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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 145 基于信息化技术的智慧水利应用及其发展探索 王明政 新疆兵团勘测设计院（集团）股份有限公司，新疆 石河子 832000 摘要：摘要：智慧水利，属于民生工程范畴，更是智慧城市总体建设当中的核心部分，能够全面贯穿于水资源的优化配置、防洪减灾、水管理及服务、水环境的监测及保护等各个体系当中。目前，基于信息化技术的智慧水利应用,对于我国水利事业的健康发展，提高信息化管理水平意义重大。鉴于此，本文主要以各项信息化技术为基础，探讨智慧水利的应用和发展，旨在为业内相关人士提供参考。关键词：关键词：智慧水利；技术；信息化；应用；发展 中图分类号：中图分类号：TV21 0 引言 智慧水利持续高速发展，对水利实现信息化的发展进程起到良好的促进作用，对智慧水利总体应用和发展而言，信息化各项技术的应用，所起到的作用不言而喻。因而，对以信息化技术为基础的智慧水利的应用和发展展开综合分析，有着一定的现实意义和价值。1 关于智慧水利及其特点的概述 所谓智慧水利，即借助现代信息化科学技术，对于水利资源及其信息数据等实施整合分析，促使最终成果实现可视性、各项设施设备更具有智能性、各项灾害有效预测性等，对水利实践应用做出实时化及精准性的评价，有效规避更多的人为误差1。针对智慧水利自身所具备各项优势特点，集中表现为全面感知、泛在化互联、数据规范、共享实时、智能应用、社会化服务等方面，对智慧城市总体建设发展而言所起到作用比较显著。2 信息化技术之下智慧水利的实践应用 在信息化技术下构建起的智慧水利总体应用框架当中，以智能化的数据感知、研读判断、管理控制、展示体系各个模块为主。以智能化感知录入信息数据为基础，智能化研读判断系统模块能够开展数据分析和智能决策下发，对智能控制及管理实施优化控制，维持安全可靠的运行状态，最终通过三维可视化综合且直观的展示出智慧水利的应用成果。针对信息化技术之下智慧水利的各项功能实践应用情况详细如下：2.1 在智能化数据感知方面 信息化技术之下智慧水利总体感知，依托于智能仪表及仪器、生产设备、智能化摄像机及其余感知设备等才可实现。以此智能化采集获取包含着直流系统和变压器、用电设备等电气装置相关参数，阀门开关量及开度、水草密度，清污装置实际拉力及水位、开关量及阀门开度、主机组实际开关量、电量、温度、叶片角度、噪声及振动、温度，水工建筑实际流量、水位、消防及安全，还有包含着排水系统及其系统相关辅助设备等参数2。2.2 在智能化的研读判断方面 智能化的研读判断，即以智能化数据感知为基础，预先对泵站状态实施估测分析，与估测结果相结合后，将预警响应发出，并以调度及安全运行、高效运行及节能环保等为视角，对变电站、主机及其配套设备、通用设备等总体的运行情况实施推测分析，为对设备总体实施运行管理相关工作提供重要参考。如研读判断叶片角度、主机组实际电量、开关量、摆动、温度、效率等各项数据，结合数据趋势，对主机组的故障概率实施预先估测分析，并将警报发出。2.3 在智能化控制方面 针对智能化控制，即结合预先实施研读判断获取结果，对变配电、主机组、通用设备及其辅机设备等实施控制管理。对主机组实施智能控制，侧重于对主机组的叶片角度实施智能化调节操作，促使主机组可达到一键完成开停机操作的目的，依托嵌入形式芯片和智能化控制装置，对励磁性变压器实施智能化的控制；针对变中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 146 配电实施智能化控制，即以智能化的控制软件为基础，促使变压器实现智能投切；针对通用设备实施智能化的控制，即结合采暖通风、除湿及照明等各个系统智能化的研读判断最终结果，对采暖通风、照明、湿度等实施远距离的实时监控及调节控制操作3；针对辅助设施实施智能化的控制，即结合阀门、供排水泵、清污机等研读判断获取参数，促使泵站的供水泵和排水泵、清污机、阀门等可维持自适应的良好运行状态。