內容簡介
       《大型灌區信息化建設技術指南》迴顧和總結瞭我國大型灌區信息化建設的發展曆程與實踐經驗,並從技術和管理的角度,對大型灌區信息化建設實施和運行管理等方麵的內容進行瞭係統闡述。主要包括大型灌區信息化建設概況,灌區信息化建設內容,灌區信息化建設實用技術方案,灌區信息化建設規劃、可研與初步設計編製,灌區信息化建設管理與運行維護,大型灌區信息化建設案例分析等六方麵內容。
    《大型灌區信息化建設技術指南》旨在為全國大型灌區信息化建設提供技術指導和服務,可供灌區管理人員、從事灌區信息化建設的專業技術人員,以及與灌區信息化建設相關的管理人員學習和參考。     
內頁插圖
          目錄
   前言
第1章 大型灌區信息化建設概況
1.1 大型灌區信息化建設需求及發展迴顧
1.1.1大型灌區信息化建設需求
1.1.2 大型灌區信息化建設發展迴顧
1.2 大型灌區信息化建設經驗做法
1.2.1 建立健全保障體係是灌區信息化建設成功與否的重要基礎
1.2.2 實用可靠的規劃設計是灌區信息化的基本保障
1.2.3 強化管理與維護是灌區信息化持續發展的根本動力
第2章 大型灌區信息化建設內容
2.1 灌區建設與管理的業務流程
2.1.1 灌區建設與管理的業務內容
2.1.2 灌區建設與管理業務涉及的信息及其處理
2.1.3 基於信息流的灌區業務流程
2.2 信息獲取
2.2.1 灌區信息的分類及特徵
2.2.2 灌區信息獲取的不同方式
2.3 信息傳輸
2.3.1 通信係統
2.3.2 計算機網絡係統
2.4 監控係統
2.4.1 灌區監控的對象及內容
2.4.2 灌區控製係統組成及功能
2.4.3 灌區監視係統組成及功能
2.4.4 閘門監控係統
2.5 信息存儲與管理
2.5.1 數據組織及錶的設計
2.5.2 數據部署
2.5.3 數據管理的內容
2.5.4 數據共享
2.5.5 數據庫係統的選擇
2.6 應用軟件開發
2.6.1 應用軟件分類與功能
2.6.2 應用軟件架構
2.6.3 應用軟件模塊劃分
2.7 配套設施建設與改造
2.7.1 供電設施
2.7.2 防雷設施
第3章 大型灌區信息化建設實用技術方案
3.1 灌區信息係統的總體框架
3.1.1 數據結構定義及存儲管理技術
3.1.2係統組成及架構
3.1.3 應用係統集成模型與技術方案
3.2 信息采集技術
3.2.1 自動測報係統技術方案
3.2.2 傳感器的選擇與應用
3.2.3水位測量的方法及儀器選擇
3.2.4 雨量測量的方法及儀器選擇
3.2.5明渠流量測量的方法及儀器選擇
3.2.6 土壤墒情采集方法及儀器選擇
3.2.7 自動測報係統主要設備選擇與應用
3.2 8自動測報係統可靠性保障措施
3.3 通信組網技術及係統方案
3.3.1 通信組網技術
3.3.2 灌區通信組網方案示例
3.4 計算機網絡技術及係統方案
3.4 1網絡拓撲結構
3.4.2 局域網絡組網技術及方案
3.4.3 網絡管理與網絡安全
3.5 監控技術與方案
3.5.1 監視監控係統組成原理及作用
3.5.2 監視監控係統主要設備的選擇與應用
3.5.3 監視監控係統信息傳輸方式的選擇
3.5.4 監視監控係統可靠性保障措施
3.6 信息存儲管理技術與方案
3.6.1 信息存儲管理的設施與技術
3.6.2 信息存儲管理的實現方法與過程
……
第4章 大型灌區信息化建設規劃、可研與初步設計編製
第5章 大型灌區信息化建設管理與運行維護
第6章 大型灌區信息化建設案例與分
附錄1 信息化術語
附錄2 信息化標準與規範
附錄3 軟件及軟件工程基本概念
參考文獻      
精彩書摘
       信息化建設隻是一種手段,即運用信息技術達到提高灌區管理的效率和效能的目的。因此,滿足需求是灌區信息化建設的首要任務,也是成敗的關鍵。要明確灌區對信息化建設的要求,首先應分析灌區建設和管理的業務內容,以及這些業務的處理流程,在此基礎上藉助信息技術進行優化,最終實現灌區信息化管理。
