智慧水利相關技術研究進展-智慧水利講座PPT

智慧水利相關技術研究進展引

言2019年，水利部印發(fā)了《加快推進智慧水利指導意見》和《智慧水利總體方案》，明確提出要大幅提高水利科技創(chuàng)新實力，抓好智慧水利建設，加快信息化基礎設施升級改造，強化行業(yè)監(jiān)管信息支撐，大幅提升水利信息化、智能化水平。智慧水利站在了水利科技發(fā)展的最前沿，迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)。目

錄智慧水利簡

介1相關技術研究進展應用實踐與分析總 結 與 展 望

#1

智慧水利簡介 一、水利信息化的發(fā)展歷程傳統(tǒng)水利現(xiàn)代水利水利智慧化（水聯(lián)網(wǎng)）水利信息化（網(wǎng)絡化）水利自動化詳見：倪建軍,

et

al.

水聯(lián)網(wǎng)與水利信息化理論探討及應用實踐.

水利信息化,

2016(4)1、水利信息化發(fā)展脈絡一、水利信息化的發(fā)展歷程2、水利信息化大事件（1）金水工程一、水利信息化的發(fā)展歷程2、水利信息化大事件數(shù)字黃河2003年，水利部正式批復《"數(shù)字黃河"工程規(guī)劃》和《"模型黃河"工程規(guī)劃》，標志三條黃河進入全面實施階段。三條黃河：

原型黃河、模型黃河、數(shù)字黃河一、水利信息化的發(fā)展歷程2、水利信息化大事件（3）感知太湖2010年，無錫市"感知太湖?智慧水利"項目通過中科院專家論證，正式開始進入實施階段。一、水利信息化的發(fā)展歷程2、水利信息化大事件（4）2011年中央一號文件目標任務。力爭通過５年到１０年努力，從根本上扭轉水利建設明顯滯后的局面。同一年：水利部發(fā)布《關于開展推進水利現(xiàn)代化試點工作的通知》，確定江蘇省為唯一一個省級區(qū)域水利現(xiàn)代化試點省份。一、水利信息化的發(fā)展歷程2、水利信息化大事件（5）2016年，河長制2016年12月，中國中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于全面推行河長制的意見》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門結合實際認真貫徹落實。一、水利信息化的發(fā)展歷程2、水利信息化大事件（6）2019年，鄂部長在全國水利工作會議上的講話中心思想：工程補短板、行業(yè)強監(jiān)管，奮力開創(chuàng)新時代水利事業(yè)新局面其中特別指出：要加強水文監(jiān)測站網(wǎng)、水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)、水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)督平臺、山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)、水利信息網(wǎng)絡安全建設，推動建立水利遙感和視頻綜合監(jiān)測網(wǎng)，提升監(jiān)測、監(jiān)視、監(jiān)控覆蓋率和精準度，建設水利大數(shù)據(jù)中心，整合提升各類應用系統(tǒng)，增強水利信息感知、分析、處理和智慧應用的能力，以水利信息化驅動水利現(xiàn)代化。二、智慧水利簡介1、物聯(lián)網(wǎng)+人工智能=？物聯(lián)網(wǎng)可以被概括地描述為無數(shù)物體、動物，甚至人與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)無線連接。這些“節(jié)點”可以在沒有人為干預的情況下發(fā)送或接收信息。有人估計，到2020年，接入物聯(lián)網(wǎng)的設備將多達500億臺。當人工智能遇上物聯(lián)網(wǎng)會帶來什么？當這些數(shù)以百萬計的嵌入式設備連接到人工智能機器，會發(fā)生什么？人工智能+物聯(lián)網(wǎng)=？是否正如我們所擔心的，將意味著文明的末日？二、智慧水利簡介2、物聯(lián)網(wǎng)+人工智能的實際案例思考：什么是真正智慧化？二、智慧水利簡介3、智慧水利的定義智慧水利=物聯(lián)網(wǎng)+人工智能+水利應用定義：物聯(lián)網(wǎng)在涉水行業(yè)的具體應用特點：更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通以及更高的智能目的：為實現(xiàn)真正的智慧水利服務水聯(lián)網(wǎng)智慧水利二、智慧水利簡介4、水聯(lián)網(wǎng)與智慧水利的關系分析二、智慧水利簡介5、智慧水利與數(shù)字水利之區(qū)別清華大學陳陽宇教授：數(shù)字水利是傳承水信息學的進一步發(fā)展，是2000年以來發(fā)展了的現(xiàn)代水信息學。它從解決水問題的實際需求出發(fā)，以水循環(huán)的仿真模擬為基礎，綜合汲取運用水科學、信息科學、系統(tǒng)科學和社會科學最新研究成果，服務于提高水事活動效率和效能的目標，為水利現(xiàn)代化提供技術支撐。二、智慧水利簡介5、智慧水利與數(shù)字水利之區(qū)別鄭州大學左其亭教授“水利４.０”即為“智慧水利”階段，時間上預計在２021-2050年前后。該階段的特點是以豐富的水利經驗為基礎，充分利用信息通訊技術和網(wǎng)絡空間虛擬技術，使傳統(tǒng)水利向智能化轉型。摘自：左其亭.中國水利發(fā)展階段及未來“水利４.０”戰(zhàn)略構想.

