摘要：針對(duì)流域調(diào)度面臨著監(jiān)測(cè)信息不全面、傳輸效率低下、計(jì)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際要求等問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一局面，為流域調(diào)度發(fā)生突破性進(jìn)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。以此作為出發(fā)點(diǎn)，總結(jié)分析了流域調(diào)度的特點(diǎn)和要求，以及現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與流域調(diào)度的聯(lián)系。以保障防洪、供水、生態(tài)、能源、航運(yùn)和工程等安全為目標(biāo)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的流域智能調(diào)度技術(shù)體系，對(duì)流域智能調(diào)度中的智能感知、仿真、診斷、預(yù)警、調(diào)度、處置、控制、綜合指揮平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理和運(yùn)維等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。最后在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合流域信息化的發(fā)展趨勢(shì)和數(shù)字流域的建設(shè)，提出了“智慧流域”的概念。
 

    關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng),智能調(diào)度,智慧流域,工程水文水利計(jì)算論文
 

    0　引言

    我國(guó)政府始終高度重視解決水資源問(wèn)題，水利建設(shè)蓬勃開展[1]。目前，全國(guó)已建成各類水庫(kù)8.6萬(wàn)多座，各類水閘4.4萬(wàn)座，各類小型農(nóng)田水利工程2000多萬(wàn)處，萬(wàn)畝以上灌區(qū)6400多處，水電裝機(jī)容量達(dá)到1.72億kW，水利工程年供水能力達(dá)到7000多億m3，基本構(gòu)成了以防洪、供水、發(fā)電、生態(tài)、航運(yùn)為目標(biāo)的工程控制體系。為了應(yīng)對(duì)水資源短缺、洪水干旱頻發(fā)并重和生態(tài)環(huán)境惡化的水資源情勢(shì)，就要充分發(fā)揮已有工程的作用，通過(guò)調(diào)控的手段加以解決。全球氣候變化和人類活動(dòng)的加劇所導(dǎo)致的極端水文氣象事件的突發(fā)，使中國(guó)水資源問(wèn)題變得更加復(fù)雜，給防洪、供水、生態(tài)、能源、航運(yùn)和工程等安全（簡(jiǎn)稱“六大安全”）帶來(lái)了重要影響，對(duì)水利工程調(diào)控提出了更高要求，迫切需要新的技術(shù)手段作為支撐。

    近年來(lái)，我國(guó)按照可持續(xù)發(fā)展治水思路的要求，成功實(shí)施了黃河、黑河、塔里木河、珠江等流域?yàn)榇淼亩囗?xiàng)流域水量統(tǒng)一調(diào)度工作，在維護(hù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)修復(fù)和保護(hù)、發(fā)展民生水利等方面發(fā)揮了顯著作用[2]。雖然流域水資源調(diào)度研究取得了一定進(jìn)展，但是，流域水資源調(diào)度問(wèn)題涉及因素多，環(huán)境復(fù)雜，影響范圍大，現(xiàn)有的手段仍然無(wú)法解決面臨的技術(shù)難題和實(shí)踐問(wèn)題。然而，最近興起的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為此提供了契機(jī)。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為支撐，構(gòu)建流域智能化調(diào)度系統(tǒng)，建立完備的監(jiān)測(cè)、仿真、診斷與預(yù)警、調(diào)度與處置和控制體系，集成建設(shè)智能綜合指揮平臺(tái)，提高應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，保障“六大安全”，為促進(jìn)流域調(diào)度向數(shù)字化、信息化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化和智能化等（簡(jiǎn)稱“五化”）方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并引領(lǐng)未來(lái)水利信息化發(fā)展的潮流。

    1　流域調(diào)度特點(diǎn)與要求

    1.1　流域調(diào)度特點(diǎn)

    流域調(diào)度的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為“五多”。

    1）多目標(biāo)：調(diào)度目標(biāo)向防洪、供水、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游、航運(yùn)及改善生態(tài)環(huán)境等方面綜合利用的多目標(biāo)方向轉(zhuǎn)化，特別強(qiáng)調(diào)水資源配置、節(jié)約和保護(hù)，注重人與自然的和諧相處。

