张 科

（陕西省水资源与河库调度中心,陕西 西安 710004）

自20 世纪90年代水利行业开始进行信息化建设,但因传统信息技术不完善,在信息管理中多以二维模式进行信息存储与交流。随着我国信息技术的发展,在大数据、移动互联网、云计算、人工智能等现代信息技术下,智慧水利建设成为必然发展趋势。水利信息化建设借此新技术创建智能、实用、高效的水利信息系统。

1 陕西水利信息化建设大数据技术应用现状及存在问题

1.1 水利信息化建设现状

陕西省水利厅统筹推进重大水利工程建设,在信息化建设中充分运用现代信息技术手段、紧扣水利十大业务需求,开发建设了国家防汛抗旱指挥系统、国家水资源监控系统、国家地下水监控系统、陕西省河长制湖长制信息管理平台等信息系统平台,涵盖感知系统层站点部署,外网、内网、专网三张特有网络现状,有基础信息数据、感知监测数据、业务流数据等三大重要数据层支撑,实现水利系统横向、纵向安全共享交换。

陕西水利信息化建设与发展,源于国家“金水工程”的启动,经过多年的努力,陕西省水利厅智能化业务应用水平逐步得到较大的提升。在水资源管理方面,实现了地下水接收、信息查询维护、地下水监测资源整编、地下水信息发布共享等功能；实现了规模以上取用水户的在线监测；实现了用水统计、专项整治、电子证照等功能；实现了重要取水口、地下水取水井的实时监测,取用水户、取水许可电子证照、水资源税的统一管理,为水资源管理工作、业务开展提供了基础信息化工具,同时也为水资源管理智能化、精细化奠定了重要基础。在水旱灾害防御方面,主要实现了省、市、县汛情分布情况的实时监视及预警、全省旱情实时监视及分析、值班管理等功能；建设了陕西省山洪灾害监测预警平台,实现汛情监测、山洪风险、气象预警、监管管理、值班管理、村庄预案、统计报表、数据维护和系统管理等功能,目前处于试运行阶段；建设了旱情监测系统,实现了对全省旱情的监测预警；通过应用系统的使用,为水旱灾害防御决策提供了更加科学的信息依据,发挥了不可或缺的重要作用。在河湖运行管理方面,通过建设陕西省河长制湖长制信息管理平台,实现河长湖长监督考核、督查督办、信息管理、联席会议及各业务部门协同办公等功能；通过建设中小水库监测系统,实现了对全省病险水库的管理；结合河湖运行管理业务需要,在 2021年建设了水库运行管理系统,分批接入了 908 座水库监测数据,实现对水库安全进行长期监管,整编观测数据,及时发现安全隐患,保障小型水库安全运行,持续发挥效益。

截至“十三五”末,全省在重要江河断面、大中型水库、水生态景观区已建成视频监视 1200 多路,部分视频站实现了智能监控与报警联动功能；已建成雨量监测 1748 站、水位监测 109 站、水文监测 173 站、水库监测 103 站、墒情监测104 站、水质监测 178 个断面,山洪灾害雨量监测 1039 站和水位监测 738 站,市级雨量监测 2616 站；已建成国控水资源陕西取用水监测 495 户 917 点和水源地水质监测 8 站、国家地下水陕西监测 558 站和省控地下水监测 210 站；已建成水库水电站淤地坝信息报汛 643 站、水库大坝安全监测 14 座、水库洪水调度 29 座；已建成水土保持径流泥沙监测 27 站、风力侵蚀监测 3 站；全省小型水电站安装生态流量泄放设施 426 处、安装测流装置 104 处；全省大中型灌区开展的灌区水源监测、渠系量水、闸门监控、110 座泵站自动监控等灌区信息化建设,为水利信息化建设与发展提供了重要的基础信息资源。

1.2 陕西水利大数据技术应用存在问题

（1）整体系统不协调

在水利工程建设过程中通过大数据技术的应用可获取工程、运营、调度、档案管理等多类系统信息,由于各类信息相对孤立且未相互协调与衔接,导致在数据模型分析中大量信息没有发挥至最大使用价值,因此各类信息价值也未得到有效积累。

