2016年，我们长江、淮河、太湖、珠江等流域都发生多年不见的大洪水，全国上下协同作战，防汛救灾工作取得有力有序、平稳可控的成果。与10多年前相比，由于水利工程及非工程不断的建设和发展，新的技术应用，我们在电视画面上很少看到人山人海的防汛场景，防汛救灾的工作更加科学和人性化。如今，互联网时代，大数据、智能化技术将成为水利行业的 “神器”，为水利防汛减灾带来的是无时不在、无处不达的便利与高效。
我国水灾害的突发性、反常性、不可预见性日益凸显，往往是多灾并发、重灾频发，时空异常、旱涝急转，气候变化趋势远远超出了我们以往的认识和经验，经常性遇到50年一遇或100年一遇的大洪水。自然灾害难以防止，但人为灾害可以预防，我们强调减灾而不强调防灾，通过科学的管理手段，使我们的社会能适应洪涝灾害，使洪涝灾害所造成的损失降到最小程度。《中华人民共和国防洪法》明确的提出按照防洪规划和防御洪水方案，建立并完善防洪体系和水文、气象、通信、预警以及洪涝灾害监测系统，提高防御洪水能力。
上世纪末开始，我国在水利工程建设的同时，相继大规模、系统性的建设了防汛减灾决策和调度信息化系统。工程覆盖我国大陆七大流域、32个省（市、自治区），是防灾减灾领域特大型信息化基础设施工程，涉及8亿多人生命财产安全。其主要建设内容有：信息采集系统、计算器网络系统、防汛减灾综合数据库、业务应用系统、信息传输及应急通信系通、会商及视频监控系统。2.2成果及效益分析
防汛减灾信息系统的的建设，使水利信息采集的新技术、模式得到广泛应用，洪水预报精度和优化调度方案大大提高，国家防汛调度指挥系统的全面建设，实现了中央和流域调度系统的实时交互和联动，提高防汛抗减灾指挥决策的科学性，更充分地发挥水利工程减灾效益。
随着人口的增加，社会经济各方面事业的迅速发展，社会财富的日益增多，在防洪工程取得巨大效益同时，洪水灾害的经济损失不断增加，对社会环境影响越来越深远，我国相对于其它发达国家，相对于国内其它行业，在水利建设中的科技技术较落后，我国水利科研投资严重不足，都是制约水利科技发展的因素。进一步提高防洪能力，减少洪灾损失，遏制洪水灾害对社会环境的影响已是一个当代社会的重大任务，任重道远。
因此，水利防汛减灾工作，要适应社会的进步，水利事业的发展需求，在“智慧水利”思想的潮流引领下，利用当今中国进一步的改革开放的大好时机，充分利用现代科技技术，通过“互联网+水利”及智能技术，使水利防汛减灾工作更上一个新台阶。
信息科学和生命科学是21世纪的两大带头学科，智能技术是这两个科群中最重要、最精彩、最具发展前景的交叉领域。在全球信息化的需求牵引下，在信息科学和生命科学巨大成就的推动下，智能技术研究正在成为一个创新前景特别光明的事业。
智能工程技术是怎么利用智能计算机（软件和硬件）去解决问题，它是应用导向的学科，人工智能是计算机学科的一个分支，它是研究导向的学科。智能技术就是这样一种技术，它能够代替人从事部分复杂的脑力劳动。以下举两个例子来说明。
大家知道我国神舟1号--11号都飞出去了，飞到宇宙里去又回来了，这本身也是一件非常复杂的事情，是一种系统工程，但为什么我们发射的时候就能够确信它会按期返回地面，不管飞船遇到多大阻力，不管返回地球会多么困难，让计算机来计算清楚，让机器或让软件来代替人从事脑力工作，就敢于把人放到飞船舱里，让载人飞船在地球之上指定位置旋转。
无人驾驶汽车就是利用智能技术的应用典例，她通过感知系统去辨识正在运动的物体（汽车，行人）及固定不动的物体（路灯柱、路的边缘），它可以通过三种方式检测动态对象，包括相机、激光扫描仪和雷达，无人驾驶汽车理解和使用感知图像的能力显著提高。无人驾驶技术不是完全依赖于预先设定的地图，而是仅将地图作为其中一个数据流，并结合传感器获取的数据帮助系统进行决策，比如，神经网络系统通过地图信息预先获取人行横道的位置，进而对检测准备通过的行人，这比仅仅依靠图像数据要准确得多。
