基于大數(shù)據(jù)的智慧農(nóng)業(yè)水利智慧流域建設(shè)探析

摘要：針對農(nóng)業(yè)水利數(shù)據(jù)來源于多個部門、信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重、數(shù)據(jù)無法系統(tǒng)性實現(xiàn)其價值等問題,該文分析了國內(nèi)外智慧水利的研究現(xiàn)狀,探討了基于大數(shù)據(jù)思維下到2020年基本建成流域智慧決策中樞，全面整合各目標(biāo)水利管理智慧系統(tǒng)，形成智慧化的監(jiān)管決策機制，極大提高水利行政管理部門的信息處理精度和工作效率，促進城市水利與社會生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)水利；大數(shù)據(jù)；智慧流域；智慧水利1智慧流域建設(shè)

1.1

智慧型流域建設(shè)的意義隨著計算機信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已邁向信息時代，數(shù)字化、智慧地球、智慧城市等一系列先進的技術(shù)理念相繼產(chǎn)生，以信息技術(shù)為核心，實現(xiàn)水利的信息化也成為水利事業(yè)改革發(fā)展的大勢所趨，智慧水利、智慧流域應(yīng)運而生，為水利問題提供了信息化的智慧解決方案。“十三五”是全面建成小康社會的決勝階段。水利改革發(fā)展的總體要求全面貫徹落實黨的十八大和十八屆三中、四中、五中全會和習(xí)近平總書記系列重要講話精神，積極踐行新時期水利工作方針，加快建設(shè)節(jié)水型社會，加快完善水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，加快推進水生態(tài)文明建設(shè)，加快健全水利科學(xué)發(fā)展體制機制，著力提高民生水利發(fā)展水平，著力構(gòu)建與全面建成小康社會相適應(yīng)的水利安全保障體系。1.2

建設(shè)思路清漳河智慧流域項目以LPWAN物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)為核心，通過建設(shè)專門針對流域的集防汛抗旱決策支持、河長制綜合管理工作、水工樞紐調(diào)度、水資源管理調(diào)度、流域宣傳報道、旅游服務(wù)、氣象服務(wù)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜合性平臺，通過數(shù)據(jù)收集平臺匯集水雨情、氣象、水利樞紐、防洪工程、防汛應(yīng)急等相關(guān)信息，反映水生態(tài)整治工程動態(tài)，補充現(xiàn)有防汛系統(tǒng)預(yù)測預(yù)報功能，匯聚水資源調(diào)配、水（質(zhì)）環(huán)境監(jiān)測預(yù)警，關(guān)聯(lián)河長制管理涉及大數(shù)據(jù)分析，形成以流域為脈的清漳河智慧流域可視化綜合平臺。2建設(shè)目標(biāo)

通過建設(shè)清漳河智慧流域工程，完成一系列物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)通信設(shè)施建設(shè)，形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，形成一張自主產(chǎn)權(quán)獨立可運營的物聯(lián)網(wǎng)。清漳河智慧流域系統(tǒng)是智慧城市的關(guān)鍵組成部分，改善和提升城市綜合治理能力必須通過現(xiàn)代信息化手段和先進的管理思路，加強對城市水系的管理，為河道管理決策提供科學(xué)依據(jù)，提高水行政管理部門的信息處理精度和工作效率，才能促進城市水利與社會生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。同時，清漳河智慧流域系統(tǒng)工程為城市流域生態(tài)保護及綜合治理工程建設(shè)及后期運行管理提供應(yīng)用及決策分析的數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)支撐。3建設(shè)內(nèi)容

清漳河流域智慧化管理平臺通過“五統(tǒng)一（統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一運行環(huán)境、統(tǒng)一安全保障、統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一門戶）”的建設(shè)，把物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)充分運用于水務(wù)綜合管理，通過云計算將“水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”整合起來，以多源耦合的氣象水文信息保障、二元水循環(huán)及伴生過程數(shù)值模擬、水資源數(shù)值調(diào)控、數(shù)據(jù)同化技術(shù)、水務(wù)虛擬現(xiàn)實平臺等為支撐，完成水利業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的無縫集成、河道實景三維展示、動態(tài)模擬分析和泄水過程模擬等項目建設(shè)。3.1