如针对阀门实施智能化的控制，依托信息化科学技术之下智慧水利，能够结合实时感知到潮水位置，处于定开度、水位及流量模式之下精准调度操作。判断属于涨潮状态，上游水位穿下游位置水位线约 10min之后，将自动开闸操作提示发出，开闸条件确认 1min之后，及时播放开闸操作提示音，结合最大的引水流量 500m/s 这一标准，对闸门的开闸高度实施自动计算，自动开闸操作提示被发出后，操作者经核实后确认该提示无误情况下，即可自动完成开闸操作。2.4 在智能化展示方面 针对智能化展示，以全景漫游、三维可视、一体化系统平台及手机软件为主，对于整个泵站可实施全过程化的直观展示。全景漫游，即 3D Max 系统软件内部结合机组差异性设定相应模块，经由 Premiere、osg系统软件，对泵房系统相关技术予以具象化的展示出来；三维可视，即将智能化泵站的主机组、电气设备、通用设备及其辅机设备等三维虚拟模型有效构建起来，借助多场景合理叠加这种形式，将实时监测相关数据直观显示出来，为了更好地实施数据管理相关工作提供强大支持；一体化系统平台，即统一平台当中集成主机组及变配电、各通用设备及辅机设备、通用业务、运行管理等，提供给管理者相应的统一接口，促使水利达到管理闭环的目的4；手机软件，即依托移动智能化的设施设备，对泵站当中重要工情、水情、组织管理等各方面信息实施全天候及全时段地密切监测，水位如果超出限值，则该部分信息会被实时发送到管理者所设移动智能化的终端当中，确保当前险情可被及时解除。3 基于信息化技术的智慧水利发展展望 3.1 在整合数据资源方面 数字化水利实践当中，水利工程信息数据增速较快，因现阶段尚未形成适合水利工程当中子系统异构信息数据格式相关规范，以至于持续存在着孤岛效应，对智慧水利总体的建设应用及发展进程产生阻碍。对此，今后智慧水利便可依托信息化相关技术手段，将数据资源现存整合壁垒逐渐攻破，将更具便捷性、效率化海量信息数据的共享架构有效构建起来，为今后水利工程的总体建设、运行维护、重新建设等不同时期下智慧发展提供更多数据支撑。异构信息数据库，属于数据信息支持层当中重要组件，处于同种及异种类型的数据库当中，能够对数据的整合及共享，智慧水利当中异构信息数据库的数据类型可设定为闸坝、水库、河流、墒情、雨情及水情等5。今后构建该异构信息数据库过程当中，可以先面向于对象数据基础模型，将非冗余的有序管理整个架构构建起来，以对象作为基本的划分属性，积极采集已有水利工程相应分散数据，初步分类当中完成数据补充操作。同时，对数据实施合理解耦，抽取相应对象后，统一编码，促使新旧数据信息资源的整合编码形成，将标准化的对象标识确立起来。结合已建立相应标识，对业务属性予以逐类扩展，经由空间要素实现对象空间相关信息表达。结合挂接对象和对象相互间现存空间关系(依赖或相关),借助关键词予以表示出来，已挂接有关键词的相应对象，快速迁移至数据库当中。信息化技术之下，智慧水利相关数据资源后期共享过程当中，可以开展平台、业务、监测、空间及基础数据等数据库高效化的关联建设，以此为平台系统数据库内部组织、角色、业务数据库的水资源总体配置情况、日志信息及日常的巡检操作信息、基础信息数据库内部基本的水系信息、监测信息数据库内部雨情水情相关监测信息、空间信息数据库内部基础的地理空间相关信息等实时共享奠定基础。3.2 在调水最优化方面 针对调水最优化，即智慧水利的水文信息数据监测之下一种调水模式，更属于信息化相关技术之下智慧水利今后的应用发展重要趋势。对于平原河网整个汇水区，由于污染物持续蒸发，致使水质产生急剧下降状况，可借助智慧水利之下水文信息数据监测，实时采集更多闸门、水环境、水位、潮位及其水质等信息数据，经由云数据实时分析后，将调水最优化实施中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 147 方案明确下来。调水方案具体开展前期阶段，闸门关闭，经由河道水质的专项监测系统，对水质现状实时研读判断，把污染物和阈值偏差确定下来，污染物和阈值呈较小偏差情况下，节制闸关闭，挡潮闸启动运行，将河道内部水源排空；如果污染物和阈值呈较大偏差情况下，就需对相邻河道实际水质情况予以研读判断，保证所有河道水质能够达标6。