水利工程論文-建設水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng).doc

水利工程論文-建設水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)摘要：水資源優(yōu)化配置是水資源管理的重點，而水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)在水資源優(yōu)化配置中又具有舉足輕重的作用。水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫、在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、綜合信息管理子系統(tǒng)、綜合分析與決策支持子系統(tǒng)、實時控制管理子系統(tǒng)等組成。它是高技術的集成，體現(xiàn)了水資源可持續(xù)利用原則，并且代表了當前世界水資源管理的方向。我國應在“總體設計、分步實施、試點示范、全面推開”的原則下建設水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)。關鍵詞：水利現(xiàn)代化水資源實時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)當前，我國水利建設面臨著從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變的歷史任務。如何實現(xiàn)水利現(xiàn)代化?如何實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用?在水資源的開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約和保護的綜合管理任務中，如何改變過去粗放式的管理方式，而采用集約式的現(xiàn)代管理方式?面對這些問題，我們不能不去研究國際上對自然資源管理的新思潮，不能不去研究全球高科技突飛猛進的發(fā)展大潮流。水資源的優(yōu)化配置是水資源管理的重點。實施對水資源動態(tài)的、實時的、優(yōu)化的配置，基礎是獲取大量的、動態(tài)的水資源及相關信息。當代高技術的發(fā)展，特別是信息技術、數(shù)字化技術的發(fā)展，使得對水資源進行實時監(jiān)控管理已經(jīng)成為可能。這種系統(tǒng)的建設將使水資源的管理發(fā)生重大變革，也將帶來巨大的經(jīng)濟社會效益。當前在國際上，水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，代表了水資源管理的現(xiàn)代方向。一、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點及技術要求什么是“水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)”呢?這個系統(tǒng)是以信息技術為基礎，運用各種高新科技手段，對流域或地區(qū)的水資源及相關的大量信息進行實時采集、傳輸及管理；以現(xiàn)代水資源管理理論為基礎，以計算機技術為依托對流域或地區(qū)的水資源進行實時、優(yōu)化配置和調(diào)度；以遠程控制及自動化技術為依托對流域或地區(qū)的工程設施進行控制操作。這種系統(tǒng)的主要特點是：對水資源進行實時監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容包括水量和水質(zhì)。實時監(jiān)測的意義在于：只有掌握瞬時變化的水量信息，才能科學、準確地進行資源配置及調(diào)度；只有掌握瞬時變化的水質(zhì)信息，才能對環(huán)境質(zhì)量進行動態(tài)評價和有效監(jiān)督，也才有可能應對水污染突發(fā)事件，保證供水安全。這種系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為框架，除了采集水資源信息外，還廣泛采集流域或地區(qū)內(nèi)的氣象、墑情等自然信息，水利工程等基礎設施信息，經(jīng)濟與社會發(fā)展的基本信息以及需水部門的需水信息。它不同于以往的水資源監(jiān)測系統(tǒng)，僅僅具有監(jiān)測功能。這種系統(tǒng)更重要的功能是進行實時配置調(diào)度。它是在監(jiān)測的基礎上，以大量的綜合信息為基礎，采用現(xiàn)代水資源管理數(shù)學模型，為水資源的實時配置、調(diào)度提供決策支持。這種模型勢必突破“就水論水”局限，體現(xiàn)經(jīng)濟與社會發(fā)展資源環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，體現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用原則，體現(xiàn)“依法治水”的原則。這種系統(tǒng)應是高新技術的集成。系統(tǒng)的設置應充分吸收國際上最新技術，堅持高起點。它包括監(jiān)測技術、通信、網(wǎng)絡、數(shù)字化技術、遙感、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計算機輔助決策支持系統(tǒng)、人工智能、遠程控制等先進技術。它的設置應是因地制宜的。針對不同流域、不同地區(qū)不同的經(jīng)濟發(fā)展水平及基礎設施狀況，水資源管理中不同的重點問題，水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的設置也應具有不同的特點。系統(tǒng)的設置還應與防洪調(diào)度指揮系統(tǒng)的建設相結合。這種系統(tǒng)的技術要求是：以現(xiàn)代電子、信息、網(wǎng)絡技術為基礎，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、實時傳輸和在線分析，有效地提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準確率，確保監(jiān)測信息的有效性。