    2）多時(shí)段：包括多個(gè)連續(xù)調(diào)度時(shí)段，當(dāng)前調(diào)度決策不僅影響面臨時(shí)段的調(diào)度效益，而且對(duì)余留期的調(diào)度產(chǎn)生直接影響。水資源調(diào)度是一個(gè)隨時(shí)間變化而不斷調(diào)整的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

    3）多利益主體：涉及地區(qū)多、范圍廣、距離長(zhǎng)，上下游、左右岸、不同流域和行政區(qū)、不同行業(yè)、城市和農(nóng)村等各類不同利益主體之間存在復(fù)雜的水事關(guān)系，用水競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)。

    4）多不確定性：自然水循環(huán)過(guò)程本身具有許多不確定性，如氣候變化導(dǎo)致的高溫?zé)崂恕?qiáng)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降水、持續(xù)干旱等極端事件發(fā)生頻率的增加，全球變暖導(dǎo)致海平面上升等；高強(qiáng)度人類活動(dòng)作用下，流域水循環(huán)及其伴生的水環(huán)境、水生態(tài)過(guò)程呈現(xiàn)出越來(lái)越明顯的“自然－人工”二元特性。受氣象、水文、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、工程、技術(shù)和政策等多類型風(fēng)險(xiǎn)的影響，水資源調(diào)度面臨多重不確定性。

    5）多決策者：水資源調(diào)度決策涉及到國(guó)家、流域機(jī)構(gòu)、地方政府、用水戶等不同層次的決策者，各類決策者通過(guò)群決策制定調(diào)度方案。

    1.2　流域調(diào)度要求

    流域調(diào)度面臨“五高”的要求。

    1）高安全性：經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展使財(cái)富積累和人員集中，極端水事件造成的損失急劇增加，保證水安全的難度越來(lái)越大，對(duì)水安全的要求也越來(lái)越高。

    2）高可靠性：保證要有足夠的水量滿足缺水時(shí)段和缺水地區(qū)的要求，有達(dá)標(biāo)的水質(zhì)滿足生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水需求。

    3）高穩(wěn)定性：要求流域水量變化保持在合理范圍內(nèi)，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不超過(guò)水體自凈能力，不會(huì)發(fā)生突變導(dǎo)致安全問(wèn)題的出現(xiàn)。

    4）高全面性：既要滿足特定時(shí)段、特定區(qū)域、特殊目標(biāo)對(duì)水量水質(zhì)調(diào)度的要求，又要兼顧其他次要調(diào)度目標(biāo)的要求。

    5）高時(shí)效性：各目標(biāo)需要通過(guò)及時(shí)有效的水量水質(zhì)調(diào)度滿足要求，避免或減少由于調(diào)度滯后所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。

    1.3　流域調(diào)度面臨的問(wèn)題

    從流域調(diào)度的“五多”特點(diǎn)和“五高”要求來(lái)看，調(diào)度工程的復(fù)雜性導(dǎo)致了目前研究無(wú)法滿足實(shí)際需求，存在如下不足：1）監(jiān)測(cè)手段落后，不能全面的捕捉所需的調(diào)度信息，而且各種監(jiān)測(cè)儀器之間缺乏關(guān)聯(lián)，沒(méi)有進(jìn)行很好的布點(diǎn)方案設(shè)計(jì)，難以捕捉整個(gè)觀測(cè)區(qū)域的有效信息，信息傳送速率慢；2）流域調(diào)度系統(tǒng)重在對(duì)水量調(diào)度模型的研究，很少考慮對(duì)影響調(diào)度的安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行綜合診斷分析和聯(lián)動(dòng)預(yù)警；3）現(xiàn)有水量調(diào)度優(yōu)化模型的求解難以解決高維的復(fù)雜問(wèn)題；4）側(cè)重于常規(guī)狀態(tài)的水量調(diào)度方案編制和正常狀態(tài)下實(shí)時(shí)調(diào)度方案的生成，尚沒(méi)有考慮對(duì)突發(fā)事件及安全隱患以“六大安全”為目標(biāo)的智能處置；5）現(xiàn)有自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中被動(dòng)地執(zhí)行智能調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，沒(méi)有自身的控制模型，在對(duì)某個(gè)監(jiān)控站與調(diào)度系統(tǒng)失去聯(lián)系時(shí)聯(lián)合控制時(shí)、應(yīng)急控制時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題；6）感知系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，隨著系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，數(shù)據(jù)量會(huì)高速膨脹，同時(shí)，如此龐大的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)之間不可避免的會(huì)存在無(wú)意義的冗余及數(shù)據(jù)原有關(guān)聯(lián)被割裂的情況，這將很大程度上制約感知數(shù)據(jù)信息的充分運(yùn)用；7）現(xiàn)有的預(yù)警發(fā)布手段方法單一，沒(méi)有充分利用先進(jìn)的技術(shù)和多種終端設(shè)備讓更多群眾參與應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件避免損失。

