水联网与水利信息化理论概述及应用实践.docVIP

　水联网与水利信息化理论概述及应用实践 　　　目前，大到三峡工程，小到一条小的沟渠，各种大大小小的水利工程遍布全国。这些水利工程大多实现了操作自动化，有些也进行了本地信息化改造，然而，很多水利站点之间、站点与水利管理部门之间没有实现互联互通，综合应用程度低，是一个个信息孤岛，特别是很多中小型水利工程，这个问题尤为严重和突出。作为我国五大新兴战略性产业之一的物联网，其在水利行业的具体应用产生了水联网。随着水联网技术的发展和应用推广，其在水利信息化建设中的作用也越来越受到关注。因此，如何充分利用现代信息化技术和手段，建设完整的水联网体系，实现水利现代化，成为当前水利信息化建设最为迫切的任务。 　　1 水联网的产生与发展 　　1.1 物联网的概念及其应用 　　物联网(Internet of Things)，指的是通过各种信息感知设备，把一切物体与互联网连接起来，进行信息交换与共享，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络体系或技术框架，通俗点讲就是物物相连。 　　物联网是互联网的应用拓展，通信与网络技术只是物联网技术框架中的一个核心技术，因此，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。可以看出，物联网可以应用到几乎所有工业、军事和日常生活等领域，于是，出现了车联网和智能电网等，物联网在水利行业的应用，就是所谓的水联网。 　　1.2 水联网的概念及作用 　　水联网是在物联网的基础上提出的，从物联网的应用角度看，水联网是水利信息化发展的新阶段，有学者将其称为水利行业 4.0，因此，将水联网理解为物联网在涉水行业的具体应用是比较合适的。 　　水利作为国民经济的基础设施，信息化则是水利现代化的基础。早期，水利信息化建设内容主要是指以信息自动采集、设备自动化控制为特征的最基础的水利自动化系统;后来，发展到以网络互连、信息系统集成、水利信息综合展示为特征的水利网络信息系统;最近这几年，水利信息化系统建设则围绕以物联网、大数据、云计算、智能决策等为主要特征的智慧水利系统展开。通过上述分析可以发现，水联网的最终目的就是为了实现真正的智慧水利。 　　利用水联网技术，可以进一步提高水利信息化能力、提升水利数字化程度，更好地服务于流域城乡供水、水生态环境保护与修复、防汛抗旱减灾及水资源管理，并且把传统水利向现代化、智能化推进，以便更好更快地发展。 　　2 水联网技术实践 　　针对水利信息化系统的特点，利用物联网的相关理论，本文构建了一套基于水联网模型的综合应用体系与框架。该框架结合物联网的体系架构，将信息系统分为 4 层：1)感知层。包括传感器网络和智能化终端设备等。2)网络层。也叫传输层，包括移动网络和互联网等。3)平台层。包括统一的协议管理平台、智能化数据交换平台和面向服务的总线式应用服务平台。4)应用层。在最上层，主要是基于 CS，BS 架构的应用，包括图像与数据综合展示、移动信息集成应用等。 　　2.1 基于智能设备的前端数据采集终端 　　基于智能设备的前端数据采集终端主要是指基于 Android 及 IOS 平台的智能化设备及基于嵌入式软件的智能仪表等，通过开发可视化交互终端，可以实现水务执法、站点巡检和智能查询等功能。 　　2.2 统一协议管理平台 　　开发统一协议管理平台，可以统一规划和管理业务系统交换协议，可以维护不同时期、不同版本的交换协议与公共代码，另外平台动态生成交换数据，通过构造解析中间件，能够为大系统集成提供数据级的一致性保障。 　　2.3 智能化数据交换平台 　　智能化数据交换平台适用于多个子系统实时数据交换的需求，同时支持在线与离线多种工作方式。该平台交换方案可配置、可管理，支持交换过程多目标实时监控与日志访问，并且可以实现基于TCP/IP 数据流、FTP、文件共享、共享 DB 等多种形式的数据交换。 　　2.4 面向服务的总线式应用服务平台 　　面向服务的总线式应用服务平台可以提供基于HTTP 协议的跨平台远程服务，提供数据库、资源文件和在线数据的统一编码服务。平台可以实现多系统并行工作，运行过程实时监控，同时可以实现服务与应用分离，使得应用模块简单化。一个平台可以同时采集多路数据源，为多个应用系统提供融合后的数据与服务，并且支持多种专业化服务的平台化挂接 　　3 水联网应用案例 　　3.1 基于水联网的城市防汛信息集成平台 　　以 2013 年开发的某市防汛信息集成平台为例进行介绍。该防汛信息集成平台的核心功能是对城市所辖范围内所有泵、闸站的机组运行与现场工况进行综合监控，为城市水利信息化一级平台提供支撑数据。 　　为实现系统功能目标，该平台在实现层面上分为基础数据采集与控制、业务管理、预警决策应用等 3 个层