提供思路和路徑。