新形势下，随着人水和谐的治水新思路不断深入发展，水利管理中的智能调度需要对水利信息的感知、仿真、预警、数据处理和运行维护等关键技术进行综合运用。目前的水利基础信息的组织、存储、查询、共享、分析等方面为水利现代化工作带来了一系列的压力，物联网、云计算、大数据以及高速移动互联网等信息技术的快速发展，为解决水利数据采集、基础平台、业务应用、综合服务中遇到的问题提供了机遇。
物联网就是就是把感应器嵌入到各种物体中，利用射频识别技术、传感器技术、纳米技术、网络融合技术等，实现人类社会与物理系统信息交流。水利行业应用前景如下：
利用现有的物联网技术，进行流域水文、工况等水利信息的采集、传输、管理。利用射频标签、传感器、监控探头将大坝变形、位移、裂缝信息传递给决策者，决策者根据这些信息判断可能溃堤的位置，并以短信、电视、PDA、手机通知相关人员做好抢堵溃口的准备。
水利物联网能够利用对降水、风速、温湿度、土壤水分等传感器进行数据的智能采集和监测，实时监测区域内水资源的整体情况。
物联网通过对河流、湖泊、水库、饮用水源地、地下水观测点等传感器的遥感和地面的观测实现现场水质的连续自动监测。
通过对水源地、取用水口、排污口、地下水监测井等固定单一监测点装备传感器，对河流、水功能区等线性动态监测区域安装射频标签，全面掌握行政区内所监测的水资源分布的情况。
水利行业的基础数据涉及到大江大河和小支流、流域和地方以及各个业务交叉部门，这不仅需要水利数据化整合管理的高效性，更需要在数据处理方面根据实际情况灵活处理。在水利建设方面大有可为。
水利行业的信息种类多，各级信息分属于不同的管理单位，云存储能够有效的实现信息的共享，特别是诸如防汛、山洪、水污染突发事件时，云存储能提供统一有效的信息支持，为上级决策提供依据。
水利行业信息化建设中的主要业务应用划分为水利信息公众服务、防汛抗旱、水资源管理、水资源保护等其他特色的业务应用，可针对不同的管理对象类型个性化定制单位或个人桌面，包括水库、水电站、水闸、引调水工程、堤防、等。
水利数据的种类和数量急剧膨胀，逐渐呈现出多源、多维、大量和多态的大数据特征。按照水利信息化顶层设计，水利数据中心系统的主要建设内容可分为基础设施、数据资源、信息组织平台、保障环境等的建设。数据资源建设是数据中心建设的重点内容之一；信息组织平台实现数据中心的信息共享与综合开发支撑功能；保障环境建设包括安全、备份容灾等的建设。
5G（第五代移动通信）是一个端对端的生态系统，可带来一个全面移动和联网的宽带通信系统。通过由可持续商业模式开启的、具备连贯体验的现有和新型的用例，它增强了面向消费者合作者的价值创造。5G技术的目标可以被归结为以下几个数字：1000x的容量提升；1000亿+的连接支持；10GB/s的最高速度；1ms以下的延迟。
在水利行业，将普遍适用于水利信息的采集、传输和分析、调度、管理。出差在外的决策指挥人员凭借手机直观得浏览任一个水利设施的运行情况，获取运行数据，并通知相关人员高清会商。行政执法工作人员在办公室，通过手机远程对非法采沙者喊话，并摄录现场情况。对闸坝、排污口、水尺等高清实时监视，如身临其境。
量子通信，是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式（图1），量子通信是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科。与此刻成熟的通信技术相比，量子通信具有巨大的优越性，具有保密性强、大容量、远距离传输等特点。我国北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通信网也在建设之中，未来这些城市将通过量子卫星等方式联接，形成我国的广域量子通信体系。
