數(shù)字化信息化在水旱災(zāi)害防御能力建設(shè)的應(yīng)用

許寧

（睢寧縣尾水導(dǎo)流管理服務(wù)中心   睢寧  221200）

摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化迅速發(fā)展使得水旱災(zāi)害防御工作面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，在當(dāng)前極端天氣頻發(fā)多變的情況下，極端天氣導(dǎo)致的水旱災(zāi)害防御研究十分必要，利用智慧水利以及人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)和手段，通過(guò)數(shù)字化信息化在水旱災(zāi)害防御能力建設(shè)的應(yīng)用，著力有效防范化解水患安全風(fēng)險(xiǎn)，極大限度的降低災(zāi)害帶來(lái)的生命和財(cái)產(chǎn)損失。

關(guān)鍵詞：智慧水利；災(zāi)害防御；建設(shè)運(yùn)用

1 概述

    近年來(lái)，極端天氣影響我國(guó)公共安全的洪水災(zāi)害頻發(fā)，特別是“河南鄭州7.20特大暴雨”和“海河23.7”流域性特大暴雨洪水，極端天氣導(dǎo)致的涉水災(zāi)害問(wèn)題日益突出，在當(dāng)前新形勢(shì)下，須加強(qiáng)數(shù)字化信息化在水旱災(zāi)害防御能力建設(shè)應(yīng)用，要以“信息全感知，網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、控制全自動(dòng)、分析全智能、管理全方位、工程全數(shù)字”要求，通過(guò)提高數(shù)字化信息化系統(tǒng)工程實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測(cè)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、優(yōu)化調(diào)度的運(yùn)用，最終達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)提前發(fā)現(xiàn)、預(yù)警提前發(fā)布，方案提前制定，措施提前到位的目的，這不僅能有效降低極端天氣導(dǎo)致涉水災(zāi)害發(fā)生的可能，也能提升水旱災(zāi)害防御能力及工作人員的業(yè)務(wù)水平。

2 智慧水利架構(gòu)

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)“要推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展，把數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向，推動(dòng)制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方位、全鏈條改造，提高全要素生產(chǎn)率，發(fā)揮數(shù)字技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的放大、疊加、倍增作用”，黨的二十大報(bào)告指出“加快建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)，數(shù)字中國(guó)”，因此，構(gòu)建智慧水利體系，來(lái)推動(dòng)水利數(shù)字孿生智慧化模擬和智能業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)，以提升水雨情測(cè)報(bào)和智能災(zāi)害防御調(diào)度能力。

3 數(shù)字化信息化與災(zāi)害防御

3.1信息化

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，行業(yè)應(yīng)用的日益普及，信息化已經(jīng)成為全社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域不可或缺的重要手段和工具，人們習(xí)慣用最具代表性的生產(chǎn)工具來(lái)代表一個(gè)時(shí)期，因此，人類在經(jīng)歷了石器時(shí)代、鐵器時(shí)代、蒸汽時(shí)代、電氣時(shí)代、原子時(shí)代之后，從上世紀(jì)六七十年代開(kāi)始，進(jìn)入了“信息時(shí)代”，我國(guó)的信息時(shí)代開(kāi)始時(shí)間相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家晚了幾十年，大概是八十年代才開(kāi)始，至今也并未結(jié)束，除了電信、金融、新媒體、高科技、電商物流、能源、服務(wù)業(yè)等信息化比較發(fā)達(dá)的行業(yè)，農(nóng)業(yè)、建筑、冶金等很多行業(yè)信息化程度還很底下，并在整體明顯存在地域發(fā)展差異，我國(guó)信息化進(jìn)程還有很遠(yuǎn)的路要走，“數(shù)字化時(shí)代”又悄然而至。

3.2 數(shù)字化

    數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康?/span>數(shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗?/span>二進(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過(guò)程。 1996年美國(guó)麻省理工學(xué)院教授尼葛洛龐帝(Negroponte)在《數(shù)字化生存》(Being Digital)書(shū)中提出了“數(shù)字化”概念，按照他的解釋“人類生存于一個(gè)虛擬的、數(shù)字化的生存活動(dòng)空間，在這個(gè)空間里人們應(yīng)用數(shù)學(xué)技術(shù)從事信息傳播、交流、學(xué)習(xí)、工作等活動(dòng)，這便是數(shù)字化的生存”。

3.3 信息化與數(shù)字化關(guān)系

信息化是指利用信息技術(shù)，對(duì)企業(yè)或組織的業(yè)務(wù)流程、管理模式等進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高效率和效益。信息化主要側(cè)重于信息的收集、存儲(chǔ)、處理和傳遞，以實(shí)現(xiàn)信息的共享和利用。數(shù)字化則是指將物理世界中的事物、行為和過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，通過(guò)數(shù)字技術(shù)進(jìn)行處理、分析和管理。數(shù)字化更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的價(jià)值挖掘和創(chuàng)新應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)?！靶畔⒒钡暮诵脑谟趯⒄鎸?shí)物理世界的業(yè)務(wù)、交易、方法、思想通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)變成算法、程序和數(shù)據(jù)，其意義在于通過(guò)信息資源這種生產(chǎn)要素，極大提高效率，但并未從本質(zhì)上改變?cè)械奈锢硎澜绲纳a(chǎn)和經(jīng)濟(jì)模式?！皵?shù)字化”的涵義則更進(jìn)一步，是通過(guò)信息技術(shù)在真實(shí)的物理世界之上，構(gòu)建一個(gè)與現(xiàn)存物理世界密切相關(guān)互動(dòng)的數(shù)字化虛擬世界（空間），在這個(gè)虛擬的數(shù)字空間里，人們可以在最小化接觸物理世界的環(huán)境下，用一種全新的模式再現(xiàn)甚至重構(gòu)原有物理世界的生產(chǎn)生活方式。

