大数据技术在现代水利工程管理中的应用分析
2018年10月18日   点击量: 1305

大数据技术在现代水利工程管理中的应用分析

王 瑶

(淮委沂沭泗水利管理局  江苏  徐州 221018)

 

【摘要】目的:大数据技术具有复杂性、不确定性等特点,是当下迅速发展的新兴信息技术。水利管理现代化是新形势、新任务下基于信息技术而产生、发展的。日前,水利部印发《加快推进新时代水利现代化的指导意见》,提出要全面提升水利管理现代化水平,强化依法治水管水,创新水利工程管理方式,加强基层水利行业能力建设,加快推进水利管理现代化。本文从工程管理的角度,分析大数据技术在现代水利工程管理中的应用,为广大工程管理者提供大数据技术相关的技术思路。

方法:首先对比分析大数据与传统数据处理方式在水利工程管理数据累计、传递、存储等环节的异同;其次结合现代水利工程管理实务,重点分析大数据技术在现代水利工程管理中的应用案例和应用前景。

结果:总结得出大数据技术将对现代水利工程管理产生的重要意义和影响。

结论:水利工程管理单位应提前布局,重视大数据等信息化技术在工程中的应用,为水利工程信息化的进一步发展提供重要的基础,为坚持“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水思路提供技术保障。

关键词:大数据技术;水利管理现代化;云计算;水利信息化

 

1. 引 言

水利工程直接关系到国家经济发展与社会进步,具有非常重要的意义。自新中国成立以来,一大批水利工程得到兴建,初步形成了系统的防洪、排涝、灌溉、供水、发电等各功能要素的水利工程体系,为国民经济的又好又快发展提供了坚实的保障。

在水利工程建设取得辉煌成就的同时,人们逐渐意识到我们在水利工程的管理上还存在着手段比较落后,重建轻管、水资源利用率低等突出问题,致使一大批水利工程不能发挥其应有价值,或者工程寿命大大缩短。2018年2月,水利部印发《加快推进新时代水利现代化的指导意见》,提出要全面提升水利管理现代化水平,强化依法治水管水,创新水利工程管理方式,加强基层水利行业能力建设,加快推进水利管理现代化。

有学者和水利工作者分别从制度管理、机制管理、人力资源管理等几个方面对水利工程管理中存在的问题进行了论述,并提出了不少可行的解决措施。不可否认,水利工程管理中出现的问题,不少是制度上的问题,但水利工程管理有其特殊性、复杂性,涉及多方面的人才、知识技术与能力,单纯靠“软管理”是不能从根本上解决问题的,必须借助一些现代化的信息手段来辅助进行决策和管理,才能够更好、更科学地解决问题。大数据技术就是这样一种现代化的信息手段。

水利工程管理面临的是海量的非空间数据和空间数据,大数据技术就是研究如何从这些数据中提炼出有价值的知识从而提高水利工程管理的科学化水平和决策水平。本文从工程管理的角度,分析大数据技术在现代水利工程管理中的应用,为广大工程管理者提供大数据技术相关的技术思路。

2. 大数据技术

近年来,大数据技术成为人们非常感兴趣的热点技术。大数据具有以下4个特点:第一、数据体量巨大。大型数据集,从 TB级别跃升到PB级别;第二、数据类别繁多。数据来自多种数据源,数据种类和格式冲破了以前所限定的结构化数据范畴,囊括了半结构化和非结构化数据;第三、价值密度低。以视频为例,连续不间断监控过程中,可能有用的数据仅仅一两秒钟;第四、处理速度快,包含大量在线或实时数据分析处理的需求。

在长期的水利建设实践过程中,我国水利工作者建设了一大批水利工程管理信息系统,对于水利工程的建设和运行管理起到了很好的帮助作用,然而,受条件制约,这些工程管理信息系统所提供的功能大多是业务型的,很少面向管理决策。水利工程管理信息系统在发展过程中积累了海量的数据,不少是空间类型的数据,而且这些数据还在不断地增长,我们的工程管理信息系统对数据的生产、运输和存储能力都比较强,而对这些空间数据的分析能力还很落后。

也就是说,我们虽然深知水利工程管理信息系统海量数据中蕴含了很多有价值的信息,但是不知道如何有效地利用它们,而依靠传统的信息处理方法是解决不了这些问题的。

3. 大数据技术的应用分析

以上分析可知,大数据技术在现代水利工程管理中具有重要的意义,是新时代水利现代化建设的重要方面之一,因此应特别重视大数据技术在水利工程管理中的应用。2017年5月,水利部印发《关于推进水利大数据发展的指导意见》,推动数据资源共享开放,促进水利大数据发展与创新应用。基于上述背景,结合现代水利工程管理实务,下面重点分析大数据技术在现代水利工程管理中的应用案例和应用前景。

3.1水利信息资源化

河海大学冯钧教授等研究将水利大数据进行资源化,其认为目前水利行业信息的资源化研究的关注点主要关注数据共享,然而距离支持各种复杂查询与预测分析及人人皆可使用受益的愿景还有很大差距,其研究成果从数据的存储、共享、服务和交换等方面进行,通过研究数据的高效存储方法实现对“数据化”的支持,通过解决异构数据的共享和发现等关键技术问题,实现逻辑层对“数据开发”的支持;研究数据服务实现服务层 “数据开发”的支持;通过研究具有高伸缩性和可生长能力的大数据多模式交换方法,实现对业务应用的良好支持;进而形成一套完整的水利数据资源化关键技术体系。其研究成果为下一步的大数据综合利用提供了技术支撑。