水電能源科學,2015,33(4)二、智慧水利簡介4、智慧水利與數(shù)字水利之區(qū)別主要區(qū)別數(shù)字水利是智慧水利的基礎；智慧水利是數(shù)字水利的發(fā)展。主要區(qū)別在于是否有“智慧”

。什么是“智慧”？三、智慧水利發(fā)展展望破解智慧水利瓶頸，需要從以下幾個方面入手標準與規(guī)范問題技術問題人才問題安全問題體制與觀念問題詳見：倪建軍,中國水利報，2018年3月8日版

#2

相關技術研究進展一、智慧水利發(fā)展相關核心技術第七次信息革命？現(xiàn)在我們正經歷著一場信息革命。這不是在技術上、機器設備上、軟件上或速度上的一場革命，而是一場“概念”上的革命。以往50年信息技術的重點在“技術”上，目的在于提升信息傳播范圍、傳播能力和傳播效率。而新的信息革命的重點將會在“信息”上?！说谩さ卖斂?/p>

《21世紀的管理挑戰(zhàn)》一、智慧水利發(fā)展相關核心技術目前，信息技術已經成為推動全球產業(yè)變革的核心力量，并且不斷集聚創(chuàng)新資源與要素，與新業(yè)務形態(tài)、新商業(yè)模式互動融合，快速推動農業(yè)、工業(yè)和服務業(yè)的轉型升級和變革，全新的工業(yè)經濟發(fā)展模式正在到來。云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能（“云大物移智”

）等新一代信息技術的發(fā)展正加速推進全球產業(yè)分工深化和經濟結構調整，重塑全球經濟競爭格局，并驅動我國數(shù)字經濟發(fā)展。新一代信息技術的發(fā)展，

為建設智慧水利提供了全方位服務，為應對全球水問題提供了新的解決手段和方案

。二、云計算技術1、什么是云計算現(xiàn)在，“云計算”越來越成為人們所關注的一個名詞，因為它代表了信息時代的未來。云計算被視為科技業(yè)的下一次革命，而它也將對工作方式和商業(yè)模式帶來根本性的改變。那么，什么是云計算？云計算有什么用處？云計算不能算是一個全新的概念，它是并行計算、分布式計算和網(wǎng)格計算的綜合和發(fā)展。二、云計算技術2、云計算定義對云計算的定義有多種說法。對于到底什么是云計算，至少可以找到100種解釋。

現(xiàn)階段廣為接受的是美國國家標準與技術研究院（NIST）定義:云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡訪問，