    2.1.1灌區建設與管理的業務內容
    灌區的業務內容決定瞭信息化建設的內容,並直接影響信息化技術方案的比選與確定。灌區業務內容主要包括建設管理、運行管理和事務管理三個方麵。
    2.1.1.1建設管理
    現階段,我國大型灌區建設管理主要涉及五個方麵內容,即灌區續建配套與節水改造項目規劃、投資計劃下達及招投標、已建和在建工程管理、工程改造和項目批復文件管理。從信息化角度分析,這五個方麵的工作均涉及與之有關的信息獲取、查詢和管理的工作。
    2.1.1.2運行管理
    灌區運行管理涉及的業務內容主要是與灌溉(有的灌區還涉及工業、生活、發電、生態、供水和防汛)水資源調配有關的水情、工情等監測信息和建築物運行等信息的獲取、存儲、管理和運用(水資源調配方案決策、計劃製定和水利工程建設實施等)。
    2.1.1.3事務管理
    灌區的事務管理主要分為與水資源調配有關的業務管理和涉及辦公行政事務的政務管理兩個方麵。灌區的業務管理一般受當地水利局或省(自治區、直轄市)水利廳直接領導,由灌區管理局(處)直接負責。灌區管理局(處)下設管理處(所、段)、管理所(站)等,具體負責各渠係、渠段,以及相應建築物的維護管理,水資源調配方案的製訂和執行等。
    ……      
前言/序言
       
				 
				
				
					《智慧水務:水資源管理與工程應用的創新實踐》  內容簡介  本書聚焦於當前水資源管理與水利工程領域麵臨的關鍵挑戰,深入探討如何運用前沿技術與理念,構建高效、智能、可持續的水務體係。本書內容不涉及“大型灌區信息化建設技術指南”的任何特定章節或具體技術細節,而是從更廣闊的視角,全麵梳理瞭智慧水務的內涵、發展趨勢、核心技術及其在實際應用中的創新實踐,旨在為水利行業從業者、研究人員以及相關決策者提供一套係統性的理論框架與前瞻性的指導。  第一部分:智慧水務的理論基石與發展脈絡  在快速發展的數字時代,水資源的管理與利用正經曆著前所未有的變革。傳統的水務模式,往往依賴於經驗判斷、分散的數據收集以及相對滯後的響應機製,已難以應對日益嚴峻的水資源短缺、水環境汙染、洪澇乾旱災害頻發以及公眾參與度提升等多重挑戰。在此背景下,“智慧水務”應運而生,它不再是簡單的信息技術疊加,而是以數據為核心,以智能化為驅動,以協同化為目標,對水資源規劃、開發、配置、節約、保護、修復、調度以及水利工程的建設、運行、維護等全生命周期進行深度賦能的係統性變革。  本書首先闡述瞭智慧水務的科學定義與核心價值。我們認為,智慧水務是水利行業數字化、網絡化、智能化轉型的必然産物,其目標在於實現水資源信息的全麵感知、實時監測、智能分析、精準調度以及科學決策,從而提升水資源利用效率、保障供水安全、改善水生態環境、增強防洪減災能力,最終實現人與自然的和諧共生。我們將智慧水務的內涵分解為以下幾個關鍵維度:     感知智能: 通過物聯網(IoT)、遙感(RS)、地理信息係統(GIS)、大數據采集等技術,實現對水文、氣象、水質、水位、水量、工程狀態等各類水務信息的全方位、高精度、實時采集。    分析智能: 運用人工智能(AI)、機器學習(ML)、深度學習(DL)、數字孿生(Digital Twin)等技術,對海量數據進行深度挖掘與分析,揭示水文規律、預測水資源變化趨勢、識彆潛在風險、優化調度策略。    決策智能: 基於精準的分析結果,藉助專傢係統、優化算法、模擬仿真等手段,為水資源配置、調度指揮、工程管理、應急響應等提供科學、高效、可信的決策支持。    協同智能: 構建跨部門、跨區域、跨層級的水務信息共享與業務協同平颱,打破信息孤島,實現水利、環保、農業、市政等多個領域的水務信息互聯互通,形成“一盤棋”的協同治理格局。    