正式实施调水期间，经由智慧水利的河道水质专项监测系统，可选定所需执行调水操作程序的相应河道，选取下午 17:00 至次日早晨 08:00 时段实施自动调水操作。下午 17:00 依托智慧水利的河道水质专项监测系统，完成远程闸门开启操作，调水过程对应着前期阶段预先排水整个过程，依托水质监测专项系统实施研读预判，水质如果未达标，则及时将闸门关闭。如果相反情况下，则次日晨间 08:00 把闸门关闭，则调水结束。依托信息化科学技术之下智慧水利的实践应用及其发展，对河道水质可起到良好的改善作用，对河道整个生态系统的加速恢复可起到重要促进作用。3.3 在防御水旱灾害方面 信息化科学技术的持续发展，多元化的信息融合、数据同化、集合预报等各项技术得以快速发展，经验驱动被数据驱动所取代，对防御水旱灾害当中智慧水利的高效应用及发展提供重要支撑。智慧水利，借助现有信息化科学技术之下天空地一体化感知网，实行驻巡结合的全新模式。智慧平台当中可集成各巡测片区范围雨情水情的自动化监测站点，依托测雨雷达、三维激光类型扫描仪、无人机上面搭载着水质监测设施设备、侧扫雷达等设施设备，感知大气、水文及地形等方面信息7。依托水利工程的专线网络、遥测信息数据库、实时水情信息数据库、数据交换专项系统等，将标准化的水文、墒情、水资源等监测数据实时接入。依托数字孪生科技手段，将与现实水利工程的物理实体相一致的一个虚拟映射有效构建起来，直观反映对应着如水电站、水厂、泵站、闸门、河湖、水库、渠道等不同水利实体全生命周期，深入挖掘水利要素相互间的关联性，为更好地开展水旱灾害总体防御决策方面工作提供重要支持。智慧水利系统终端积极整合水利方面多维业务基础模型(如洪水、干旱、水利工程总体安全运行等各项业务),对水情雨情、设备工况、业务处理实际进度、站点总体运行状态方面信息实施一站式的密切监测，所有的电子记录均可自动形成，遗漏、延迟、错误等各种问题可得以有效规避。以 GIS 一张图为基础，覆盖全国范围，且配合图表予以直观展示出来，可对防汛形势及其洪灾风险实施精准分析，展示水库总体的特征值，可为水库总体调度决策各项工作提供所需的重要依据或参考。结合险情下的库容曲线实施计算分析结果、出入库总体流量及洪水实际演进情况、坝前水位总体趋势分析，将应急方案快速合理地编制出来，促使险情危害能够有效降低。3.4 在信息数据的超级运行有效计算方面 智慧水利总体建设过程当中，所涉及空间位置方面数据复杂性比较突出，且来源多样，传统的实物 ID 管理方式下无法达到更高的应用效率、查询困难、管理不够清晰等问题比较显著。所以，今后信息化科学技术之下的智慧水利，便可依托北斗网格具体位置编码、北斗时间的剖分编码等方法，促使空间的唯一标识形成后，将空间剖分基础理念逐渐延伸至时间领域当中，则空间及时间维度则可同步实现高效离散的数字化，充分满足信息化科学技术之下智慧水利的各项水利业务高精准化管理及高效化查询、三维可视等各项操作需求8。依托北斗网格相应数据底座及长时序的监测管理，对水利信息数据开展超级运行有效计算，如结合汛情总体发生规律能够提前做出预警响应，促使水利行业当中智慧水利的公共服务综合能力作用得到充分发挥。4 结语 综上所述，智慧水利自身所具备的包含着全面感知、泛在化互联、数据规范、共享实时、智能应用、社会化服务等优势特点比较显著，信息化技术之下通过将智慧水利总体应用框架有效构建起来后，便能够实现对水利相关数据信息智能化的感知及研读判断，同时，还能够实现智能化的控制及三维展示，便于更好地落实水利项目建设及监测管理、维护各项工作。那么，智慧水利今后将会持续依托信息化各项技术手段之下，积极落实数据资源的优化整合及分析，实施调水最优化操作，有效防御水旱灾害，对水利项目相关信息数据开展超级运行的有效计算及分析工作，将智慧水利总体应用范围逐步拓展开来，以此充分满中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 148 足于水利项目高效率及智能化的管理需求，为今后智慧水利总体的建设及应用发展奠定重要基础。参考文献 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