智能水网

大连理工大学座谈交流材料中国水利水电科学研究院水资源所水利部水资源与水生态工程技术研究中心——驱动中国水利3.0+战略的引擎智能水网王建华教高/所长2内容提要一．中国水利3.0+战略及其集成抓手二．智能基础网络与智能水网实践进展三．智能水网建设要点及其技术需求四．我国水网智能化现状及建设方向五．区域智能水网建设案例简况3一．中国水利3.0+战略及其集成抓手(1）中国水利正在步入3.0+时代1949-1977农田水利+江河堤防（基本保障）1978-2000城乡供水+提防达标（安全保障）2001-2030民生保障+社会管理（生态/资源水利）水利1.0水利2.0水利3.0新中国水利发展三阶段划分4(1)新中国水利正在步入3.0+时代200120152030水利3.0水利3.0+•确立理念•建设制度•开展试点•基础能力•……•普及理念•完善机制•全面推进•能力升级•……•人水和谐、河流生命健康、生命共同体等理念•最严格水资源管理制度、节水型社会、总量与强度双控、水资源承载力、洪水风险管理制度等•水生态文明、水权与水资源产权、农业水价试点等•172项节水供水工程、监测预报预警、管理能力建设……5(2)实施水利3.0+战略亟需集成性抓手千条线亟需一根针，抓手是什么？•全局性（战略性）•现实性（可操作）•高效性（显示度)•先进性（时代感）6水生态保护水安全保障水高效利用(2)实施水利3.0+战略亟需集成性抓手全局性（战略性）常态应急7(2)实施水利3.0+战略亟需集成性抓手集成性抓手水生态文明水系连通现实性（可操作）与水生态文明建设、最严格水资源管理、河湖水系连通、洪水风险管理、水利基础设施建设等重点水利工作相衔接。8(2)实施水利3.0+战略亟需集成性抓手高效性（显示度）对行业发展能够起到显著的推动甚至是革命性的作用。水利现代化规划决策社会管理调度控制工程建管9(2)实施水利3.0+战略亟需集成性抓手时代性（前瞻性）•互联网+•大数据、云计算•智能化与智慧化•……10(3)智能水网：水利3.0+集成性抓手+“水网”•蓝水流动物理载体•城乡水务物质依托•水利工作作用对象•现代社会基础网络•……11(4)智能水网内涵解析“自然-人工”二元水网自然的河湖水网（汇流网）（包括水库、提防）人工配/供/排/回用网（散流网）(包括泵站、处理厂、用水器具等)+12(4)智能水网内涵解析水网由水流和水基两大要素构成水量、水质、水流、水域河道、蓄水、输水、制水等13水网功效发挥的基本要件信息获取基础设施执行指令神经肌肉骨骼大脑(4)智能水网内涵解析14(4)智能水网内涵解析大脑肌体神经物理网——肌体系统行为实施硬件系统信息网——神经系统信息获取传输系统调度网——大脑系统指令发生执行系统物理网类型单元内容物理网通道自然河湖水系，人工输配水渠系管网节点河流水系汊点、水利枢纽、输配水节点流水流规则水动力学规律信息网通道有线传输通道、无线传输通道节点信息采集点、存储点交互点、管理控制平台流信息流规则数据标准、网络协议、传输协议调度网通道纵向调度管理体制、横向调度管理体制节点不同层次管理单元与组织机构流业务流规则调度规程、工程运行管理制度物理网、信息网、调度网要件分析(4)智能水网内涵解析目标安全（防洪供水发电）调控有力（能力有序有效）工程安全（建设运行灾害）布局合理(群与个体）经济高效(建设运行)工艺先进(技术材料)生态环境友好利益相关者友好人与工程友好友好安全高效水物理网智能化特征可组态智能水网标准规约其它主流规约多种表现形式（宏观+微观）-数字沙盘-实时影像、-曲线、图表、GIS等基于以下标准设计智能水网应用插件标准-企业应用集成(EIA)-面向服务体系架构(SOA)信息网的『智能化』特征站网布置合理，多源监测整合；先进采集设施：网络通信模块、执行器件、定位模块特点：即插即用、测控一体；低功耗技术：Mesh无线网络3G等无线通信技术特点：稳定、快捷、低成本、抗风险（有冗余通道）技术：云存储补传机制特点：高可靠性智能组织智能采集智能传输智能存储水信息网智能化特征水调度网“智能化”特征从“数字水网”向“智能水网”转变：业务管理一体化水利监控可视化水利信息规范化水利资源共享化水利决策科学化水网智能化一般表征“一网多能”供水防洪休闲景观生态发电航运现代水网商品二.