    2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與流域調(diào)度的聯(lián)系

    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，具體實(shí)現(xiàn)步驟分為感知層、傳輸層、應(yīng)用層3個(gè)層次[3]。以流域應(yīng)用為例，物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    感知層主要包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、視頻識(shí)別標(biāo)簽和讀寫器、監(jiān)控探頭、手機(jī)、全球定位系統(tǒng)GlobalPositioningSystem,GPS）、遙感（RemoteSensing,RS）、傳感器及物對(duì)物（MachinetoMachine，M2M）終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。該層在流域調(diào)度中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為調(diào)度信息的監(jiān)測(cè)和采集。在流域調(diào)度中，通過(guò)射頻識(shí)別標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)對(duì)物體靜態(tài)屬性的標(biāo)識(shí)，可以精確定位物體；常規(guī)監(jiān)測(cè)沿程的水位、水量、水質(zhì)狀況，還需要監(jiān)測(cè)工程的變形情況和閘門的開度，通過(guò)移動(dòng)監(jiān)測(cè)車實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息傳輸?shù)�，根�?jù)閘門自身的調(diào)度指令或沿程水力過(guò)程的變化判斷是否影響工程運(yùn)行安全，由監(jiān)測(cè)傳感器自動(dòng)向調(diào)度指揮中心發(fā)布預(yù)警信息，指揮中心根據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器的信息，調(diào)整調(diào)度指令。

    網(wǎng)絡(luò)傳輸層包括各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)形成的融合網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的可用網(wǎng)絡(luò)包括互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等。各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)形成局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，將覆蓋區(qū)域的信息收集起來(lái)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層向監(jiān)控指揮中心發(fā)布數(shù)據(jù)，指揮中心對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉和挖掘，將這些信息輔助于調(diào)度實(shí)踐。

    應(yīng)用層將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案，利用現(xiàn)有的手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer，PC）、掌上電腦（PersonalDigitalAssistant，PDA）等終端實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的概念和結(jié)構(gòu)層次，該層是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有專業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵步驟，該層主要承擔(dān)的任務(wù)是智能計(jì)算和分析，服務(wù)于流域的防洪、供水、生態(tài)、發(fā)電和航運(yùn)等調(diào)度，然后向感知系統(tǒng)和其他終端設(shè)備發(fā)布信息。比如當(dāng)流域某處發(fā)生污染事件感知信息，通過(guò)數(shù)值仿真模型對(duì)污染的遷移擴(kuò)散時(shí)空過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)自動(dòng)選擇應(yīng)急調(diào)度方案，向閘門發(fā)布調(diào)度指令，由控制閘門啟閉的傳感器獲取相應(yīng)信息，進(jìn)行閘門的啟閉，然后根據(jù)污染影響的程度、范圍，通過(guò)手機(jī)、PC、PDA向受水區(qū)或流域下游的用戶或居民發(fā)布預(yù)警信息。

    總體來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與流域調(diào)度的結(jié)合就是將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理能力相結(jié)合，通過(guò)構(gòu)建智能調(diào)度綜合指揮中心的集中控制與調(diào)度，將其應(yīng)用影響“六大安全”的各種因素在線實(shí)時(shí)監(jiān)控和治理中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫覆蓋。實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，極大地避免數(shù)據(jù)丟包及通信中斷等情況的發(fā)生，為“六大安全”在線實(shí)時(shí)監(jiān)控及預(yù)警提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、計(jì)算、反饋過(guò)程的自動(dòng)化管理，做到信息實(shí)時(shí)獲取、有效預(yù)警、自動(dòng)智能反饋任務(wù)分配，以及信息處理的自動(dòng)化，提高流域調(diào)度監(jiān)測(cè)和管理自動(dòng)化水平，促進(jìn)管理效率的提高。