進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡，服務器，存儲，應用軟件，服務），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。二、云計算技術3、云計算服務及應用基礎設施即服務（IaaS，Infrastructureas

a

Service）平臺即服務軟件即服務（PaaS，Platformasa

Service）（SaaS，Softwareasa

Service）（DaaS，Desktopasa

Service）（NaaS，Networkasa

Service）（BDaaS，BigDataasa

Service）桌面即服務網(wǎng)絡即服務大數(shù)據(jù)即服務…三、物聯(lián)網(wǎng)技術歐盟（2009）將現(xiàn)有的互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡擴展到互聯(lián)的物品網(wǎng)絡。國際電信聯(lián)盟ITU（2005）Fromanytime,anyplaceconnectivityforanyone,wewillnowhaveconnectivityforanything。（任何時間，任何地點，任何人，任何事之間建立連接。）麻省理工（1999，首次提出）將各種信息傳感設備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡連接在一起，方便識別和管理。1、物聯(lián)網(wǎng)的定義（Internet

Of

Things）三、物聯(lián)網(wǎng)技術2、物聯(lián)網(wǎng)的體系結構四層體系架構四、移動互聯(lián)網(wǎng)1、什么是互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)（英文Internet），又稱網(wǎng)際網(wǎng)路，根據(jù)音譯也被叫做因特網(wǎng)、英特網(wǎng)，是網(wǎng)絡與網(wǎng)絡之間所串連成的龐大網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡以一組通用的協(xié)議相連，形成邏輯上的單一且巨大的全球化網(wǎng)絡。在這個網(wǎng)絡中有交換機、路由器等網(wǎng)絡設備、各種不同的連接鏈路、種類繁多的服務器和數(shù)不盡的計算機、終端。使用互聯(lián)網(wǎng)可以將信息瞬間發(fā)送到千里之外的人手中，它是信息社會的基礎。四、移動互聯(lián)網(wǎng)2、移動互聯(lián)網(wǎng)定義從技術層面的定義：以寬帶IP為技術核心，可以同時提供語音、數(shù)據(jù)、多媒體等業(yè)務的開放式基礎電信網(wǎng)絡從終端的定義：用戶使用手機、上網(wǎng)本、筆記本電腦、平板電腦、智能本等移動終端，通過移動網(wǎng)絡獲取移動通信網(wǎng)絡服務和互聯(lián)網(wǎng)服務移動互聯(lián)網(wǎng)就是將移動通信與互聯(lián)網(wǎng)兩者結合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，融為一體。四、移動互聯(lián)網(wǎng)3、5G技術介紹5G通俗的來講就是一項無線通信技術，可以通過無線電波傳遞交換數(shù)據(jù)，高速度是它的最大特點，比如下載一部1G的電影只要幾秒鐘，比現(xiàn)在我們使用4G的網(wǎng)絡有著數(shù)十倍的差別。5G特點：高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低時延、萬物互聯(lián)、重構安全。五、大數(shù)據(jù)技術1、什么是大數(shù)據(jù)所謂“大數(shù)據(jù)”（big

data）指的是這樣一種現(xiàn)象：一個公司日常運營所生成和積累用戶行為數(shù)據(jù)“增長如此之快，以至于難以使用現(xiàn)有的 工具來駕馭，困難存在于數(shù)據(jù)的 、 、 、 、 和是以我們所熟悉G或T為單位來衡量，而是以等方面。”這些數(shù)據(jù)量是如此之大，已經不或

為計量單位，所以稱之為大數(shù)據(jù)。五、大數(shù)據(jù)技術2、大數(shù)據(jù)的特點（4V）多樣性Variety體量Volume（3）價值密度Value（4）速度Velocity大數(shù)據(jù)之“大”，其實并不在于其表面的“大容量”，而在于其潛在的“大價值”。數(shù)據(jù)產生的速度快、數(shù)據(jù)處理的速度快。2010年人類擁有的信息總量是1.2Z（1Z=10243T）,2020年將突破35Z,增長近20倍。六、人工智能1嚴格定義：目前還沒有，因為智能本身也還無嚴格定義。2一般解釋：人工智能就是用人工的方法在機器（計算機）上實現(xiàn)的智能，或稱機器智能。1、人工智能定義詳見：倪建軍

主編.