充分掌握所在地區(qū)水資源供需狀況，建立相應的資料庫和水量、水質(zhì)模型、供需水模型及生態(tài)環(huán)境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水等。充分運用現(xiàn)代計算機和人工智能等技術進行高度技術集成，快速、高效、準確、客觀地分析處理大量監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)已建立的供需水模型和水環(huán)境分析模型等，動態(tài)生成水資源優(yōu)化配置、調(diào)配計劃等輔助決策方案。以綜合分析和輔助決策為基礎，實現(xiàn)對水資源的優(yōu)化配置、遠程控制和科學管理等，即實現(xiàn)水資源調(diào)控的現(xiàn)代化。系統(tǒng)應具有很強的實用性和動態(tài)可擴展性，以滿足不同用戶的需求。二、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的基本結構水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)應具備水資源實時測、水資源實時預報、水資源實時調(diào)度和水資源實時管理等功能。其功能概要詳見圖1。系統(tǒng)的總體結構又可分解為以下主要部分(參見圖2)：數(shù)據(jù)庫(包含圖形庫、圖像庫和CIS系統(tǒng))，模型庫(包括方法庫)，知識庫，在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，綜合信息管理子系統(tǒng)，綜合分析與決策支持子系統(tǒng)，實時控制管理子系統(tǒng)。其核心是綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫。其他各部分則為系統(tǒng)核心的補充、延展和支持。系統(tǒng)總控目的是建立系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系、控制各庫和各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)提供相關水資源與水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集和數(shù)據(jù)可靠性在線分析功能。其重點是對地表水和地下水(水量、水位、水質(zhì)及水溫等)的實時動態(tài)監(jiān)測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集、監(jiān)測數(shù)據(jù)預處理，以及監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性的實時在線分析處理等。該子系統(tǒng)還應提供與各類監(jiān)測儀器銜接的數(shù)據(jù)采集接口，通過接口模塊動態(tài)收集監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，確保存入數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測資料的有效性、完整性和可靠性。綜合信息管理子系統(tǒng)管理各種水資源水環(huán)境監(jiān)控項目的數(shù)據(jù)資料，具有監(jiān)測數(shù)據(jù)資料的輸入、存儲、整編、查詢與傳輸?shù)裙δ?，對水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)資料進行綜合管理和處理。該子系統(tǒng)還應提供對綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及實時控制子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口。實時控制子系統(tǒng)主要完成兩個功能：一是將系統(tǒng)綜合分析與輔助決策的成果以實時報告(如水資源預報、水質(zhì)分析公報、企業(yè)排污超標警報、水資源調(diào)配建議方案等)和多媒體報警信號(如大屏幕指示、聲光警報等)的形式進行動態(tài)輸出，以供決策部門進行水資源配置和管理參考；二是將輸出指令直接作用于可控自動化水資源調(diào)配和控制設備(如給、排水閘門等)，通過有線/無線/遠程控制技術對系統(tǒng)所涉區(qū)域內(nèi)的重點給、排水設備及重點控制工程進行遠距離的調(diào)節(jié)控制。綜合分析與決策支持子系統(tǒng)對實時監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)信息進行綜合分析處理。其主要功能就是運用模型庫中的相應模型對監(jiān)測數(shù)據(jù)資料進行智能化的綜合分析，參照知識庫中的專家知識和有關法律、法規(guī)、規(guī)程規(guī)范，形成水資源(包括水量、水質(zhì)、水情和水環(huán)境等)動態(tài)狀況的分析成果；并根據(jù)分析成果，產(chǎn)生輔助決策報告或直接發(fā)布控制指令。系統(tǒng)還應專門設計有多庫協(xié)同器，進行各庫之間的協(xié)調(diào)。多庫協(xié)同器提供系統(tǒng)各庫的協(xié)同規(guī)劃、綜合調(diào)度、人機交互、資源共享、沖突仲裁和通信聯(lián)絡等處理功能。綜合分析與決策支持子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的技術核心，它將以國內(nèi)外近年在水源、水環(huán)境和農(nóng)田水利等方面的科研成果為基礎，結合現(xiàn)代高新技術進行綜合開發(fā)，形成技術先進、功能完善、實用性強、又便于擴展和更新的具有決策支持能力的智能化綜合分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的基礎，準確高效地收集和及時處理大量復雜的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)設計和開發(fā)的重點。數(shù)