    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用覆蓋了流域調(diào)度的整個(gè)過(guò)程，為流域調(diào)度從人工、自動(dòng)向智能化方向發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

    3　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的流域智能調(diào)度體系

    從保障“六大安全”實(shí)際需求出發(fā)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的流域智能調(diào)度體系。智能感知可能影響安全的各種因素，數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)感知的數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉和挖掘，然后將其傳輸?shù)椒抡嫫脚_(tái)進(jìn)行模擬分析，以感知數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果為基礎(chǔ)，確定應(yīng)對(duì)各種情景下的診斷與預(yù)警方案，針對(duì)已發(fā)生或即將發(fā)生的安全事件進(jìn)行調(diào)度與處置，根據(jù)調(diào)度與處置方案，進(jìn)行聯(lián)合工程措施和非工程措施的控制來(lái)應(yīng)對(duì)各種情景下的安全事件。

    綜合智能感知、仿真、診斷、預(yù)警、調(diào)度、處置及控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成為一體的智能綜合指揮平臺(tái)，并運(yùn)用智能運(yùn)維技術(shù)保障信息通信網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的安全高效地運(yùn)行。將智能綜合指揮系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用于流域水量的統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)各種安全數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、同化、存儲(chǔ)、發(fā)布、預(yù)測(cè)預(yù)警、指揮信息的自動(dòng)分發(fā)、報(bào)表生成，無(wú)線網(wǎng)及傳感器探頭、遠(yuǎn)程控制及展示等功能，為流域調(diào)水工程的高效安全運(yùn)行提供科技支撐。

    如圖2所示的流域智能調(diào)度體系是由“九項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)”、“一個(gè)綜合指揮平臺(tái)”和“流域綜合調(diào)度應(yīng)用”組成的框架。其中智能感知、仿真、診斷、預(yù)警、調(diào)度、處置、控制成為環(huán)環(huán)相扣的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用；智能數(shù)據(jù)處理和運(yùn)維則貫穿于整個(gè)環(huán)節(jié)，但是又各成體系，成為保障各項(xiàng)技術(shù)正常運(yùn)行的支柱；綜合指揮平臺(tái)集成以上技術(shù)，使它們成為整體，協(xié)調(diào)工作，提高效率。最后將所研發(fā)的智能綜合指揮平臺(tái)應(yīng)用于流域調(diào)度工程，驗(yàn)證各項(xiàng)技術(shù)的有效性和協(xié)同工作水平。

    4　智能調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)

    4.1　智能感知技術(shù)

    智能感知技術(shù)就是將各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)，如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻標(biāo)簽閱讀裝置、條碼與二維碼設(shè)備、全球定位系統(tǒng)和其他基于物－物通訊模式的短距無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建覆蓋調(diào)水區(qū)域智能感知的網(wǎng)絡(luò)體系，并建立物物之間的標(biāo)識(shí)和聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)防洪、供水、生態(tài)、能源、航運(yùn)和工程等系統(tǒng)的各種信息進(jìn)行全覆蓋、全天候的信息時(shí)空無(wú)縫監(jiān)測(cè)、控制和采集。如利用各種監(jiān)測(cè)和監(jiān)控技術(shù)對(duì)洪水的演進(jìn)過(guò)程中的水位水量、供水系統(tǒng)中的管道的用水和排水量、固定斷面的污染物種類和濃度、生物種類和種群規(guī)模、船舶的運(yùn)行過(guò)程、大壩變形參數(shù)、堤岸的滲漏參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

    4.2　智能仿真技術(shù)

    智能仿真就是綜合虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算和數(shù)值模擬等技術(shù)，將真實(shí)流域搬入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中建立與現(xiàn)實(shí)相對(duì)應(yīng)的可交互控制的虛擬環(huán)境，并將各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流域調(diào)水工程的可視化展示與管理。通過(guò)建立基于云計(jì)算技術(shù)的數(shù)值仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水流演進(jìn)過(guò)程、生物種群變化、航線的優(yōu)化、水利工程的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值仿真，同時(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互，將模擬的結(jié)果通過(guò)可視化技術(shù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)在虛擬場(chǎng)景中，服務(wù)于“六大安全”保障的演練、培訓(xùn)、實(shí)時(shí)預(yù)演、在線仿真、應(yīng)急調(diào)度與處置、反饋控制、狀態(tài)預(yù)測(cè)等。