人工智能與機器人,

科學出版社，2019機器思維讓計算機能夠對感知到的外界信息和自己產生的內部信息進行思維性加工。主要包括：推理、搜索、規(guī)劃等方面的研究。機器學習讓計算機能夠像人那樣自動地獲取新知識，并在實踐中不斷地完善自我和增強能力。機器行為讓計算機能夠具有像人那樣地行動和表達能力，如走、跑、拿、說、唱、寫畫等。機器行為相當于智能系統(tǒng)的輸出部分。2、人工智能主要研究內容機器感知要讓計算機具有類似于人的感知能力，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺；機器感知相當于智能系統(tǒng)的輸入部分，主要包括：機器視覺、模式識別、自然語言理解。六、人工智能七、小

結總體來看，“云大物移智”

代表著信息技術的大融合，大變革。在“基建時代”，云計算本質上還是傳統(tǒng)IT（Information

Technology，信息技術）；到了“應用時代”，它變成新的IT（IntelligenceTechnology，智能技術）。在云計算發(fā)展早期，它與大數(shù)據(jù)是割裂的。而到了應用時代，云計算、大數(shù)據(jù)和AI（人工智能）開始深度融合。智慧水利是以云計算為平臺，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為終端，大數(shù)據(jù)為核心應用的水利（水務）綜合信息系統(tǒng)。#3

應用實踐與分析一、基于物聯(lián)網(wǎng)的水利信息化平臺綜合架構二、水源地水質監(jiān)控系統(tǒng)實踐1、關鍵技術與難點二、水源地水質監(jiān)控系統(tǒng)實踐2、工作亮點亮點1：基于智能手機的水環(huán)境自動巡查手機進行現(xiàn)場視頻、音頻同步交互傳輸，實現(xiàn)指揮中心遠程指令的可視對講指揮的需求；可以進行直播，也可以實現(xiàn)本地存儲；方便、使用、投入少。二、水源地水質監(jiān)控系統(tǒng)實踐2、工作亮點亮點2：云平臺的使用由于水源地比較分散，監(jiān)測的相關數(shù)據(jù)由DTU通過4G網(wǎng)絡直接發(fā)送到云端數(shù)據(jù)庫；為了減少基層水利部門的投入及信息系統(tǒng)維護成本，視頻流媒體服務的功能也采用租用云平臺的模式。二、水源地水質監(jiān)控系統(tǒng)實踐2、工作亮點亮點3：人工智能技術應用智能語音識別：在進行巡查過程中，為了實現(xiàn)快速錄入，支持語音輸入與智能識別，減少基層巡查人員勞動強度。水污染事件智能診斷：系統(tǒng)中采用基于人工智能故障診斷技術，可以精確區(qū)分傳感器故障與突發(fā)水污染事件。三、智慧河長制平臺解決方案1、解決方案全景圖三、智慧河長制平臺解決方案2、解決方案系統(tǒng)架構四、其他應用實踐1、水利樞紐三維動態(tài)展示平臺可將實時監(jiān)控數(shù)據(jù)與三維動態(tài)展示相結合。四、其他應用實踐2、基于智能眼鏡的關鍵設備遠程維護基于智能眼鏡的設備現(xiàn)場維護系統(tǒng)，相關領域專家進行遠程指揮，本地工程師現(xiàn)場操作，完成遠程故障恢復等功能。節(jié)約時間、降低成本、提高效率。3、基于無人船的河道自動巡查無人船主要功能多種水質參數(shù)采集，目前只支持常規(guī)五參數(shù)。自主導航、自主航行，可按設定路線自動到達指定地點。根據(jù)GPS