智慧水利大数据平台建设与实报告

智慧水利大数据平台建设与实践 CONTENTS 汇报内容 Part1概述 Part2我国水利概况 Part3物联网大数据与水利 Part4工程应用实例 Part5前景与展望 he PART1 物联网的概念 物联网（TheInternetofThings）通过智能感知、识别技 术与普适计算、泛在网络的融合应用，是继计算机、互联网 之后世界信息产业发展的第三次浪潮 传统思维是将物理基础设施和信息基础设施分开，即一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等；在物联网时代，钢筋混凝土、电缆、芯片与宽带整合为统一的基础设施。统一基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转在它上面进行，这个世界包括经济管理、生产运行、社会活动乃至个人生活。 ERE PART1 物联网的概念 物联网的工程应用特征 1.物联网为互联网的应用拓展，应用创新是物联网发展的核心； 2.“一体化”是物联网应用的基础与保障 NTERNE 综合运用机械动力、微电子、自动控制、计算机、信息、传感、接口等技术，根据系统功能目标优化组织，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高可靠、低能耗基础上实现“机、电、光与信息一体化”。The HNGS PART1 大数据的概念 存储量大 （大量化（Volume）增量大 社交网络 VolumeVariety搜索引华 来源多通活记录 传感器 VelocityValue 大数据的4V特征多样化（Variety） 快速化（Velocity） 价值密度低（Value） 格式多结构化的数据 非结构化的数据 高速数据/O互联网连接设备数量增长 "大量化(Volume）、多样化(Variety）、快速化(Velocity）、价值密度低（Value）”就是"大 数据”的显著特征，或者说，只有真备这些特点的数据，才是大数据。 "大数据”是需要新处理模式才能具有更强的决策力、发现力和流程优化能力的海量、高增长率 和多样化的信息资产。 5 PART1 云平台的概念 由传统计算转向云计算(cloudcomputing），联 是业界将要面临的一个重大改变。各种云平国外及小运营商用户 台(cloudplatforms)的出现是该转变的最重要 环节之一。顾名思义，这种平台允许开发者电信用 们或是将写好的程序放在“云”里运行，或 是使用“云”里提供的服务，或二者皆是。 也可以称为按需平台（on-demandplatform） 、平台即服务（platformasaservice，Paas） 等等。但无论称呼它什么，这种新的支持应 用的方式有着巨大的潜力。 电信机房教育网机房 高速光纤通道 SAE核心机房 PART2 我国水利概况 流域面积150平方公里100平方公里1000平方公里10000平方公里 1.流域（河流） 流域及以上及以上及以上 及以上 我国共有流域面积50平万公里及 以上河流45203条，总长度为150.85 万公里；流域面积100平方公里及以 上河流22909条，总长度为111.46万公 合计45203229092221228 51102428 224 36 1457791 87 13 2214 892 59 8 4157 2061 199 17 2483 1266 86 7 10741 5276 46445 1301694 53 7 33451685 169 12 5150 2467 267 30 9245 5349 613 53 黑龙江流域辽河流域海河流域 黄河流域 里；流域面积1000平方公里及以上河淮河流域 流2221条，总长度为38.65万公里；长江流域 流域面积10000平方公里及以上河流浙闽诸河 228条，总长度为13.25万公里。具体珠江流域 数据如下表所示： 珠江西南西北外流区诸河 内流区诸河 PART2 我国水利概况 2.