防汛指挥调度指挥需要上传下达各类的水工情、天气、视频监视及会商等重要信息，这些信息量大，要求安全保密并正确的传输，量子通信正是具备这种特殊的性能。预计不远的将来，防汛调度指挥通信网络将逐步引进量子通信技术，在重要的具有多个节点的量子通信网全国重要的防汛信息传输网络，使用光纤做传输通道，通过流域各省市接入交换和集控站，在重要的水利设施或水利枢纽建立“量子电话”用户和“量子视频”用户以及“量子计算机”用户。
水利行业特别重要的防洪工程（断面、重要行蓄洪区、水库、水闸、提防等）作为试点建立视频监视系统， 为各级水利使用单位及管理单位提供实施的视频信息。目前，大部分摄像机更新为200-300万像素的高清摄像机，但智能化智能视频监控系统还尚未真正进入水利防汛减灾的应用中去。
高清IP摄像机的监控画面不仅能够让人类看得更清楚，也能让机器“看”得更清楚，从而让机器更容易从中“读懂”画面的内容，智能侦测报警信息可以实时传送管理平台，实现主动视频防控，有效“防患于未然”。
高清、智能、多维，渐渐成为视频监视的主流发展趋势，也为水利事业提供新的技术手段。高清晰度视频监控系统，能对污染物的分布和发展趋势等进行有效的远程观测，同时应实现和环保监测设备及系统的有效联动，获取相关的污染指标数据并和视频形成统一的数据备份，作为领导决策和执法的依据。红外热成像特别适用于目标侦测，具有不受雾霾、雨雪等恶劣天气影响的特性，采用复合成像、视频图像处理及自动识别行为分析报警等相关软件与之结合的监控方式，可在漆黑夜间或者恶劣天气条件下完全胜任，在洪水淹没水域救援时，这时候利用红外热成像摄像机很容易就可以准确判断出人的位置，使被困人员得到及时救助。
目前，水利系统各级单位均建设有多媒体会议系统，使得地理上分散的用户可以共聚一处进行会议会商。随着视讯技术进步，人们需要高质量的音频信号，高清晰的视频动态画面及图像资料，准确无误的数据表达及一套实用高效的控制系统，以方便实现所有操作，同时，还需支持单兵系统、无人机系统、车载采集系统及其他水利数据的接入。此外，在会议系统中，还需具有语音自动识别、人工智能的技术支撑，这样的会议系统被称为智能会议系统（图2）。
智能会议系统是将计算机技术、网络技术、多媒体技术、声光学技术等应用到传统的会议中，实现会议系统的数字化、网络化、智能化、无纸化等多功能性质的专业化会议系统。智能会议系统是通过核心中央控制设备，将会议室用到所有通信设备、配套设备联系起来，实现集中、智能化控制。
新一代的显示技术，不但是高清（1200万甚至7K超高），还具备3维立体显示的功能，与会人员可以清晰的看到防汛救灾水情、气象、行蓄洪区调度运用及抗洪救灾情况等综合信息。智能会议使得手机、固定电话、 PC、笔记本电脑都可稳定用声音加入IP音频会议、Web会议或者视频会议系统。在防汛移动指挥车上，地面配备机器人单兵信息采集系统，前往地形复杂的水灾现场，进行视频及相关信息的采集，实时的上传。
作为无人智能船行业的领航者，在控制算法、船体设计、动力系统、通信系统等多个方向取得了骄人的成果，集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体。
无人船，作为一种在水面行动的智能机器人，能为救援者与受困者带来多一分的安全。救援无人船依靠高精度GPS定位，可实现自主航行与返航。行驶中依靠超声波自动躲避障碍物，保证船体安全行驶。通过无人船的控制系统，以及无人船返回的视频语音，远程操作无人船对水灾区域进行实时侦察，掌握灾情，发现情况，采取最有效的救援方案。
