談水利信息化水利自動化發(fā)展趨勢
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摘要：隨著中國經(jīng)濟(jì)和社會的飛速發(fā)展，社會的不同行業(yè)都需要先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)來實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，并且在中國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，人們的生活方式和實際生產(chǎn)方式發(fā)生了重大變化。對當(dāng)前中國水利自動化工作的詳細(xì)分析表明，技術(shù)發(fā)展也在推動水利自動化工作的發(fā)展。對最受關(guān)注的水利自動化工作的研究表明，先進(jìn)的工作方法實際上可以提高傳統(tǒng)水利項目的實際建設(shè)效率。在本文中，我們將朝這個方向進(jìn)行詳細(xì)研究。
關(guān)鍵詞：水利自動化；信息化；發(fā)展趨勢
水利信息化的關(guān)鍵組成部分就是水利自動化，是水利信息化的主要系統(tǒng)和基礎(chǔ)之一。因此，水利自動化的發(fā)展與水利信息化的發(fā)展保持同步。它們具有協(xié)調(diào)一致的發(fā)展方向和互補(bǔ)的發(fā)展方法。但是，根據(jù)水利信息計劃工作與計劃其他水利項目不同，水利信息應(yīng)側(cè)重于安排不同的水利信息。中國宣布了一項水利信息化的具體計劃，確定了中國用水信息化項目建設(shè)面臨的三個主要問題，而水資源短缺是最嚴(yán)重的問題之一，盡管中國的水利信息相對較多，但仍嚴(yán)重缺乏收集這些信息的手段和方法，這嚴(yán)重制約了水利的信息化和自動化。下文將介紹中國水利信息化和自動化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并在充分了解當(dāng)前的不足和發(fā)展方法后，可以促進(jìn)中國水利信息化的快速發(fā)展。
1關(guān)于水利信息化、自動化和智慧網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的概要
1.1水利信息化
水利信息化是指將最新的信息技術(shù)應(yīng)用于與用水有關(guān)的各種機(jī)器和設(shè)備，以實現(xiàn)機(jī)械化信息的收集和處理并確保水利項目的有效運行。確切地說，水利信息化是指通過使用現(xiàn)代通信和計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在整個行業(yè)中執(zhí)行信息化處理來開發(fā)水資源，以及在該行業(yè)中開發(fā)與水資源有關(guān)的信息資源直接使用、分配、環(huán)境保護(hù)和管理。在計算機(jī)技術(shù)的支持下，有關(guān)水利信息的收集、傳輸、存儲和處理服務(wù)可以更加詳細(xì)和標(biāo)準(zhǔn)化，這將全面提高水利行業(yè)相關(guān)活動的效率。根據(jù)國家綜合信息化建設(shè)指南，水利信息化是基于當(dāng)前應(yīng)用的、面向未來的，以水利信息資源的開發(fā)為主要內(nèi)容，以提高水利項目的管理水平和服務(wù)水平為目的，能夠使其適應(yīng)未來發(fā)展的方向，確保水利項目的可持續(xù)發(fā)展。
1.2水利自動化
水利設(shè)備的自動化計量系統(tǒng)和自動監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常服務(wù)于水利管理工作就是所謂的水利自動化，同時，該系統(tǒng)的設(shè)計極大地提高了信息傳輸?shù)乃俣群蜏?zhǔn)確性以及提高了水利系統(tǒng)的適用性，這是做出正確決定的有力支撐。自動化系統(tǒng)的主要功能是數(shù)據(jù)的收集、傳輸和處理。數(shù)據(jù)收集和命令執(zhí)行結(jié)束于終端站傳感器的執(zhí)行，每個站點的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)；最后，監(jiān)控中心站的微計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行識別、驗證、存儲和處理數(shù)據(jù)的任務(wù)，最后，分析、查看、保存和打印處理后的數(shù)據(jù)和結(jié)果。
1.3水利智慧網(wǎng)