    4.3　智能診斷技術(shù)

    智能診斷就是結(jié)合感知的信息，采用算法對(duì)各種安全風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行識(shí)別，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域密切監(jiān)控，一旦發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)事件，開展以追蹤溯源技術(shù)為核心的智能診斷技術(shù)，自動(dòng)判斷安全隱患或突發(fā)性事件發(fā)生的地點(diǎn)、類型、性質(zhì)等信息。

    4.4　智能預(yù)警技術(shù)

    智能預(yù)警就是利用仿真平臺(tái)對(duì)診斷出的突發(fā)性事故進(jìn)行模擬分析，預(yù)測(cè)事故演變規(guī)律和影響范圍，根據(jù)其等級(jí)及危害程度，并通過(guò)多種手段聯(lián)合發(fā)布相關(guān)的預(yù)警信息。

    4.5　智能調(diào)度技術(shù)

    智能調(diào)度技術(shù)是根據(jù)流域調(diào)度中突發(fā)性災(zāi)害事故的診斷與預(yù)測(cè)，運(yùn)用智能計(jì)算方法形成可行的調(diào)度方案，利用仿真技術(shù)進(jìn)行多種調(diào)度方模擬分析，并實(shí)現(xiàn)對(duì)方案的跟蹤管理。對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，事先制定應(yīng)急調(diào)度預(yù)案。對(duì)于沒(méi)有發(fā)生在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的事件，可以參考鄰近位置預(yù)案集應(yīng)急調(diào)度預(yù)案集，生成可行的應(yīng)急調(diào)度方案；也由感知系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給智能仿真系統(tǒng)和智能診斷與預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)，診斷突發(fā)事件的類型，計(jì)算影響范圍和程度，進(jìn)而制定實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)方案，并對(duì)方案的實(shí)施效果進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)估、調(diào)整與改進(jìn)。

    4.6　智能處置技術(shù)

    智能處置技術(shù)是根據(jù)流域調(diào)度中突發(fā)性災(zāi)害事故的診斷與預(yù)測(cè)，運(yùn)用智能計(jì)算方法形成可行的工程搶險(xiǎn)處置方案，利用仿真技術(shù)進(jìn)行工程搶險(xiǎn)方案的模擬分析，并實(shí)現(xiàn)對(duì)方案的跟蹤管理，為突發(fā)性事件的處置提供決策依據(jù)。

    4.7　智能控制技術(shù)

    智能控制技術(shù)就是充分利用各個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)用信息，優(yōu)化各種不同類型控制建筑物和設(shè)備（如：閘門、泵站機(jī)組、發(fā)電機(jī)組）的自適應(yīng)控制算法，建立所有控制性建筑物和設(shè)備的控制模型。在此基礎(chǔ)上，利用仿真模型及各個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)信息的相互感知，建立區(qū)域內(nèi)的聯(lián)合控制模型。聯(lián)合控制模型能夠以水量調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的水量分配方案為目標(biāo)對(duì)區(qū)域內(nèi)所有控制性建筑物和設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制，并根據(jù)當(dāng)前河道或流域狀況自動(dòng)控制閘、泵達(dá)到區(qū)域閉環(huán)監(jiān)控的效果，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)的智能化監(jiān)控，在滿足調(diào)度目標(biāo)的同時(shí)確保輸水河道及輸水建筑物安全，達(dá)到全線統(tǒng)一調(diào)度方式安全水量分配。

    4.8　智能綜合指揮平臺(tái)技術(shù)

    智能綜合指揮平臺(tái)技術(shù)就是在分析流域調(diào)度需求的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）等技術(shù)研究和設(shè)計(jì)流域調(diào)度智能綜合指揮平臺(tái)。將智能感知、仿真、診斷、預(yù)警、調(diào)度、處置、控制等技術(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口，統(tǒng)一納入到流域智能調(diào)度綜合指揮平臺(tái)之中，形成集中控制的指揮、調(diào)度平臺(tái)，對(duì)流域調(diào)度中的緊急安全事件做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、智能診斷、迅速響應(yīng)、合理調(diào)控、仿真輔助演示調(diào)控過(guò)程和結(jié)果，從而將供水安全事件的影響控制在較小的范圍。

