实现智慧水利的途径

水联网水联网——实现智慧水利的途径清华大学土木水利学院（副院长）清华大学-宁夏银川水联网数字治水联合研究院（院长）亚洲水理事会水联网智慧水利专委会（主席）zj.wang@一水联网发展目标是智慧水利智慧水利建设的主要任务移动互联网和人工智能等新一代信息技术，对水利对象，如：河流、湖泊、地下水等自然对象，水库、水电站、水闸、堤防、灌区等水利工程对象，以及挡水、蓄水、泄水、取水、输水、供水、用水、耗水和排水等水利管理活动进行透彻感知、网络互联、信息共享和智能分析，为水旱灾害防范与抵御、水资源开发与配置、水环境监管与保护、河湖生态监督与管理等水利业务提供智能处理、决策支持和泛在服水联网（TheInternetofWaters，IOWs）水利学会年会大会特邀报告《基于水联网及智慧水利提高水资“实时感知、水信互联、过程跟踪、智慧处理”“准确预报、精确调度、高效管理、有效利用”物联网(TheInternetofthings)的概念最早于1999年由美国Auto-ID提出，是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的应用领域涉及到方方面面，包括工业、农业、环境、交通、物流、安保等，有效推动了这些领域的智能化发展，使得有限的资源更加SmartsupplySmartsupplyAllthingsarebecomingSmarttrafficSmartfoodSmarttrafficSmartfoodSmartenergySmartSmartenergySmarthealthcareSmartretail车联网架构智慧交通内涵车联网架构作组织特别会议上开始使用统一推广这一概念，以指导相关研究的开展。可靠传递、智能处理可靠传递、智能处理物联网城市的各项功能智慧城市环保、文化等各个领域.水联网不同于物联网，水联网的特殊性：具备什么特征就是水联网流动性【水信息表达，不同介质中的水】供需匹配【不同于物流订单生产】t,J|t,) t,J|t,)传递物联网全面感知——利用二维码等随时随地获取物体的信息可靠传递—通过无线网络与互联体的信息实时准确地传递给用户智能处理—利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制水联网全面感知+实时感知——利用各类传感器动态获取水体/土壤和大气中的涉水信息短距离传输自组网+公网+承载网水信互联过程跟踪、智慧处理，强调供需精准配置定供】•物理水网：物理世界中•信息水网：水循环系统的信息镜像，是虚拟的水网（当前、未来）•智能水网：决策网、调度网、市场网，业务处理的智慧化 水联网技术体系与专有标准规范 水联网技术体系与专有标准规范水利信息化共性标准规范与安全体系水利信息化共性标准规范与安全体系云计算平台水情预报成果库、实时监测数据库水资源数据库水资度库模型参数库云数据中心云计算平台水情预报成果库、实时监测数据库水资源数据库水资度库模型参数库云数据中心云服务平台开放数据自动获取并发布基础地理数据基于事件驱动的模型服务，ⅆⅆ水情滚动预报、作物需水预测可供水量滚动模拟、各水源状态模拟输配水系统状态仿真、多水源优化调配 应用层传输层传输层 水源量和质的监测感知层源感知层源水联网体系，可看作是一个持续提升信息价值的过程二智慧水利云服务要完全彻底水联网的面向服务架构(SOA)用户众多，数据量、计算量大用户众多，数据量、计算量大无法以单机程序的方式交付问题规模的提升要求转变信息化的范式问题规模的提升要求转变信息化的范式WebServicesServicesHomogeneousHomogeneousApplicationObjects数字流域模型的云服务集成WindowsAzure云服务器架构▲InteractionWebServiceScheme_SubmitProcess_QueryScheme_DownloadResult_GetWeb_▲InteractionWebServiceScheme_SubmitProcess_QueryScheme_DownloadResult_GetWeb_GUIRiverNetworkBrowsePrecipitationQuerySchemeManagementRunoffPredictionModelModelTUD-Basin(hydrologicalsimulation)HydroMP（riverroutingsimulation）DataBaseGlobalNetworkParameterGlobalPrecipitationGlobalRunoffWindowsAzureVirtuaVirtualNetworkWebServerClusterWebServiceClusterHPCClusterDataCenter数字流域模型方案管理与结果查询数字流域模型方案管理与结果查询数字流域模型计算方案设定数字流域模型计算方案设定全球河网属性数据功能开发全球河网属性数据功能开发水联网灌区多水源过程控制与风险规避水联网角度的水资源利用管理过程逐日流量基于滚动预报和风险对冲调度的风险控制效果//互联网现代治水百花齐放水联网智慧水利注重实效 疏勒河水联网示范灌区（5万亩）石羊河水联网水权交易示范区（20万亩）田间土壤水分传感器田间土壤水分传感器灌区水联网水权交易示范区建设—20万亩•低碳、精量、生态、智慧、经济的节灌技术 •规模化节水灌溉与生态修复协同的集成技术•低碳、精量、生态、智慧、经济的节灌技术 •规模化节水灌溉与生态修复协同的集成技术研发 •甘肃、青海、宁夏，三地万亩级中试示范•规模化节水灌溉的安全性和可持续性评价方法、应用条件、激励机制和技术标准西北典型地区节水与生态修复技术集成提升与规模示范青海大学、清华大学甘肃水利科学研究院宁夏水利科学研究院青海水利水电科学研究所水联网自流灌区示范水联网扬水灌区示范吴忠市红寺堡扬水灌区吴忠市利通区扁担沟扬水灌区吴忠市利通区扁担沟扬水灌区•扬水灌区首部枢纽智能化：从手动挡--自动挡--无极变速智能优化•高含沙测流传感技术改进：抽的是水？是沙？自己清楚、农民信任•全渠系智能预测控制算法：系统治理上水平，全心全意放、管、服•水流产权水市场及水银行：两手发力，再破宁夏水资源短缺的瓶颈政府企业学研三螺旋推进新时代数字治水期待创新各级政府的责任：顶层设计与原型增长的关系大专院校的责任：理论体系到技术架构的关系科研院所的责任：技术体系到应用体系的关系物理水网升级改造建设方案数字水网能力提升建设方案物理水网升级改造建设方案数字水网能力提升建设方案市场水网活力促进建设方案数字治水体制机制建设方案水联网现代生态灌区规划城乡供水一体同质化规划水权水价水市场水银行规划水环境保护智慧河长规划水生态建设协调发展规划数字水文可靠提升规划防汛抗旱智能预报规划水文化繁荣社会化融合规划宁夏彭阳“互联网+人饮”城乡供水一体化水联网模式u全县19.1万农村群众实现了自来水供水，达到u全县农村安全饮水水平提高u管网漏失率由40%降低到15%，年节约水量20%。u全县人饮安全群众满意度达98%，群众供水投诉率下降了88%。2021年，宁夏22个县将全部实现SmartWat