3.2 工程观测数据综合应用

工程观测数据的综合应用一直是水管单位技术人员希望探讨的重要问题,扬州大学王业明教授等研究将水利工程观测数据进行综合开发,水管单位每年都会定期对水工建筑物等进行的工程观测,观测数据经过常年累积已形成较大规模,观测数据的自动化处理层次也应是管理单位水利信息化建设的重要内容,基于大数据的水利工程观测数据成果综合应用具有明显的工程意义。

该研究实现了对河道断面观测和垂直位移观测相关成果的自动化生成,如河道断面观测成果表的生成、河道断面比较图的绘制、河道断面冲淤量比较表的生成、垂直位移观测成果表的生成、垂直位移量变化统计表的生成、垂直位移量横断面分布图的绘制、垂直位移量过程线的绘制等。大数据技术能够综合应用工程观测数据,通过对海量数据的处理,能够以更加便于理解的形式生成相应的图表,便于工程管理人员做出正确决策。

3.3 工程建设云平台

中国水利水电科学研究院陈祖煜院士等研究了一种工程建设管理云平台。其目的是要通过大数据和云计算技术,研究和探索一种创新的水利工程建设的管理模式。建立云计算管理平台和系统是一种高效和集约化的建设模式,解决了水利工程实现信息化管理面临的手工管理、传统模式分散管理、效率低等难题,可以全面提升水利工程建设信息化管理的整体水平,同时也可以提高工程管理的水平和工程质量。

该系统一方面可以将水利工程建设管理规范化,在质量管理模块中建立了水利工程中施工单位、监理单位以及管理单位常用的各种表单266张,以规范化文档为主线,将项目管理、质量管理、进度管理、检测管理以及文档管理等有机地融合;另一方面将多种信息采集手段结合利用,例如大坝填筑施工实时智能化监控系统,以确保施工质量。

3.4 大数据灾害预测

中国水利水电科学研究院有研究基于大数据的山洪灾害预警信息系统,以大数据技术、空间数据库技术和计算机网络技术为依托,建立了山洪灾害防治数据库系统、决策技术支持服务系统。

广西在2016年山洪灾害防治项目建设中,亦运用大数据预报,通过广电网络终端,实现山洪灾害预警入户,突破了精准预测和全方位预警两大山洪灾害防御工作瓶颈,得到了珠江防总的充分肯定,并在珠江流域各省推广运用。通过第三方云平台资源和大数据分析技术,采用雷达回波、精细化降水预报等成果,对全区4000多座水库、没有水文预报的700多个小流域进行4时段逐时降雨预测,并结合地理信息资源开展来水预测。同时,建立了利用实时监测雨量,逐时对预测结果进行修正的模型,有效提高了预测精准度。下一步广西计划在全区范围内推广该成果,实现全区预警信息进村(屯)入户全覆盖,最大限度减少山洪对人民群众生命财产的危害。

4. 总结与结论

在未来几年中,随着水利工程的不断发展,积累的各类水利工程管理信息仍将迅速增长,形成水利工程管理的知识库和大数据环境。面对如此巨大的数据,大数据技术将对现代水利工程管理产生的重要意义和影响。

水利工程管理单位应提前布局,重视大数据等信息化技术在工程管理中的应用。分析认为,水利工程管理单位可以从一下几个方面谋划:

第一,实现信息资源整合与共享。近年来,水利工程管理单位的防汛、工程管理、水政、安监、水资源等部门都分别建立了相对独立的信息系统,要将这些系统进行资源整合,实现数据共享,可以构建横向内部水利业务之间数据共享应用机制,实现水利系统内部数据分层级按权限互联互通,打破“信息孤岛”,充分发挥数据效能,依托水利信息网和水利数据交换平台,实现各级、各部门之间数据交换。

第二,利用大数据实施水资源精细管理与评估。党的十九大将生态文明建设提升到了前所未有的高度,水利管理也要与时俱进,从原来对水资源的粗放式管理逐步过渡到精细化管理,充分利用水文水资源、社会与经济、基础地理、网络舆情等数据,建立基于大数据的调度模型,实现水资源精细管理等。

第三,加强水旱灾害监测预测预警。防汛抗旱是水利管理的最基础职能之一,要利用大量的动态监测数据,结合社会与经济、基础地理、网络舆情等数据,实现集雨水情趋势预测、山洪灾害预警、旱情监测评估、险情监测预警和灾情评估等功能于一体的水旱灾害预测预警系统。

第四,充分依托河长制湖长制平台。2018年是推动河长制从全面建立到全面见效的关键一年,水利部门应充分利用已建立的河长制湖长制平台,实现各种基础数据、动态监测和监督数据、其他行业数据和社会监督数据的进一步整合,为全面推行河长制提供有效的信息技术支撑。

大多水利工程管理单位都有对信息化工作常抓不懈的建设方案,并为之投入大量人力物力财力,信息化建设也都取得了丰硕成果。面对新的形势,水利工程管理单位应提前布局,重视大数据等信息化技术在工程中的应用,为水利工程信息化的进一步发展提供重要的基础,为坚持“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水思路提供技术保障。

(本文收录进第22届水利科技交流研讨会并作口头报告)

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[10] 武炜,柴福鑫,胡宇丰等.基于大数据的省级山洪预警平台开发[J]. 水利水电技术, 2016.9

 

[作者简介]

王瑶,男,1989.08,硕士,副主任科员(工程师),主要研究方向:水利信息化与水工机电一体化

 



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