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基于物联网与云计算的灌区信息管理系统研究

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资料介绍

为解决灌区信息化建设中信息采集效率低,资源共享能力弱,软件通用化程度不高等问题,基于分层设计理念研发了具有可灵活配置且扩展性强的灌区信息管理系统.系统总体结构根据物联网的体系架构分为感知层、网络层、云计算平台(应用层)3层.灌区的各项业务在云计算平台进行管理并采用Google云计算服务平台(GAE)对系统进行部署.实现了物联网与云计算技术在灌区信息管理领域的无缝对接,较好地解决了灌区信息管理服务中存在的不足.应用结果表明该系统不仅能够提高灌区的管理效率而且可对灌区的科学决策提供有效技术支撑.

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应用基础与工程科学学报

AND ENGINEERING

OF BASIC SCIENCE

V01．21，No．2

第2l卷2期

2013年4月

2013

April

JOURNAL

中图分类号：TP399

文献标识码：A

文章编号：1005-0930(2013)02-0195-008

doi：10．3969／j．issn．1005-0930．2013．02．001

基于物联网与云计算的灌区信息

管理系统研究

田

刘海燕1，王光谦1，魏加华1，

坤2

(1．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084；2．北京中水新华国际工程咨询有限公

司，北京lO∞84)

摘要：为解决灌区信息化建设中信息采集效率低，资源共享能力弱，软件通用化

程度不高等问题，基于分层设计理念研发了具有可灵活配置且扩展性强的灌区

信息管理系统．系统总体结构根据物联网的体系架构分为感知层、网络层、云计

算平台(应用层)3层．灌区的各项业务在云计算平台进行管理并采用Google云

计算服务平台(GAE)对系统进行部署．实现了物联网与云计算技术在灌区信息

管理领域的无缝对接，较好地解决了灌区信息管理服务中存在的不足．应用结果

表明该系统不仅能够提高灌区的管理效率而且可对灌区的科学决策提供有效技

术支撑．

关键词：云计算：物联网：资源共享：灌区

108hm2增加

作为农业大国，我国的灌溉面积广大，总灌溉面积已由1949年的0．16

到目前的0．57 108hm2，设计灌溉面积在2 104hm2以上的大型灌区共有402处，总规划

灌溉面积0．192 X108hm2．大型灌区已占全国1l％的耕地面积，生产了占全国总产量22％

的粮食和31％的经济作物，农业生产总值占全国农业总产值的1／3¨ o．因此，灌区是我国

农业可持续发展的基本保障，在整个国民经济和社会发展中都具有举足轻重的地位嵋1．

为促进灌区的可持续发展，解决灌区水资源供需平衡的矛盾，实现计划用水、节约用

水和提高农业用水效率，通过非工程措施解决灌区水资源管理问题成为当前灌区发展中

迫切需要解决的问题之一[3J．近年来，先进的计算机技术已经应用到灌区信息化建设中，

灌区信息管理软件的大量开发，使得灌区管理取得了显著的成效M’71．但是，由于缺乏统

一规划和管理，在软件开发过程中存在一些共性的问题，如：重复建设，各自为政，开发效

率低；没有统一的应用开发框架，兼容性较差，信息不能有效共享，人为地制造了“信息孤

岛”，资源共享能力较弱，适应性差；缺乏海量数据的管理能力等．这些均制约了灌区信息

化管理软件开发技术向大规模，高质量的方向发展¨ 圳．

收稿日期：2012-04-24；修订日期：2012-12-21

基金项目：水沙科学与水利水电工程国家重点实验室科研课题(2012-KY-05)；水利部公益性行业可研专项经费

(201201050)；国家自然科学基金(20121302167)；国家科技支撑计划(2012BAB02803)

作者简介：刘海燕(1978一)，女，博士，高级工程师．

万方数据

V01．21

应用基础与工程科学学报

云计算技术与物联网技术的提出和快速发展，为研究开发新一代的分布式灌区信息

管理系统提供了全新的思路¨ m11

J．云计算是能够提供动态资源池、虚拟化和高可用性的

下一代计算平台，具有硬件基础设施架构在大规模的廉价服务器集群之上，应用程序与底

层服务协作开发，最大限度地利用资源，通过多个廉价服务器之间的冗余，使用软件获得

高可用性等特点u

2。．在云计算模式下，用户不需要购买复杂的硬件和软件，而只需要支付

相应的费用给“云计算”服务提供商，通过网络就可以非常方便地获取所需要的计算、存

储等资源．本文对基于云计算技术和物联网技术的灌区信息管理系统进行了研发．系统是

在引入云计算的理论和方法的基础上，依靠现代计算机技术和网络技术，按照物联网体系

进行分层而搭建．该平台避免了大量的重复性工作，提高了灌区信息管理系统的整体效

率；具有可扩展性，能够随着灌区水利业务规模扩大；根据用户需求，不断扩展其平台功

能、数据信息等，具有可持续性；引入了云计算技术，加强了水利计算与前沿计算机技术的

结合，创造出了灌区信息管理系统的新方式．

基于物联网与云计算的灌区信息管理系统架构

本系统应用物联网技术，对灌区的供水工程设施、水源等进行全面感知，充分发挥已

建设和即将建设的自动监测站的作用，将监测点／站作为物联网前端数据感知设备，实现

灌区水资源监测的全面物联；建立对水资源等各方面的在线监测系统，通过无线传输实现

对雨量、水位、水量、水质等的在线自动监测和数据传输，为灌区综合决策提供科学依据；

在云业务管理平台上，对自动监测数据进行分析计算，产生报警信息，提高管理局对水资

源的监控管理能力．

基于云计算与物联网技术的灌区信息管理平台的整体结构如图1所示．

图1 灌区信息管理服务系统架构

Architecture of

districts information

management system

Fig．1

irrigation

万方数据

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