水利智能網(wǎng)絡(luò)是一種現(xiàn)代的智能網(wǎng)絡(luò)，它使用物聯(lián)網(wǎng)收集和監(jiān)視有關(guān)用水的信息。從總理的“智慧中國”到“節(jié)水”部長，一切都贊揚(yáng)了智能電網(wǎng)的發(fā)展前景。物聯(lián)網(wǎng)是一種網(wǎng)絡(luò)，它根據(jù)約定的協(xié)議通過傳感器設(shè)備連接各種網(wǎng)絡(luò)，交換和傳輸信息以進(jìn)行智能識別、放置、跟蹤、監(jiān)視和控制。物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施由兩個主要系統(tǒng)組成，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要目的是收集信息并在短距離內(nèi)傳輸信息，而Internet的主要目的是遠(yuǎn)距離傳輸信息。為了真正實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和連接物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)離不開傳感器網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)。智能電網(wǎng)是智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合?；ヂ?lián)網(wǎng)傳感器用于提供實時LAN和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。
2現(xiàn)目前水利自動化技術(shù)的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國目前的節(jié)水工程系統(tǒng)自動化技術(shù)比過去已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，越來越多的技術(shù)已經(jīng)通過了理論研究階段，并在應(yīng)用過程中運行良好。對中國水利自動化技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用的詳細(xì)分析表明，由于特殊應(yīng)用的優(yōu)勢，例如，在中國目前與水利監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的工作中，對各自的技術(shù)工具在許多技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了比較，可以看到，它具有多種用途。同時，水利自動化技術(shù)具有相對廣泛的應(yīng)用范圍，對水利監(jiān)測和管理實際工作的詳細(xì)分析表明，相應(yīng)的工作已經(jīng)在進(jìn)行中，所處理的信息相對復(fù)雜，并使用了傳統(tǒng)的技術(shù)手段。傳統(tǒng)的水監(jiān)測和管理系統(tǒng)已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)人士的批評，因為已經(jīng)難以確保適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)管理工作可以提供更高的工作強(qiáng)度，而水利自動化技術(shù)的發(fā)展是一項可以長遠(yuǎn)發(fā)展的技術(shù)，它為自動化技術(shù)的應(yīng)用帶來了新的希望。
2.1自動測量和報告系統(tǒng)
中國最早的水利自動化技術(shù)被應(yīng)用在防洪信息收集方面，它不僅在收集信息方面具有獨特的優(yōu)勢，而且還可以對收集到的信息進(jìn)行正確的處理和傳輸，這是最早的水報告系統(tǒng)。此后，隨著信息時代的不斷發(fā)展，通信技術(shù)不斷發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)成熟。從第一個短波信道的發(fā)展到后來的超短波信道，當(dāng)前的微波信道和VSAT衛(wèi)星信道，網(wǎng)絡(luò)功能得到了擴(kuò)展，信道變得更加廣泛，網(wǎng)絡(luò)變得更加可靠，包括傳輸信息的方式也得到了很大發(fā)展。
2.2水資源管理決策和支持系統(tǒng)
中國的水資源管理與決策主要涉及水資源評估與評價，水資源預(yù)測與預(yù)報，水資源決策支持、水資源調(diào)度、水資源長期計劃與水資源信息公開。對于其他應(yīng)用程序，大多數(shù)信息資源是基于水利信息、有關(guān)用水利用戶的信息、水利項目的信息、環(huán)境信息以及社會經(jīng)濟(jì)信息?！八芾頉Q策支持系統(tǒng)”是水自動化技術(shù)應(yīng)用的典型例子，它對水管理的效率有很大的影響，同時，也為節(jié)約水資源做出了巨大的貢獻(xiàn)。
