２０１ １年第９期江苏水利 浅谈 物联网技木及其在水利上的应用 温小莉柏屏 １ 物联网原理及特点 智能化识别、定位、跟踪、监控和管理 １．１物联网的原理 的一种网络。物联网技术架构如图１ 物联网的英文名称是“Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 所示。 ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ”，它是“采用互联网的架构 数据采集与感知主要用于采集 模式实现物物相连”。互联网的标准 物理世界中发生的物理事件和数据， 是构建物联网物理网络的基础。物联 包括各类物理量、标识、音频、视频数 网涉及网络、ＩＴ、无线通信、远程控 据。物联网的数据采集涉及传感器、 制、机器检索和人工智能等多个领域 ＲＦＩＤ、二维码、多媒体信息采集等。 和学科，是多元化技术整合的产物。 网络层实现更加广泛的互联功 物联网是我们面对虚拟世界与 能，能够把感知到的信息无障碍、高 现实世界之间信息断层的解决方案， 可靠性、高安全性地进行传送，它需 它的目的是填平数字虚拟世界与物 要传感器网络与移动通信技术、互联 理实体的数字鸿沟，建立起数字虚拟 网技术相融合。 世界与物理世界之间的桥梁，使信息 应用层主要包含应用支撑平台 化得以有效地融合虚拟和现实两个 子层和应用服务子层。其中，应用支 领域。物联网的核心和基础仍然是互 撑平台子层用于支撑跨行业、跨应 联网，是在互联网基础上延伸和扩展 用、跨系统之间的信息协同、共享、互 的网络。 通的功能；应用服务子层包括智能水 物联网是通过射频识别（ＲＦＩＤ）、 利、工业监控、智能交通、智能电力等 红外感应器、全球定位系统、激光扫 行业应用。 描器等信息传感设备，遵从约定的协 保障技术与物联网技术架构的 议，把物理实体与互联网相连接，进 三层都有关系， 不属于物联网技术 行信息交换和通信，以实现对物体的 的某个特定层面，它包括标识与解 应 用 层 网 络 屡 感 知 层 图１物联网技术架构图 析、安全技术、网络管理和服务质量 （Ｑｏｓ）管理等。 １．２物联网的特点 １．终端的多样化。传统互联网是 以电脑设备互连为主的网络，尽管随 着传统互联网在实际应用中的拓展， 如手机、ＰＤＡ以及内置微处理器等电 子设备也被接入网络，然而相比严格 定义上的物联网模式，现有的连接互 联网方式依然很少。在物联网的应用 概念中，小到手表、钥匙、各种家电， 大到汽车、房屋、桥梁、道路，甚至动 植物都将被接入网络，网络终端的多 样性将远远大于传统互联网。 ２．感知的自动化。通过在需要联 网的终端上植入感应芯片，借助 ＲＦＩＤ（射频识别）、传感器、二维码等 技术对采集的信息予以甄别处理，任 何联人物联网的物品都可以变得“有 感受、有知觉”。 ３．可靠传递。利用互联网技术， 通过各种电信网络与互联网的融 合，将物体的信息实时准确地传递 出去。 ４．智能处理。利用云计算、模糊 识别等各种智能计算技术，对海量的 数据和信息进行分析和处理，对物体 实施智能化的控制。 ２物联网相关技术在水利行业的应 用 传感器在水利行业应用广泛，使 用种类丰富，积累了丰富的传感器使 用和数据甄别处理的经验，为物联网 应用的引入和建设创造了良好基础。 温提出在无锡建立“感知中国” 的物联网研究中心之后，先期实施的 两个应用示范工程之一就是“感知太 湖智慧水利”项目。 水文采集具有安全要求高、空间 跨度大、野外作业等特点，因此，现代 水利工作中大量使用自动化以及半 自动监测逐步代替人工操作，发展了 类型丰富、性能可靠、各具特点的传 感器监测系统。监测系统包括：工程 安全监测、水质监测、（下转第１９页） ２０１ １年第９期江苏水利 过程中应经常检测泥浆主要性能指 标，不合格泥浆应及时调整或更换。实 形成集中的渗流通道，有利于混凝土 凝固成形，且工期相对缩短。 ，墙后实测浸润线与设计成果相符，截一 渗墙防渗处理效果显著，达到防渗加＿ ６结语 践证明，泥浆护壁和水下混凝土浇筑 ５造价分析和实施效果 技术的应用可有效抵制地下渗流对槽 目前孑Ｌ孑Ｌ壁和成墙后墙体的破坏作用。 本工程顺利实施完成，实 固设计的目的。 嚣 ｌ圈 际工期３个月，截渗墙结算总面积约 算总造价约２０５万元，截渗墙综合单 沙河水库西副坝坝基由于存在舅 大坝在渗流稳定方面存在严重的安● ４．３墙体速凝措施 通过添加水玻璃等速凝材料，采 ６５５０ ｍ ，完成水下混凝土１９６５ ｍ］，结 埋深深且厚度大的砂性透水层，导致－嗣 凝固，可有效减小地下渗流对成墙器的 混 体凝土体积折算为 元，１ ０５ ０ ｍ 。 固施工期高间 ，坝基渗流仍然存在。设■一 ＿ 不利影响。 ４．４墙体连续措施 项目实施完成后，由南京水利科 学研究院采用雷达波、钻芯及注水试 计经专题研究和探讨，引进并推荐采ｌ 用“射水造槽法”建造地下混凝土连１ 截渗墙的整体性是本工程防渗 设计的关键性要求。