当发现有被围困或落水人员时，操作人员指导与配合无人船营救，操作无人船上的抛绳器向受灾人员投放绳缆实施营救。受灾人员持绳缆到无人船上索取救生圈、救生衣等救灾物资，并可以乘坐无人船后，由操作人员远程操作将受灾人员送到安全地方上岸。
无人船的问世，使得我们得以摆脱以往让人冲在抗洪第一线的救灾模式，提高了救援的效率，拓展了救援的手段，而最关键的是，我们在救援生命的过程中无需再以生命作为代价。
在以往的汛期防汛工作中，看不清、望不远、测不准，是汛情侦察及救灾中经常遇到的老大难问题，严重影响制约着防汛工作精细化准备、精准化落实。无人机是通过地面远距离无线遥控和机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器，具有设计结构简单、飞行灵活、易于控制、运行成本低等特点。既可完成有人驾驶飞机的飞行任务，也能完成有人飞机不易执行的特殊环境下的飞行任务。如抗洪抢险、工程测绘、地质灾害等特定危险区域的救灾、应急抢险、现场勘查、定点爆破以及空中救援指挥等（图3）。
在汛期，无人机搭载摄像机可以迅速到达出现险情的上空，及时地得到水利工程的汛情，并且能够实时地监视汛情的走向，为防汛指挥部作出决策提供较为客观真实的信息；对于地质灾害发生区等高危地区，无人机能够以较低的成本进行救援行动，凭借体积小，携带方便的特点，使得其应用在防洪减灾的过程中能够快速地投入到工作过程中，地面工作人员可以及时地协调救援工作，降低了救援的难度，增加了救援的工作效率，保证了救援人员的安全。
无人机航空遥感技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有续航时间长、影像实时传输、高位地区探测、机动灵活等优点。
以无人机作为遥感飞行平台，在机体上荷载数据遥感设备，利用遥感数据处理系统作为技术支撑，融入“3S”技术，可以实时对地或对目标水域进行观测及数据的快速处理。
无人机系统作为卫星遥感和有人机的补充手段，其在今后更多的灾害应急救援方面具有广阔的发展空间和应用前景。
利用无人机技术调查土壤侵蚀定量来完成水土保持的研究。⑤水利工程建设影响评估
在水利工程的修建对环境的影响的评估领域，无人机遥感航拍可以得到不同时段的生态环境情况。
无人机在水利管理领域的应急通信、水资源调度、蓄滞洪区管理、堰塞湖应急监测以及污染源监测等方面都有着广泛的应用，也可用于泄洪分流对大坝的定点爆破。
近年来，水利信息化为适应国家信息化发展战略和“数字水利”向“智慧水利”发展转变的需要，依托现有水利信息化成果，不断地应用新技术（航天技术、量子通信、物联网、云计算、大数据及移动互联网等）进行水利信息化建设，相继开发了信息采集与应用、防汛减灾、水资源管理和保护、工程建设与管理等技术服务平台，推动了信息化与水利现代化的深度融合与创新发展，有力支撑水治理和水管理能力现代化进程。
以量子通信、物联网、人工智能等为代表的智能新技术蓬勃发展、日趋成熟，为水利信息化、现代化建设提供了重大机遇。对水利基础信息数据的感知、采集、存储、分析、共享等方面，以智能技术驱动发展，依据党的十八届五中全会提出的“创新、协同、绿色、开放、共享”五大发展理念，推动水利信息化 “十三五”目标的实现，促进水利信息化跨越式发展。
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作者简介: 吴伟, 男，16963年10月生、籍贯安徽六安， 研究生学历，教授级高工，硕导。从事水利通信及信息化系统的规划、科研、设计、建设与管理等工作。
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