2.3水利工程的監(jiān)測管理系統(tǒng)
水利工程安全監(jiān)測與管理系統(tǒng)也是水利工程自動化技術(shù)應(yīng)用的一個例子，該系統(tǒng)的主要功能是采集、收集和處理有關(guān)水工建筑物結(jié)構(gòu)的各種信息。許多要使用的技術(shù)都是基于最新的、完善的技術(shù)，尤其是長距離引調(diào)水工程，該系統(tǒng)基于現(xiàn)代和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，例如，光纖光柵技術(shù)、遙感技術(shù)。當(dāng)前，“水利工程安全監(jiān)測和管理信息系統(tǒng)”的主要發(fā)展方向是實施自動監(jiān)測系統(tǒng)、智能化評估，監(jiān)測超前預(yù)報。
3水利計算機(jī)化的進(jìn)展
根據(jù)當(dāng)前的國家政策和法規(guī)，水電自動化的發(fā)展有四個要求，這也是水自動化發(fā)展的未來趨勢，并且是短期、中期和長期發(fā)展的目標(biāo)要求。其中，建設(shè)用水信息的短期目標(biāo)是以下四個項目。（1）找到科學(xué)合理的應(yīng)用水利自動化技術(shù)來支持水資源管理決策系統(tǒng)的方法。水資源決策的內(nèi)容包括水資源預(yù)測、評估、調(diào)度、信息公開以及中長期規(guī)劃等多種解決方案。通過從水生文獻(xiàn)、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)科學(xué)和水資源的用戶那里收集信息，自動化技術(shù)將結(jié)合專家判斷和最終綠色發(fā)展當(dāng)前路徑的綜合分析，根據(jù)分析做出最佳的管理決策。（2）有必要為水利信息化建立一個全面的基礎(chǔ)設(shè)施，必須認(rèn)真考慮并嚴(yán)格執(zhí)行與水利有關(guān)的項目，基礎(chǔ)架構(gòu)的狀態(tài)可以提供完全自動化，甚至可以實現(xiàn)全人類的自動化。在審查節(jié)水項目后，需要加強(qiáng)信息交流和資源共享，以使節(jié)水項目的實施盡可能簡單。（3）加強(qiáng)發(fā)展專業(yè)的人力資源，以實現(xiàn)用水信息計算機(jī)化和水利自動化。人力資源是技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)，領(lǐng)導(dǎo)必須保證現(xiàn)場工作人員具有高水平的專業(yè)技能和素質(zhì)。（4）重點發(fā)展水電自動化開發(fā)項目，完善與水電信息系統(tǒng)主要組成部分有關(guān)的內(nèi)容，為信息資源利用和信息交流提供最佳的解決方案。與此同時，為了順利執(zhí)行各種操作，作為管理員，有必要事先制定完整的實施計劃，以在實踐中實施，并且運營商必須嚴(yán)格遵守該計劃并高質(zhì)量的按計劃執(zhí)行。從上述建筑的短期和中期目標(biāo)來看，用水計算機(jī)化工作有兩個主要方面：創(chuàng)建水利信息所需的基礎(chǔ)設(shè)施和水利信息資源的收集。因此，為了實現(xiàn)這個短期目標(biāo)，為每個業(yè)務(wù)制定具體計劃很重要，并且有必要系統(tǒng)地計劃每個業(yè)務(wù)信息的收集范圍和內(nèi)容，它可以滿足信息收集的初步需求。該計劃提出的中期發(fā)展目標(biāo)是不斷建立和逐步完善水利信息收集系統(tǒng)，以滿足各公司的信息資源需求。該計劃中概述的長期目標(biāo)最終是一個集成的水利系統(tǒng)，其內(nèi)容非常完整，系統(tǒng)相對完整，非常適合商業(yè)應(yīng)用的需求。
4結(jié)語
當(dāng)今世界上沒有足夠的水資源，科學(xué)合理地利用水資源以及實施有關(guān)用水的信息和決策的自動化處理是解決缺水問題的有效手段。中國的基本水自動化技術(shù)是世界上最先進(jìn)的技術(shù)之一，但是，水的分配卻是嚴(yán)重的失衡，實現(xiàn)長期用水和水資源分配的方法是一項緊迫的任務(wù)，我們需要增加研究和投資資本，并不斷更新水利領(lǐng)域的信息技術(shù)。該技術(shù)水平有效地將理論與實踐結(jié)合起來，對水資源的開發(fā)、利用、分配與使用、保護(hù)與管理做出科學(xué)決策，進(jìn)一步增強(qiáng)了我國水利行業(yè)的科學(xué)管理水平。
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作者：譚勇 鄧選滔 單位：長江水利委員會長江科學(xué)院
