智慧水务中物联网技术的应用研究

智慧水务中物联网技术的应用研究

吴晓光

南京市水务集团有限公司，江苏 南京 210000

摘要：近年来，智慧水务作为智慧城市建设的重点基础工程，一直得到业界的广泛关注。文章主要研究了智慧水务中主要应用到的物联网技术，发现无线传感器网络是物联网技术的核心内容，可以解决智慧水务基础设施建设中的感知问题。3S则可以实现智慧水务对空间信息采集、处理、分析和应用等，无线射频识别技术是对接传感器与主系统的关键。基于以上技术，对物联网智慧水务体系建设作出了分析与建议，提出要利用GIS技术和GPS技术，从空间管理的角度将基础硬件设施进行分配管理，同时智慧水务要重视预防和破除“信息茧房”、“数据孤岛”等现象。以期建立一个精细化的智慧型水务平台。

关键词：智慧水务；物联网；技术；应用

引言

智慧水务建设是基于大数据技术、物联网技术、云计算技术、人工智能技术等先进技术，意在提升水务资产和环保资产的运营管理效率的民生项目。推进智慧水务的建设进程与全面应用，是促进业界步入高质量持续发展的全新阶段的主要途径。尤其在工业互联网、5G网络、大数据中心和人工智能等高科技领域迅猛发展的背景下，工业产业的升级优化是顺应社会和时代发展的必然趋势与要求，智慧水务作为城市建设不可或缺的一部分，业内要积极推动其发展进步。而基于物联网技术下的智慧水务基础设施建设，是保障其顺利运行的前提与基础。虽然目前多数发达地区针对智慧水务已经完善相关基础设施的基本建设，但是仍有部分发展进程较为缓慢的地区，对于智慧水务的基础设施建设需要进一步改进。因此，对智慧水务及物联网技术的应用进行了深入研究。

一、智慧水务中物联网技术的应用

（一）无线传感器网络

无线传感器网络作为物联网技术的核心内容，主要负责解决智慧水务基础设施建设中的感知问题。无线传感器网络技术在结构上类似一张覆盖范围较大的网，是通过对所有传感器节点进行联系而完成其网络组织的。其中，每一地区的传感器节点都是按照“点—线—面—网”的设计原则与要求经过筛选的^[1]。无线传感器在智慧水务中的应用，需要对设计点的周围环境进行全方位分析，然后按照将其与其他节点之间设计合理的分布线路与衔接线路，通过单跳或多跳的方式部署无线传感器网络。智慧水务的中心平台就可以借此进行数据信息收集，以及指令发送请求。最后，基于网络拓补结构调整应用管理功能与配置优化。如此，就可以实现智慧水务基于物联网技术进行远程操控和实时动态监管。

（二）3S技术

3S技术分别是遥感技术（RS）、全球定位系统技术（GPS）和地理信息系统（GIS）。3S技术是由空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术、计算机技术、现代通信技术进行有机结合的整体，是可以实现智慧水务对空间信息采集、处理、分析、存档、管理、传播、应用的高级信息技术^[2]。在智慧水务的水利信息系统中，主要应用3S技术将各个分点部分进行有效衔接与核心内容的融合，从而组成一个结构完整且明确的系统整体，并建立一个强大的技术体系。如此，可以更加直观地将水利信息系统反映到一个层面之上，确保智慧水务的各种空间信息、环境信息、水利信息能够得到科学、及时的处理。另外，3S技术的突出优势在于它可以对水利系统做到准确监测，可以帮助管理人员及时发现数据信息的变化与异常，提供适用的解决方案，具体包括监测水质水量、判断旱涝情况等。

（三）RFID技术

无线射频识别技术（RFID）是一种应用于接触双向数据通信的自动化识别技术。无线射频识别技术主要利用无线射频方式对电子标签、射频卡等记录媒体进行读取撰写，从而实现对各个识别目标进行读写和数据交换。无线射频识别技术在智慧水务中处于至关重要的位置。智慧水务中如果只设置无线传感器对各项环境信息进行感知，则容易导致基础信息的数据存在偏差，所以，要充分保证数据信息的可靠性，则需要将无线射频识别技术与无线传感器技术进行有机结合。在此基础上，智慧水务系统可以进一步实现对降水预测、水土保持、水质水量监测、水务工程运行等方面的管理，管理人员可以尽可能多的掌握当地水务情况，针对以上问题及时准确的采取一定措施。