清漳河智慧流域平臺建設(shè)智慧流域管理平臺是系統(tǒng)的核心，提供云計算、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)采集、平臺管理和設(shè)備管理等功能。實現(xiàn)水資源信息的快速傳遞、共享和綜合管理，達到流域水資源智慧化、精細化的深度管理目標(biāo)，為水資源合理開發(fā)利用、優(yōu)化配置和水環(huán)境保護等提供應(yīng)用支撐。系統(tǒng)分層設(shè)計由用戶層、應(yīng)用層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺層、分析決策層等組成。中央調(diào)度中心基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)有核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、超融合云計算系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、機房系統(tǒng)電源防雷、信號防雷系統(tǒng)、防火墻、互動觸摸操作臺、地理信息系統(tǒng)、流域數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺等模塊組成。3.2

無線自組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)測站環(huán)境復(fù)雜多樣，既有邊遠山區(qū)，又有城區(qū)鬧市。因此，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和高效傳輸是智慧水利建設(shè)的前提。數(shù)據(jù)傳輸可分為有線傳輸和無線傳輸兩類。過去通常采用有線傳輸，建設(shè)專線網(wǎng)絡(luò)保證數(shù)據(jù)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴５?，有線傳輸具有布線繁瑣、施工難度大、成本高、擴展性和維護性差、信號衰減等缺點，有些工程在設(shè)計階段已經(jīng)采用了許多先進的技術(shù)和理念，施工結(jié)束時，部分技術(shù)已經(jīng)落后了，難以滿足實際應(yīng)用需求。以南水北調(diào)中線工程為例，工程沿線建設(shè)了多個閘站，采用專用光纖實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，以滿足適時適量的輸水目標(biāo)。工程運行之后，運行人員感覺到數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挷蛔?，難以實現(xiàn)大范圍的遠程監(jiān)控。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，無線數(shù)據(jù)傳輸將是數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域最有發(fā)展前景的重大技術(shù)之一。3.2.1

地理信息（GIS）可視化子系統(tǒng)GIS是對地理空間實體和現(xiàn)象的特征要素進行表達、獲取、處理、管理、分析與應(yīng)用的計算機空間或時空信息系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)建設(shè)是清漳河轄區(qū)內(nèi)流域?qū)崿F(xiàn)智慧化管理的基礎(chǔ)。系統(tǒng)包含對清漳河流域內(nèi)主要河流河情調(diào)查、地形測量、斷面測量等基礎(chǔ)工作，對流域內(nèi)水庫調(diào)查、地形測量、斷面測量等，以及對輸水管線的測繪。系統(tǒng)采用C/S+B/S+M/S的體系結(jié)構(gòu)，C/S子系統(tǒng)實現(xiàn)流域信息的采集編輯管理，B/S系統(tǒng)實現(xiàn)流域信息數(shù)據(jù)的共享發(fā)布，M/S系統(tǒng)實現(xiàn)流域信息數(shù)據(jù)的移動查看和管理功能。3.2.2

水利工程管理巡查與管護子系統(tǒng)水利工程管理信息系統(tǒng)主要是對流域范圍內(nèi)水利工程信息管理、運行管理和調(diào)度員管理等，同時，通過建立相關(guān)的調(diào)度模型，更好指導(dǎo)工程調(diào)度業(yè)務(wù)的科學(xué)開展。3.2.3

水安全智能分析子系統(tǒng)對流域水系工情信息、現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)采集水雨情信息、歷史數(shù)據(jù)、防汛物資等管理；河道三維展示、動態(tài)模擬分析、泄水過程模擬等項目建設(shè)。4實施規(guī)劃

智慧型流域建設(shè)是個復(fù)雜開放的巨大系統(tǒng)工程，覆蓋面極廣，影響因素眾多，需要總體規(guī)劃、分步實施：（1）在現(xiàn)有測站的基礎(chǔ)上統(tǒng)一規(guī)劃流域站網(wǎng)系統(tǒng)，建立降雨、蒸發(fā)、徑流、水質(zhì)、溫度、土壤墑情、水源地、輸水、供水、用水、排水、水利工程等信息采集傳輸系統(tǒng)，構(gòu)建流域物聯(lián)網(wǎng)。（2）分步實施地理信息（GIS）可視化子系統(tǒng)水利工程管理巡查與管護子系統(tǒng)、河流斷面水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控與智能分析子系統(tǒng)、防汛抗旱指揮決策子系統(tǒng)、水安全智能分析子系統(tǒng)、氣象信息警示子系統(tǒng)、“智慧河長制”電子政務(wù)子系統(tǒng)、水利水務(wù)辦公自動化體系建設(shè)、水生態(tài)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等。5總結(jié)

根據(jù)《規(guī)劃環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則（試