服務智能: 以用戶為中心,提供麵嚮公眾、企業、管理者等不同主體的智慧化水務服務,例如個性化的用水信息推送、便捷的用水報修渠道、透明的供水服務評價等,提升水務服務的可及性與滿意度。  接著,本書迴顧瞭智慧水務的發展曆程,從最初的信息化建設,到初步的智能化探索,再到當前的全方位、係統性智慧轉型。我們分析瞭推動智慧水務發展的關鍵技術驅動力,包括但不限於:     物聯網(IoT)技術: 傳感器網絡的普及,為實現水務數據的海量采集提供瞭硬件基礎。    大數據技術: 能夠處理和分析來自不同渠道的海量、異構數據,從中提取有價值的信息。    人工智能(AI)與機器學習(ML): 賦予水務係統自主學習、模式識彆、預測預警、智能決策的能力。    雲計算與邊緣計算: 為海量數據存儲、處理與實時分析提供瞭彈性、高效的計算資源。    地理信息係統(GIS)與遙感(RS): 為水文地理信息的可視化、空間分析與宏觀監測提供瞭強大支撐。    數字孿生(Digital Twin)技術: 構建物理水務係統的虛擬映射,實現對工程狀態的實時監測、模擬仿真與優化控製。    5G通信技術: 提供高速、低延遲的網絡連接,保障實時數據傳輸與遠程控製的可靠性。  第二部分:智慧水務的核心技術體係與應用場景  本部分深入剖析瞭支撐智慧水務建設的各項核心技術,並結閤不同應用場景,展示瞭這些技術的具體落地方式與實踐成效。  2.1 全球水務數據感知與傳輸網絡     智能傳感技術: 介紹瞭各類水文、水質、水位、流量、壓力、溫度、濕度等傳感器的原理、性能特點及在不同場景下的應用,例如基於光縴傳感的輸水管道泄漏監測,基於聲學傳感的地下水位監測,基於光譜分析的水質在綫監測等。    物聯網通信協議與架構: 探討瞭LoRa, NB-IoT, Sigfox等低功耗廣域網(LPWAN)技術在水務末端傳感器連接中的應用,以及MQTT, CoAP等應用層協議在構建物聯網通信模型中的作用。    高精度定位與導航技術: 闡述瞭GPS, 北鬥等衛星導航係統,以及RTK等差分定位技術在水利工程施工、巡檢、災害調查中的應用。    無人機與無人船技術: 介紹瞭無人機在航測、遙感、工程檢查、災害區域勘察中的作用,以及無人船在水域巡檢、采樣、測繪等方麵的應用。  2.2 水務大數據分析與挖掘     數據融閤與標準化: 探討瞭如何整閤來自不同係統、不同格式的水務數據,並進行清洗、轉換、標準化,形成統一的數據集,為後續分析奠定基礎。    機器學習在水文預測中的應用: 重點介紹瞭利用LSTM(長短期記憶網絡)、GRU(門控循環單元)等深度學習模型進行短期、中長期水文流量預測、降雨量預測,以及利用SVM(支持嚮量機)、隨機森林等算法進行洪澇、乾旱風險評估。    水質預測與汙染溯源: 闡述瞭如何利用時空統計模型、圖神經網絡等技術,預測水體汙染物擴散趨勢,並實現對汙染源的快速定位與溯源。    水資源優化配置模型: 介紹瞭基於運籌學、AI算法的水資源供需平衡模型,以及在區域水資源分配、跨流域調水方案製定中的應用。    工程狀態診斷與預測性維護: 探討瞭如何通過分析工程設備運行數據(如振動、溫度、壓力),利用故障診斷算法,提前預警設備故障,實現從定期維護到預測性維護的轉變。  2.3 智能化水務決策支持係統     數字孿生在水利工程中的構建與應用: 詳細介紹瞭如何基於BIM(建築信息模型)、GIS、IoT數據,構建水利工程的數字孿生模型,實現對工程運行狀態的實時可視化、仿真模擬、性能評估與風險預警。例如,利用數字孿生模擬水庫泄洪過程,優化調度方案。    智能調度與優化控製: 探討瞭如何利用強化學習、遺傳算法等優化算法,實現水庫群優化調度、灌溉渠係配水優化、城市供水管網壓力平衡等。    應急指揮與協同作戰平颱: 介紹瞭如何構建集信息匯聚、態勢研判、指揮調度、協同聯動於一體的應急管理平颱,提升在洪澇、乾旱、水汙染事故等突發事件中的響應速度與處置效率。    