智能基础网络与智能水网实践进展能源网信息网交通网水网2.1现代社会四大基础网络2.2国内智能电网与智能交通网实践进展坚强智能电网：是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的国家电网。信息化是坚强智能电网的实施基础，实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用；自动化是坚强智能电网的重要实现手段，依靠先进自动控制策略，全面提高电网运行控制水平；互动化是坚强智能电网的内在要求，实现电源、电网和用户资源的友好互动和相互协调。“三统一”工作原则：统一规划、统一标准、统一建设。•智能电网2.2国内智能电网与智能交通网实践进展智能电网四大体系构成2.2国内智能电网与智能交通网实践进展经济高效坚强可靠清洁环保友好互动透明开放中国智能电网智能电网五大基本内涵2.2国内智能电网与智能交通网实践进展智能电网六大基本环节2.2国内智能电网与智能交通网实践进展•智能电网2016年～2020年引领提升阶段，全面建成统一坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。2011年～2015年全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2009年～2010年规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。第一阶段第二阶段第三阶段国家电网公司坚强智能电网的建设实施步骤电网基础体系技术支撑体系智能应用体系标准规范体系一个目标三个阶段两条主线四个体系五个内涵统一坚强智能电网技术主线管理主线2009-2010年：规划试点阶段2011-2015年：全面建设阶段2016-2020年：完善提升阶段坚强可靠经济高效清洁环保透明开放友好互动六个环节发电输电变电配电用电调度特高压线路为骨干，各级电网协调发展南水北调中线、引水渠、供水主干网络为主体，各区域水系和供水管网为辅电流、信息流、业务流高度融合水流、信息流、业务流一体化发电、输电、变电、配电、用电、调度六大环节水源工程、输水工程、调蓄工程、水源配置工程、需水用户、排水工程等环节通信信息平台防洪抗旱、水资源调度、水土保持等统一水网运行信息平台智能电网智能水网电流、水流都是按照一定的物理规律在各自的网络中流动，都具有自然属性，在系统结构和调度管理方面具有一定的借鉴意义。统一坚强智能电网：战略框架2.2国内智能电网与智能交通网实践进展•智能电网2.2国内智能电网与智能交通网实践进展智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简称ITS）就是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个运输管理体系，建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。•智能交通网减少出行时间保障交通安全缓解交通拥挤减少交通污染实时准确高效先进的交通信息服务系统（ATIS）先进的交通管理系统（ATMS）先进的公共交通系统（APTS）先进的车辆控制系统（AVCS）货运管理系统电子收费系统（ETC）紧急事件管理与救援系统智能交通构成功能目标减少出行时间保障交通安全减少交通污染实时准确高效功能目标2.2国内智能电网与智能交通网实践进展•智能交通网交通系统和水网系统都具有很强的社会属性，其系统框架都应具有标准性、扩展性、兼容性，应增强社会服务能力。