二、物联网智慧水务体系

（一）智慧水务数据采集系统

智慧水务的数据采集系统除了应用无线传感器技术和3S技术，中心平台还需要依靠3D建模技术、云计算和大数据信息处理技术，才能切实保障水务水利信息数据的精准可靠，做到高效采集与分析处理。其中，无线传感器和开关阀门等基础硬件设施是实现数据采集的第一关，需要定期对其进行运维管理，才能保证智慧水务系统筛选出有效数据，为水务项目及决策提供可靠保障。在部署设计方面，管理人员要同时利用GIS技术和GPS技术，从空间管理的角度将基础硬件设施进行分配管理，对每个数据收集点补充可视化屏控技术保障。如此，当发生水资源突发事件时，系统可以快速响应风险预警信号，并为管理人员提供可观的数据依据。

（二）智慧水务平台建设

由于智慧水务应用涉及的组件设备具有多样化和差异化特点，并且智慧水务系统基于网络环境的复杂性需要解决诸多平台建设问题^[3]。所以智慧水务平台建设要结合信息数据筛选与优化生成、管理流程与服务流程进行结构划分。平台主要包括网络层、平台层、服务层和感知层四个部分。智慧水务平台建设要实现以下条件：用户与管理人员的数据同步与共享；不同运行环境与基础设施的从远程控制；关键数据以消息的形式对终端设备进行实时推送；对各设施超出临界值数据时发送各级预警提示，并且要支持跨平台发送至各个部门；实时监测雨量、水位、水质等，并建立云平台信息资源数据库，从而完善防旱防涝体系与精细化管理。同时，智慧水务要重视预防和破除“信息茧房”、“数据孤岛”等现象，所以智慧水务系统建设建议以城市为单位，基于各个管理部门的统一决策进行城市水务工程建设，以此减少重复性工作与成本消耗，进一步提高城市的水处理能力。

（三）智慧水务决策系统

城市智慧水务系统建设要切实保证科学性与可行性，需要强化指挥决策系统。通过对智慧水务系统引入人工智能技术、机器学习技术，对智慧水务系统内部的信息数据采集、分析、处理等实现自动优化，从而提高智慧水务系统对管理人员所提供决策的参考价值。同时，对于推动水处理工艺、管理网络的正常运行、漏损控制系统、循环利用系统等实现优化，需要对智慧水务决策系统相关的基础设施补充自动化技术，具体包括感知、诊断分析、决策设计、执行系统的自动操作。另外，围绕获取数据、智能硬件等专业领域内要结合水务管理进行深入探索，针对预测城市水务发展及具体方向开发新的技术领域，尽早实现水务行业全面发展成智慧服务型。

结语

综上所述，智慧水务中物联网技术的应用主要包含了无线传感器网络、遥感技术、全球定位系统技术、地理信息系统和无线射频识别技术等。但是现代智慧水务的系统建设，同样也离不开互联网技术、通信技术和人工智能等技术。所以物联网智慧水务体系是一个相对复杂、涵盖技术较多，并且技术和设备之间相互交融的系统建设。智慧水务系统平台的建设需要从网络层、平台层、服务层和感知层四个部分进行，并且每一层存在联系，所以，要保障智慧水务系统的正常运行和数据的可靠性，需要不断将适用的新技术融合进平台建设中，对各级结构与硬件设施进行优化升级。如此，有望进一步推动水务行业的发展。

参考文献

[1]李红仓,杜岗. 智慧水务管理平台系统设计与应用[J]. 连云港职业技术学院学报,2021,34(03):4-7.

[2]陈琥. 智慧水务平台系统的构建及关键技术分析[J]. 中国设备工程,2021,(13):212-214.

[3]袁峰,叶莹. 关于流域物联网及智慧水务系统探讨[J]. 智能建筑与智慧城市,2021,(04):103-105.