（2）顶层设计不完善

以目前陕西水利大数据应用情况来看,虽已积极响应国家相关部门对大数据技术应用的推动,但在市场层面各方企业对水利大数据应用尚在初始阶段,在数据分析中其价值评估机制极不完善,各部门参与力度亟待提升。另外因大数据技术应用需投入较大资金,而效益获取却是一个长期过程；同时顶层管理者对此方面认识欠缺,各个主体则投资意愿不足,致使在水利信息化建设中所构建的信息化平台与运行系统不能适应实际发展需求。

（3）技术应用不深入

目前陕西水利信息化建设中各企业单位信息系统虽已涉及大数据技术,所构建平台功能相对单一,数据模型分析不够全面。随着水利行业及现代信息技术的不断发展,只有利用合理的大数据技术并对信息进行深入挖掘与研究,才能更好地推进水利工程项目进展及指导后期工程建设。水利工程的合理运行离不开科学管理,通过大数据技术对信息的全面采集、有效处理、深入分析可满足水利工程建设的不同层次需求。

2 水利信息化建设的大数据技术应用

2.1 水利大数据概念及特征

水利大数据即水利行业所应用的大数据技术,其以大数据技术为支撑构建水利行业信息化平台,用以收集、管理与分析水利工程建设信息。在水利工程建设中会产生大量数据信息,大数据技术可对其筛选与处理,在数据算法与模型分析下发现其内在价值与本质规律,进而为水利建设者的科学决策提供理论依据。目前遥感、GIS、传感网和射频技术等现代化信息技术逐步运用于水利工程建设项目,而大数据技术的合理应用才能构筑完善的数据系统,继而对有效数据进行价值分析。

2.2 水利项目大数据应用可行性

为了推动水利信息化建设中大数据技术的应用、推广及普及,需改进数据管理模式,以精细化方式全面管理水利工程发展现状,以此不断提升综合管理水平。通过大数据技术对水利工程的冗杂信息进行全面收集、快速处理、深度分析,有利于充分发挥各种数据信息的实用价值；在数据收集、汇总及存储过程中,需保证信息的真实性与完整性,并不断修补与处理信息存在的问题与缺陷；同时创建数据信息平台,对水利工程所获数据开放处理,以此实现水利数据信息的互通、共享及利用,进而可制定合宜、有效的决策意见,有利提高水利信息化建设水平。

3 大数据技术于陕西水利信息化建设中应用

近年来我国水利行业发展迅速,但由于多方面原因先前的水利工程信息却保存较少,因此在水利工程新建项目中难以查询、参考及利用历史数据与信息。大数据的应用可对大量水利工程数据筛选、处理且通过数据模型分析提取有价值的信息,以为新建项目提供依据。

3.1 水利项目规划设计阶段

在规划设计阶段基于大数据系统提取水利工程项目的地理位置、水文气象、水位流量关系、水生态、地形地质、雨水管的分布情况及相关设备的运行与维护等重要信息。为提高水利信息利用、加强各单位之间信息共享,应明确数据信息关联性、建立共享机制、完善共享体系。在具体规划设计中,利用数据库系统存储、改正、分类处理等功能,只需输入分类序号或关键词即可调用有关数据,大大提升获取数据效率,进而帮助工程管理人员整合资源,科学、合理的规划设计,以保证水利工程项目能够顺利开展。

3.2 水利项目施工阶段

在施工阶段通过大数据技术构建监管系统,自开始准备、动工、施工过程到竣工验收、工程结算、固定资产移交等全过程进行实时动态监督[1]；同时在水利工程建设管理过程中利用大数据实行动态分析、及时预警,实时跟踪与督察超期节点、超时任务等,进而在水利工程项目管理中实现动态信息共享与利用,有利地推动项目进展并辅助领导快速与科学决策。在大数据技术下可视化的施工过程有利于实现水利工程项目建设全面管理,同时在管理中达到科学化、精细化及规范化的目标。如在水利工程管理中可根据能耗与运行情况进行数据系统分析,并指导水利主管部门对落后的排水系统进行整体改造升级；而在水利物资仓库仓储中可利用数据库记录备品备件的购买期限、使用时间及更换时间等,以保证及时更换配件且较少占用仓储空间,同时减少工作人员工作量与难度；又如在洪涝灾害中利用大数据而提高预测的准确性,进而提前疏散避险；在水资源配置中则通过分析分配、用量及调度等而对供水分配与蓄泄量及时调整,以满足实际生产与生活[2]。

