基于物联网理念的流域智能调度技术体系刍议

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1、第4期水利信息化N0．42010年10月WaterResourcesInformatization0ct．．2010基于物联网理念的流域智能调度技术体系刍议蒋云钟，冶运涛，王浩(中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038)摘要：针对流域调度面临着监测信息不全面、传输效率低下、计算速度远远不能满足实际要求等问题，物联网技术的出现改变了这一局面，为流域调度发生突破性进展奠定了坚实基础。以此作为出发点，总结分析了流域调度的特点和要求，以及现有调度系统存在的问题，并探讨了物联网技术与流域调度的联系。以保障防洪、供水、生态、能源、航运和工程等安全为目标，提出了基于

2、物联网技术的流域智能调度技术体系，对流域智能调度中的智能感知、仿真、诊断、预警、调度、处置、控制、综合指挥平台、数据处理和运维等关键技术进行了研究。最后在物联网技术的基础上，结合流域信息化的发展趋势和数字流域的建设，提出了“智慧流域”的概念。关键词：物联网；智能调度；智慧流域中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1674—9405(2010)04—0001—050引言利等方面发挥了显著作用【2J。虽然流域水资源调度研究取得了一定进展，但是，流域水资源调度问题我国政府始终高度重视解决水资源问题，水利涉及因素多，环境复杂，影响范围大，现有的手段建设蓬勃开展⋯。

3、目前，全国已建成各类水库8．6万仍然无法解决面临的技术难题和实践问题。然而，多座，各类水闸4．4万座，各类小型农田水利工程最近兴起的物联网技术为此提供了契机。以物联网2000多万处，万亩以上灌区6400多处，水电装技术作为支撑，构建流域智能化调度系统，建立完机容量达到1．72亿kW，水利工程年供水能力达到备的监测、仿真、诊断与预警、调度与处置和控制7000多亿m，基本构成了以防洪、供水、发电、生体系，集成建设智能综合指挥平台，提高应对气候态、航运为目标的工程控制体系。为了应对水资源变化的能力，保障“六大安全”，为促进流域调度短缺、洪水干旱频发并重和生态环境恶化的水

4、资源向数字化、信息化、现代化、自动化和智能化等情势，就要充分发挥已有工程的作用，通过调控的(简称“五化”)方向发展奠定了基础，并引领未手段加以解决。全球气候变化和人类活动的加剧所来水利信息化发展的潮流。导致的极端水文气象事件的突发，使中国水资源问题变得更加复杂，给防洪、供水、生态、能源、航1流域调度特点与要求运和工程等安全(简称“六大安全”)带来了重要影响，对水利工程调控提出了更高要求，迫切需要1．1流域调度特点新的技术手段作为支撑。流域调度的特点与发展趋势主要表现为“五多”。近年来，我国按照可持续发展治水思路的要1)多目标：调度目标向防洪、供水、灌溉、发求，成功

5、实施了黄河、黑河、塔里木河、珠江等流电、养殖、旅游、航运及改善生态环境等方面综合域为代表的多项流域水量统一调度工作，在维护经利用的多目标方向转化，特别强调水资源配置、节济社会可持续发展、生态修复和保护、发展民生水约和保护，注重人与自然的和谐相处。收稿日期：2010—09—13基金项目：国家自然科学基金创新研究群体基金项目(50721006)；“十一五”国家科技支撑计划(2008BAB29B08)作者简介：蒋云钟(1969一)，男，浙江东阳人，教授级高工，主要从事水资源调度及水资源信息化方面的研究。2水利信息化2010，(4)2)多时段：包括多个连续调度时段，当前调

6、度捕捉整个观测区域的有效信息，信息传送速率慢；决策不仅影响面临时段的调度效益，而且对余留期2)流域调度系统重在对水量调度模型的研究，很少的调度产生直接影响。水资源调度是一个随时间变考虑对影响调度的安全风险因素进行综合诊断分析化而不断调整的动态过程。和联动预警；3)现有水量调度优化模型的求解难以3)多利益主体：涉及地区多、范围广、距离解决高维的复杂问题；4)侧重于常规状态的水量调长，上下游、左右岸、不同流域和行政区、不同行度方案编制和正常状态下实时调度方案的生成，尚业、城市和农村等各类不同利益主体之问存在复杂没有考虑对突发事件及安全隐患以“六大安全”为的水事关系，用

7、水竞争性强。目标的智能处置；5)现有自动化系统设计中被动地4)多不确定性：自然水循环过程本身具有许多执行智能调度系统发送的控制指令，没有自身的控不确定性，如气候变化导致的高温热浪、强台风、制模型，在对某个监控站与调度系统失去联系时联强降水、持续干旱等极端事件发生频率的增加，全合控制时、应急控制时会产生问题；6)感知系统会球变暖导致海平面上升等；高强度人类活动作用产生大量的多源异构数据，随着系统运营时间的增下，流域水循环及其伴生的水环境、水生态过程呈加，数据量会高速膨胀，同时，如此庞大的多源异现出越来越明显的“自然一人工”二元特性。受气构数据之间不可避免的会存在无意

8、义的冗余及