水库 我国共有水库98002座，总库容9323.12亿立方米。其中；已建水库97246座，总库容8104.10亿立 方米；在建水库756座，总库容1219.02亿立方米。具体数据如下表所示： 水库规模合计大型 中型小型 小计大(1)大(2)小计小(1)小(1) 数量（座）980027561276293938933081794975359 总库容（亿立方米）9323.127499.855665.071834.781119.76703.51496.38207.13 PART2 我国水利概况 3.灌溉 我国共有灌面积10.02亿亩，其中：耕地灌溉面积9.22亿亩，园林草地等非耕地灌溉面积0.80亿亩。我国共有设计灌溉面积30万亩及其以上的灌区456处，灌溉面积2.80亿亩；设计灌溉面积1万-30万的灌区7316外，灌面积2.23亿亩；50-1万的灌区205.82万处，灌面积3.42亿亩。 业用水占全国的45.4%，北方6区用水占54.6%，农田灌既水有效利用系数为0.510，这就是说灌区水量 有一半左右是在输水、配水和由间灌水过程中损失掉了,而国际上先进国家灌既水利用系数都0.7~0.8。 这说明我国灌溉既管理水平距离发达国家还有一定的距离，如何利用信息化的管理方式来提高我国灌 水利用系数具有重要的意义。 PART2 我国水利概况 4.雨水资源 我国降水分布明显受西高东低的三级阶梯状地势影响，呈现从西往东逐渐递增的趋势，此外，降水分布的南北差异也十分明显，以秦岭-淮河为界，南部亚热带季风气候区降水充沛，而北部温带李风气候区降水明显偏少。进入21世纪以来，北方地区水资源显著减少，全国降水减少了2.8%，地 表水资源量和水资源总量分别减少5.2%和3.6%。 北方地区的降水随时间的分布极不均匀，一年中62%的降水都集中在夏季，汛期（6～9月）的降 水占全年75%以上，降水的年际、年内剧烈变化，为防洪和水资源利用带来了很大的难度。如何利用 题。 PART2 我国水利概况 4.雨水资源 我国部分地区人均水资源量（m²） 南方约3180 北方约910 南诸行黄淮海流域462 199 海河流域292 我国降水以及南北方水资源分布图我国南北方人均水资源占有量图 PART2 我国水利概况 5.知名水利工程 南水北调工程是迄今为止世界上最大的调南水北调线路图水工程，东线、中线、西线三条线路的年调水总 规模约448亿立方米，约为当今中国全年用水量银川 济南 的1/10。 东线 三条线路分别从长江下、中、上游向北方天州 调水，与长江、黄河、淮河和海河相互连接，组 成一个水网，形成“四横三纵”总体格局。通过 对水量跨流域重新调配，可协调东、中、西部社会经济发展对水资源需求关系，达到我国水资源 “南北调配、东西互济”的优化配置自标。 250km PART2 我国水利概况 5.知名水利工程 三峡大坝是目前世界最大的混凝土水利发电工程，包括主体建筑物及导流工程两部分，全长约 2309m，坝高185m。 三峡大坝建成后取得了白大的效益：什防洪方面，三峡工程建成后，其巨大库容所提供的调蓄 能力将能使下游荆江地区抵御百年一遇的特大洪水， 在发电万面，截至2012年氏，一电站历年素计发 电量达到6291.4亿十时，相当十减排二氧化 4.96亿吨，减排二氧化硫595万吨；在航运方面， 自2003年三峡船闸通航以来，累计过坝货运量突破 3亿吨，超过蓄水前22年的货运量总和， PART3 物联网大数据与水利 传感网络系统在水利中的应用已初具规模。在传感网络的支撑下，水利部门已建成覆盖全国的实时水情计算机广域网、水利信息骨干通信网等通信网络，并建设了水量调度、水文预报、水利电子地图、防汛防旱决策支持、自动化办公等系统，也就是说，具备了水利物联网的基础， 作为实践，国内首个水利物联网项自“感知太湖，智慧水利”一期、二期工程已经完成，形成了蓝藻智能感知、船舶行踪监控、水工建筑管理等于一体的智慧水利物联网。 PART3 物联网大数据与水利 1.