水旱災害預警與風險管理: 闡述瞭如何整閤氣象、水文、地形、社會經濟等多源數據,構建多層次、多維度的水旱災害預警體係,並為風險評估與防災減災決策提供支持。  2.4 智慧水務平颱建設與生態構建     多租戶、模塊化智慧水務平颱架構: 探討瞭如何設計和部署一套靈活、可擴展、支持多租戶的智慧水務平颱,以滿足不同用戶與業務需求。    開放API與互聯互通: 強調瞭平颱開放性的重要性,通過提供標準化的API接口,實現與其他信息係統的互聯互通,構建智慧水務生態。    數據安全與隱私保護: 深入討論瞭在智慧水務建設過程中,如何保障數據的完整性、保密性與可用性,並符閤相關法律法規要求。    人纔培養與能力建設: 分析瞭智慧水務發展對人纔隊伍提齣的新要求,以及如何通過教育培訓、技術交流等方式,培養具備跨學科知識與創新能力的復閤型人纔。  第三部分:智慧水務的創新實踐與未來展望  本部分將通過案例分析,展示智慧水務在不同領域取得的創新性成果,並對智慧水務的未來發展趨勢進行展望。  3.1 城市水務智能化應用     智能供水與管網漏損控製: 介紹瞭基於壓力監測、流量分析、分區計量等技術,實現城市供水管網的漏損檢測與精準定位,降低水資源損失。    智慧排水與管網監測: 闡述瞭如何利用液位傳感器、雨量計、視頻監測等,實現城市排水管網運行狀態的實時監控,預測內澇風險,優化排水調度。    二次供水智能化管理: 探討瞭如何通過物聯網技術,對居民小區二次供水設施進行遠程監控與管理,保障供水水質與壓力穩定。  3.2 農業水效提升與精準灌溉     基於墒情監測的精準灌溉: 介紹瞭土壤墒情傳感器、氣象站、作物長勢遙感等技術,實現對作物需水量的精準評估,指導農田精準灌溉,節約水資源。    智慧農田水利設施調度: 探討瞭如何利用物聯網與自動化控製技術,實現農田水利工程(如渠道閘門、水泵)的智能調度,提高灌溉效率。  3.3 生態水係保護與修復     水環境智能監測與預警: 介紹瞭水質在綫監測網絡、遙感監測技術在監測河流、湖泊水質,預警突發性水汙染事件中的應用。    河流生態係統數字孿生: 探討瞭如何構建河流生態係統的數字孿生模型,模擬水文情勢、水體交換、汙染物遷移等過程,為生態修復方案提供科學依據。    濕地保護與智慧管理: 介紹瞭如何利用物聯網、無人機等技術,對濕地水文、植被、生物多樣性等進行實時監測與智能管理。  3.4 智慧水利工程建設與運維     BIM+IoT在工程建設中的應用: 闡述瞭如何將BIM模型與IoT設備相結閤,實現施工過程的精細化管理、進度監控與質量追溯。    工程運行狀態的遠程監控與診斷: 介紹瞭如何通過傳感器網絡,實現大壩、水閘、泵站等工程的結構安全、運行狀態的遠程實時監測與故障診斷。    無人化巡檢與維護: 探討瞭無人機、機器人等在水利工程巡檢、檢查、小規模維護中的應用,提高作業效率,降低人力成本。  3.5 展望未來:人機協同、量子計算與區塊鏈在水務領域的潛在應用  展望未來,智慧水務將朝著更加智能化、精細化、人性化的方嚮發展。本書將對以下前沿趨勢進行探討:     人機協同的決策模式: 探討如何構建人與AI協同的決策機製,充分發揮人類的經驗、直覺與AI的計算、分析能力。    量子計算在復雜水文模型中的潛力: 簡要介紹量子計算在解決大規模、高精度水文模擬與優化問題上的潛在優勢。    區塊鏈技術在水權交易與數據溯源中的應用: 探討區塊鏈技術如何為水權交易提供安全、透明、可信的平颱,以及如何保障水務數據的可追溯性與完整性。    邁嚮“韌性水務”: 強調在氣候變化背景下,智慧水務在提升水係統適應能力、抵禦自然災害、保障社會可持續發展方麵的重要作用。  本書力求內容全麵、邏輯清晰、深入淺齣,既有理論高度,又有實踐指導意義。希望通過本書的閱讀,能夠幫助讀者深刻理解智慧水務的時代內涵,掌握前沿技術應用,並為推動水利行業的創新發展貢獻智慧和力量。