设计充分利用射 水法成槽器的工作原理，采用公母榫 齿嵌式套接形式，既有利于单墙之间 的套打施工，又较好的实现了墙体间 的连续性，使得截渗墙完＿【后成为连 续的整体，有效地提高了防渗效果。 ４．５防渗墙的施工顺序 验三种方法进行了专项检测。检测结 果表明，墙体混凝土无侧限抗压强度 大于３０ ＭＰａ（Ｃ３０），实测渗透系数为 ３．７２ｘ１０ ｃｍ／ｓ，地面雷达和跨孑Ｌ层 析成像检测结果反映防渗墙体相对 均匀、总体连续，主要技术指标均达 到设计要求；经现场原位探坑抽样检 查，墙体公母榫齿嵌式套接接缝完 续墙的截渗方案，该方法不仅经济，ｌ 而且渗流条件下截渗处理风险小，经Ｉ 实践检验本项目截渗处理效果良好。ｊ 本工程在存在地下渗流的特殊ｆ 地质条件下实施截渗处理的设计探ｌ 索和施工实践，不但将“射水法”的截ｌ 渗处理极限深度从２５ ｍ加深到３０｛ ＩＴＩ，而且为堤坝工程带水头截渗处理ｆ 在成墙施工过程中，采用从渗流 断面的中间向两面进行处理，使得砂 性渗流通道逐渐减小，这样可以避免 ‘ … …— — …好，墙体整体性和连续性达到设计要 求，施工成墙质量良好；水库蓄水后， 经坝体浸润线实测成果进一步验证， 一 ’ ‘’ …一 ’ …积累了宝贵的工程实践经验。 ｝（作者单位：江苏省太湖水利规Ｊ 划设计研究院有限公司２１５１２８） ……’ ‘ 一 ‘’ ‘ ’ ‘ ｌＩ ’ ‘— ’ ‘’ …’ Ｉ １ （上接第１６页）水文监测、水土保持 监测等，监测物理数据囊括了水位、 雨量、风力风向、位移、温度、压力、视 频以及多种水质参数。这些应用已经 契合了物联网在信息采集末端的应 用方式。 长期对水文信息的处理积累了 大量经验数据和模型，并且形成了一 预警工作提供了有效手段，节省了大 量的人力和物力资源。 在我国水利系统中，传感监测网 络和计算机应用已经成为重要支撑， 并带动了相关软硬件产业的飞速发 展。目前，我国水利行业已经形成了 从传感器应用到二次采集设备、网络 设备、监控设备的需求分析、研 广大群众对物联网的主要关注点。首先是公众信任，如果物联网的设计没有健全的安全机制，会降低公众对其信任度。其次是个人隐私与数据安全，要避免个人数据受到窃听和破坏的威胁，安全因素的考虑会影响物连ｆ ｆ ｌ Ｉ ｌ ｆ 网的设计。 ｌ 商业化和产业化。物联网的发展Ｉ 定程度上固有的处理方式和流程，这 将成为物联网应用中人工智能系统 建设的依托。现代水利行业对于计算 机人工辅助的应用已经有了很好的 基础，从水文信息的搜集检索、整理 归纳，到处理应对，积累了大量的甄 别方式、汇总类别、数学和物理模型 以及处理流程规范。未来物联网需要 做的是进一步提高计算机的综合处 理和响应，逐步减少人工干预，将人 为操作的经验逐步转换成计算机应 发、测试、应用直至系统集成的完整 产业链，涌现出一批产品过硬、技术 先进、有知识产权的创新企业和 科研单位，为未来物联网在水利系统 的产业化发展奠定了坚实基础。 ３影响物联网发展的几个因素 当前世界各国都在积极对物联网进行研究并取得进展，然而真正推 广物联网所存在的核心问题依然存 在，可概括为以下几方面： 技术层面的缺陷。目前传感器在 离不开合理的商业模型运作和各种利益投资。作为新生事物，构成物联网产业化的客观环境尚未成熟，使得它在应用的数量和质量上不能达到积累规模效益和影响的程度，也缺乏公共开放的研究开发机构和平台。 ４结语 目前，包括水利应用在内的物联网仍只是一个理想的状态，它大部分的业务仍然只是数据采集应用的扩物对话”的“真正物联网”。但随着关键技术趋于成熟，管理机制得到规范，对于隐私保护与信息安全等相关安全法规的制定出台，最终将形成网内不同对象问的信息交换，具有便捷、高效、安全、低成本、自主式或智Ｉ ｊ ｆ Ｉｌ １ ｆ ｆｌ Ｉ ｆ ｝ Ｊ １ Ｉｌ 展，还难以实现更加“智能”和“物与ｌ 用系统的流程。 目前在水利部门广泛使用的移 动数据查询应用系统（即ＰＤＡ应用 系统），充分发挥了多途径数据实时 同步采集分类的特点。水利＿Ｔ作人员 通过手机系统中嵌入的相关菜单，即 研究精细化和应用方面还不完善。对 采集到信息的分析处理人工智能也 处在初级阶段，图形识别技术、云计 算人工智能等问题也处在研发定义 的过程中。 标准化问题。标准化无疑是影响 可实现水利信息的查询、录入、上传、 共享、告警等应用操作，使水利信息 能够及时登记和共享，有效提高了水 物联网发展普及的重要因素。目前 ＲＦＩＤ，ＷＳＮ等技术领域还没有一套 完整的国际标准，各厂家的设备往往 能化的特点，从而实现水利智能化，ｌ 推动水利现代化的进程。 Ｉ （作者单位：江苏省水文水资源ｌ 利部门的办公效率；卫星云图、水文 不能实现互操作。 地理、远程监控等功能，为防汛减灾 信息安全机制。信息安全目前是勘测局’■曩 ■■