3.3 水利项目运营阶段

在水利工程建设管理中信息化管理系统的开发与应用成为关键监管方式,大数据技术的应用使水利工程运营阶段管理得到强化。大数据技术可预测未来的信息变化,由此对数据信息分析总结并以此为依据制定科学的管理计划与方案,在运营中提高管理效率的同时可最大限度减少资源消耗。例如在抗旱防洪灾害管理中利用大数据对其分析与预测,在实现精准预警同时可有效减少经济损失；又如在水资源配置管理中通过大数据加强合理分配,优化了水利工程的服务质量并提高了其服务水平。

3.4 其他方面

目前在大数据技术下陕西各地水资源管理、抗旱防洪、电子政务、水利公众服务等业务系统功能持续升级与完善,有利于统一整合水利信息资源并实现共享共用。

4 陕西水利大数据技术应用

（1）拓展更新数据信息

目前在大数据技术下陕西水利信息化建设虽取得一定成果,但若想获得长足发展就必须不断拓展与更新平台的数据信息。全面而先进的数据参考才能带给水利工程建设充分的市场定位,再结合各种信息的分析才能提高水利信息化建设效率。同时已确定的水利工程项目在建设过程中,专门人员可根据实时更新的先进数据对建设工作进行调整与改进,进而保证水利工程项目信息的实时性与有效性。

（2）完善相关制度体系

水利信息化建设工作的开展与完成离不开完善的制度体系,因此相关部门应依据水利工程实际情况制定行之有效的制度体系,以此保障建设方案的顺利实施。在建设水利信息化管理平台中应充分利用当前大数据技术,相关顶层领导者在全面了解其基础上应对软硬件整改及网络建设给予大力的资金扶持,不断完善信息化建设与管理体系,进而在不断强化数据系统的同时令其发挥最大效益。

（3）建设协同设计平台

水利工程信息化建设中可通过建立三维数字化协同设计平台实现数据信息的快速掌控、处理、共享及利用。首先应加大力度建设智能化数据库,基于云计算等系统可使数据信息快速生成可视化演示文件,再通过专家系统对此文件进行深入研究与探讨并提出科学、可行的方案。其次可构建协同设计平台,以此实现各部门、专业数据信息的相互协调及共享共用。

（4）建设综合管理系统

为有效提升数据信息的价值而强化水利工程项目的综合效益,在水利信息化建设中需建设与之匹配的综合信息管理系统,可有效强化数据管理的效率性与协同性、发挥大数据技术的最大价值。此系统在固件中一般涉及以下模块：一是数据档案管理模块；二是设计模块；三是经营模块；四是测绘勘测模块；五是办公模块等[3]。

（5）提升人员核心素养

在陕西水利信息化建设中应不断努力提升相关技术人员的核心素质,以此保障各项工作的顺利前进。在信息化时代随着大数据技术不断应用于水利建设行业,对相关工作人员的职业素养提出更高的要求,需要理论先进且实践经验丰富的水利信息化建设人员。因此各企业部门应对相关工作人员适当裁减,并广泛招纳理论知识与实践经验丰富的优秀技术人才,为水利信息化建设注入新鲜血液,以此适应大数据技术的应用并提高企业的核心竞争力。

5 结语

在现代信息技术快速发展背景下大数据技术的应用成为推动水利信息化建设改革与转型的关键。在陕西水利信息化建设过程中应更加重视大数据技术,通过对其深入应用进一步完善信息化管理制度体系与基础设施建设工作,更为高效与高质的采集、管理、共享及利用水利数据,为“水利工程补短板、水利行业强监管”提供坚实的技术保障,全面提升了陕西水利行业综合水平,进而促进经济的发展及社会的稳定。