智能“渠灌”控制系统 "一体化闸门”是水利部的"948" 项目，引进澳大利亚Rubicon公司的技术和装置。 "一体化闸门”不仅是"十二五" 灌区信息化建设中“全渠道控制系统" 的一项重要内容，也是水利工程及其设施“工业化制造”的改革性尝试。 老式手摇闸门图一体化闸门图 PART3 物联网大数据与水利 一体化闸门实例：澳大利亚的灌溉及河流控制一体化闻门图 2014/12/23 PART3 物联网大数据与水利 一体化闸门实例：中国山西汾河灌区 PART3 物联网大数据与水利 一体化闸门实例：中国宁夏青铜峡灌区 PART3 物联网大数据与水利 一体化闻门实例：中国安徽史杭灌区 PART3 物联网大数据与水利 一体化闸门实例：中国水利部节水灌溉示范基地（北京顺义） PART3 物联网大数据与水利 “全渠道控制系统”也可 以称为“明渠灌溉物联网”，它 是针对一条工程基础设施比较完善的渠道，在所有的控制节点安装包括水位-流量监测、闸门现 地及远程控制、太阳能供电的上路间门 "一体化闸门”，通过闭环控制软件，实现水资源的自动调配。 惠传编始上用名间 PART3 物联网大数据与水利 2.水肥一体化“滴灌”自动控制系统 "滴灌”仅湿润作物根区的土壤，其他区域土壤水分含量较低，因此，可防止杂草的生长，降低了农药的施用量。水肥一体化“滴灌”通过注入水中的肥料，可以为作物提供促进其最优生长的 恰当水分和养分。 分支管 电动阀电动阀 L 电动阁 分支管 l l 干管 首部滤池 l 分支管 支管支管支管 “滴灌”自动控制系统的田间敷设结构图 分支管 PART3 物联网大数据与水利 自组织无线网络 分支管 供水点 电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀 L l ll 分支管 DIP 首部 监控中心 干管 Zigbee 无线通信 分支管 l 支管支管支管 分支管 在水肥一体化“滴灌”自动控制系统中应用的物联网传感器网络图 PART3 物联网大数据与水利 出水 进肥 进水 离心式过滤罐 28/08/201311:14水肥罐 新疆哈密大枣种植水肥一体化“滴灌”自动控制系统首部控制图 PART3 物联网大数据与水利 28:08/201311:13 新疆哈密大枣种植水肥一体化“滴灌”示范区通信设施图 PART3 物联网大数据与水利 3.一体化泵站 集成了泵、控制（实时状态控制、远程控制、报警处理、数据采集与管理等）系统及安装体的一体化泵站，是完全工业化制造，现场安装的“交钥匙” 输水系统，充分体现了工业化与信息化 的完美融合。 可根据客户需要设计不同的泵站型式 一体化泵站结构形式图 PART3 物联网大数据与水利 一体化泵站现场效果图 PART3 物联网大数据与水利 一体化泵站运输和施工图 PART3 物联网大数据与水利 4.农村供水一体化控制系统 基于物联网的农村多级供水管网动态安全监控及预警系统是水利部人畜饮水安全项目今后（2020年前）建设的重 要内容。 （在继续建设农村供水系统的同时，着重提升供水质量和安全保障）。 PART3 物联网大数据与水利 关键技术 （1）集成了水压、流量传感器和信息传输模块的"一体化”微型采集装置； （2）适合于农村多级供水管网的基于物联网的低功耗无线传感器网络拓扑结构和组网方案； （3）基于上述关键技术的农村多级供水管网动态安全监控和预警管理系统。 PART3 物联网大数据与水利 5.水处理一体化”装置 转向支架总息 StoctinSUPPO sserebly 转向杆 ceringrod 污水处理用的推流泵/搅拌器制造 捧架总成 upporLaasareably 过程中“置入”信息采集传感器，并通浩水搅拌机 过通信模块和链路将推流泵/搅拌器的工 作状态和持续过程记录并传输到管理机构，以保证污水处理的有效性和常态化，也有效地解决了这一工作的人为障碍。 污水处理用的潜水型搅拌器图 PART3 物联网大数据与水利 污水处理用的推流泵图 PART3 物联网大数据与水利 在线实时传剪 推力招柜连速等 传感器数语显示 在