ITS的基本构成：①先进的交通信息服务系统（ATIS）、②先进的交通管理系统（ATMS）、③先进的公共交通系统（APTS）、④先进的车辆控制系统（AVCS）、⑤货运管理系统、⑥电子收费系统（ETC）、⑦紧急事件管理与救援系统智能水网构成：1、水网信息服务系统、2、防洪抗旱系统、3水资源调配系统、4、城市供水系统、5、运行调度系统、6、水土保持；7、农田水利；8、水资源保护；9、航运发电；10、应急系统……等。传统交通：管理角度出发，管理者主动，使用者被动（传统）智能交通：提供信息－使用者主观能动性－人理性与价值取向基础－满足需求，即更强调服务智能水网怎样实现公众服务和社会管理两方面的职责？如何进一步提升其主动服务能力需要创新开拓新的功能2.2国内智能电网与智能交通网实践进展•智能交通网2.3智能水网实践国际进展全国旱情监测系统水资源智能化调配风险适应管理美国国家物理水网干路加州北水南调工程密西西比河-科罗拉多河调水工程（1）美国（US）宏观尺度2.3智能水网实践国际进展34美国ET灌溉系统在线提供天气、蒸散、土地墒情等；根据ET值自动灌溉微观尺度（1）美国（US）昆士兰智能水网目标：•多元化—气候适应性提高25%•联通性—覆盖范围23,000km2•饮用水—无所不至•安全性—安全保障25年（2）澳大利亚（AUSTRALIA）352.3智能水网建设国际进展技术特点：深埋地下系统开放系统可拓展技术尖端经济合理以色列历时数十年建成全国水网：1.覆盖全国的供水网络系统2.多种水源统一配置与调度系统3.国家严格管控水资源制度体系水资源80%分布在北部，而耕地的65%集中在南部。（3）以色列（Israel）（4）韩国（Korea）2011年韩国建筑科学研究院（KICT）开始实施智能水网项目，内容包括：•建立先进的水资源管理信息系统和水资源管理传感网络，推动水资源精细管理；•建立可替代性水资源的利用和交易系统，促进水资源的有效生产和配置；•将电网和智能水网连接起来，节约水生产中的能量消耗；•采取先进测量设施（AMI），搭建智能水账单系统，防止水渗漏。2.3智能水网建设国际进展（4）韩国（Korea）2.3智能水网建设国际进展39IBMConfidential（5）IBM智慧水网创建可视化虚拟河流传感器数据收集处理分布式传感器网络哈德森河生态系统保护恢复计划（6）中国（CHINA）A.四横三纵总体布局南水北调工程东线、中线、西线三条调水线路，与长江、淮河、黄河、海河相互联通，构成我国水资源“四横三纵”的宏观配置格局。412011年中央一号文件“完善优化水资源战略配置格局，在保护生态前提下，尽快建设一批骨干水源工程和河湖水系连通工程，提高水资源调控水平和供水保障能力”中央水利工作会议：要着力建设水资源配置工程，实现江河湖库水系连通，全面提高水资源调控水平和供水保障能力B.河湖水系连通工程中办发[2002]17号文《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》明确把“金水工程”作为全国12个重要业务系统之一，之后不断完善，形成国家5大水利信息化系统。水利信息化系统国家防汛抗旱指挥系统国家水资源监控能力建设全国水土保持项目和全国水土保持信息管理系统农村水利信息化全国水库移民后期扶持管理信息系统C.水利信息化系统43模型黄河数字黄河原型黄河D.三条黄河——流域层面44E.智慧水利，感知太湖——流域层面沂沭河洪水利用大屯胶东干线引黄济青两湖段韩庄运河段胶东调水北线胶东调水南线——区域层面F.山东省水网布局防潮、防侵生态保护带总体布局“T”型骨干：南水北调工程、胶东调水工程两湖：南四湖、东平湖六库：大屯、双王城、东湖、门楼、米山、棘洪滩七纵：沂河、沭河、梁济运河、韩庄运河、泗河、潍河、大沽河九横：黄河、洙赵新河、东鱼河、大汶河、徒骇河、马颊河、德惠新河、漳卫河、小清河三区：东部沿海区、鲁西北平原区、鲁中南山丘区一带：防潮、防侵生态保护带山东省水利勘测设计院绘制米山棘洪滩门楼双王城东湖东平湖鲁北干线山东:依托南水北调、胶东调水“T”型骨干工程，连通“两湖六库、七纵九横、三区一带”。•两纵十横，六河连通•纵贯南北，横跨东西•多源互补，保障