3.4數(shù)字化信息化災(zāi)害防御運(yùn)用

  信息化、數(shù)字孿生已成為新時(shí)期水利行業(yè)的發(fā)展要求，安全保障日益得到重視，在建設(shè)和諧社會(huì)和以人為本的社會(huì)理念指導(dǎo)下，保護(hù)生命安全和環(huán)境安全的要求被放到治水工作的首要位置。水利數(shù)字化信息化建設(shè)對(duì)工程管理、環(huán)境保護(hù)、水資源管理，尤其是水旱災(zāi)害防御提供有力的前瞻性決策支持。

3.4.1降水感知信息化

3.4.1.1雨量計(jì)

雨量計(jì)的種類很多，常見(jiàn)的有虹吸式雨量計(jì)、稱重式雨量計(jì)、翻斗式雨量計(jì)等。利用壓力傳感器感應(yīng)收集到降水，從感應(yīng)模擬輸出信號(hào)提取處降水壓力特征信號(hào)，經(jīng)放大與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出降雨量，可實(shí)現(xiàn)對(duì)固態(tài)、液態(tài)、混合態(tài)降水量的監(jiān)測(cè)。

3.4.1.2測(cè)雨雷達(dá)

測(cè)雨雷達(dá)又稱天氣雷達(dá)，是利用雨滴、云狀滴、冰晶、雪花等對(duì)電磁波的散射作用來(lái)探測(cè)大氣中的降水或云中大滴的濃度、分布、移動(dòng)和演變，了解天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征。

相控陣型測(cè)雨雷達(dá)，又稱電子掃描陳列雷達(dá)，既具備相控陳雷達(dá)快速電子掃描的特點(diǎn)，又擁有雙極化雷達(dá)獲取天氣系統(tǒng)豐富探測(cè)信息的優(yōu)勢(shì)，能夠在分鐘級(jí)時(shí)間尺度實(shí)現(xiàn)對(duì)低空空域精細(xì)化格點(diǎn)雨量和面雨量數(shù)據(jù)。

3.4.2 水位感知信息化

3.4.2.1 自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)

自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由雷達(dá)或壓力式水位傳感器來(lái)感知水位變化，集太陽(yáng)能供電、視頻監(jiān)控和無(wú)線傳輸設(shè)備于一體，具有水位采集、趨勢(shì)分析、超限報(bào)警、自動(dòng)記錄上傳、低電量報(bào)警、站點(diǎn)檔案查看等功能；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的水位數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)GPRS、4G/5G(支持全網(wǎng)通）信號(hào)傳輸?shù)绞褂谜叩碾娔XWEB端或手機(jī)APP上。

3.4.2.2圖像視頻水位監(jiān)測(cè)

圖像視頻水位計(jì)，基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，以視頻傳感器代替人眼識(shí)別水位，可實(shí)現(xiàn)河道、水庫(kù)、蓄滯洪區(qū)等水位監(jiān)測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)視。

3.4.3智慧水利信息化平臺(tái)

3.4.3.1數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)

進(jìn)行數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)，建設(shè)水利工程專題數(shù)據(jù)庫(kù)，全面匯聚水利工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，作為平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.4.3.2 AI智能識(shí)別模型

建設(shè)AI模型智能識(shí)別算法，提供多種場(chǎng)景識(shí)別能力，包括水利工程人員闖入、漂浮物、野釣、野游、亂堆亂占、虛擬水尺識(shí)別等，實(shí)現(xiàn)水利工程管理區(qū)域全天候智能化管理，對(duì)各類水利場(chǎng)景算法進(jìn)行本地適配化集成。

3.4.3.3 數(shù)字化綜合管理系統(tǒng)

針對(duì)水利工程運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、模型算法等新一代信息技術(shù)，通過(guò)算法模型搭建、智能管理與預(yù)判分析等相關(guān)工作，建立數(shù)字管理、智能決策的智慧水庫(kù)信息化平臺(tái)，在水利工程監(jiān)管、水旱災(zāi)害研判、工程安全、標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理等方面充分發(fā)揮數(shù)字化效益。通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)水利工程在線監(jiān)測(cè)、運(yùn)行維護(hù)、決策分析、系統(tǒng)管理，保障水利工程防洪、供水等主要功能，有效解決水旱災(zāi)害防御許多痛點(diǎn)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

信息化、數(shù)字化已成為新時(shí)期水利行業(yè)發(fā)展的要求，安全保障日益得到重視，在建設(shè)和諧社會(huì)和以人為本的社會(huì)理念指導(dǎo)下，保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全和環(huán)境安全的要求被放到治水工作的首要位置。因此，要錨定全面提升水庫(kù)、水閘、蓄滯洪區(qū)等水利工程運(yùn)行管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平的目標(biāo)，堅(jiān)持需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力、加快構(gòu)建“天空地水工”一體化全要素、全天候動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系，豐富數(shù)據(jù)底板，優(yōu)化分析計(jì)算模型，為水旱災(zāi)害防御提供決策支持，保障水利工程安全運(yùn)行、效益充分發(fā)揮。

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作者簡(jiǎn)介：許寧（1979—）高級(jí)工程師，本科，從事水利工程建設(shè)管理、水旱災(zāi)害防御等工作。聯(lián)系電話：13815359669，E-mail:553947221@qq.com，郵編：221200，通訊地址：徐州市睢寧縣商務(wù)中心水務(wù)局10樓。