    4.9　智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)

    流域智能調(diào)度體系中感知系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)，隨著系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，數(shù)據(jù)量更會(huì)高速膨脹，同時(shí)，如此龐大的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)之間不可避免的會(huì)存在無(wú)意義的冗余和數(shù)據(jù)原有關(guān)聯(lián)被割裂的情況。這些都會(huì)大大制約所感知的數(shù)據(jù)信息的充分利用。為了最大限度、更加智能地發(fā)揮所感知的各種數(shù)據(jù)的作用，在分析流域調(diào)度數(shù)據(jù)多維架構(gòu)，如數(shù)據(jù)的來(lái)源、類別、范圍、屬地、層次、描述形態(tài)、使用者及服務(wù)層次、交換機(jī)制及標(biāo)準(zhǔn)等的基礎(chǔ)上，從數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、演進(jìn)和養(yǎng)護(hù)等方面開展智能數(shù)據(jù)處理。

    4.10　智能運(yùn)維技術(shù)

    智能運(yùn)維技術(shù)是對(duì)流域調(diào)度中的大量信息資源，如骨干信息通信網(wǎng)絡(luò)、智能感知系統(tǒng)、智能仿真系統(tǒng)、智能診斷預(yù)警系統(tǒng)、智能調(diào)度系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)信息共享，滿足管理性分析和精確管理的要求。當(dāng)信息通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)能夠快速準(zhǔn)確定位故障發(fā)生點(diǎn)，通過(guò)關(guān)聯(lián)性分析出故障可能影響的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警，并迅速進(jìn)行排查，恢復(fù)。對(duì)運(yùn)維流程進(jìn)行電子化管理，有助于提高運(yùn)維工作效率，減少因流程受阻帶來(lái)的不必要業(yè)務(wù)損失。

    5　結(jié)語(yǔ)

    隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和發(fā)展，充分利用新興的IT技術(shù)構(gòu)建流域智能調(diào)度技術(shù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)流域調(diào)度的“智慧化”管理。

    流域的智能化調(diào)度系統(tǒng)是“智慧地球[4]”在流域調(diào)度方面的具體應(yīng)用，以堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)手段保障防洪、供水、生態(tài)、能源、航運(yùn)和工程的安全。鑒于流域問(wèn)題的復(fù)雜性，流域智能調(diào)度系統(tǒng)作為解決現(xiàn)實(shí)水問(wèn)題的方法之一，仍然無(wú)法滿足新時(shí)期水利可持續(xù)發(fā)展的需要，那么，“智慧地球”在流域?qū)哟蔚?ldquo;智慧化”方案規(guī)劃就迫在眉睫，從而催生了“智慧流域”的概念，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化和人類活動(dòng)加劇情景下的流域問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格的水資源管理制度，推動(dòng)流域的信息化、現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展提供了全新的流域綜合管理理念。

    “智慧流域”概念的提出，它意味著與“智慧地球”在其他領(lǐng)域的應(yīng)用而衍生出的“智慧城市”、“智慧交通”、“智慧醫(yī)療”和“智能電力”等概念不同，具有自己的專業(yè)特色和技術(shù)特點(diǎn)，是流域信息化的發(fā)展趨勢(shì)和最高層次。與重大的流域?qū)嵺`相結(jié)合，積極探索“智慧流域”理論、技術(shù)和應(yīng)用體系的建設(shè)，是筆者以后重點(diǎn)攻關(guān)方向。

    參考文獻(xiàn)：

    [1]中華人民共和國(guó)水利部.中國(guó)水利統(tǒng)計(jì)年鑒(2009)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

    [2]蔣云鐘，魯帆，雷曉輝，等.水資源綜合調(diào)配模型技術(shù)與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

    [3]張福生.世界領(lǐng)域的第三次革命-物聯(lián)網(wǎng)[M].太原：山西人民出版社，2010.

    [4]Palmisano,SamuelJ.Asmarterplanet:thenextleadershipagenda[EB/OL].[2010-09-06].http://www.ibm.com/ibm/ideafromibm/us/smartplanet/20081106/sjp_speech.shtml.