智慧水利建設新思路

文｜王文佳 張若舟 王涵犀

20世紀90年代，隨著空間技術、信息技術、網絡通信技術等的發展，我國水利信息化建設也開始起步，并在“九五”時期啟動了“金水工程”，初步形成了信息化水文基礎數據，并逐步實現全國流域機構的水情信息互聯。水利信息化的大規模建設與發展主要是“十五”、“十一五”和“十二五”3個五年階段。到目前為止，已經形成了相對完整的水利信息化綜合體系。總之，水利信息化已經從推進基礎設施建設和基本業務應用進入到“全面滲透、深度融合、加速創新、轉型發展”的新階段。

智慧水利建設思路

智慧水利整體建設思路是充分利用“十五”“十一五”“十二五”期間的信息化建設成果，按照“深度融合、全面共享”的指導思想，利用現代先進的系統分析、遠程遙測技術、計算機通信及網絡技術、數據庫技術、地理信息技術和現代水利專業模型，建立和完善以供、用、排水計量設施為基礎、通訊系統為保障、計算機網絡系統為依托、決策支持系統為核心的智慧水利信息管理系統，實現數據采集自動化、信息發布網絡化、應急管理數字化、信息處理實時化、預報決策智能化、指揮會商可視化的目標，全面提高監控、預警和管理能力，有效提高水利管理信息化和自動化水平，為水生態文明建設提供基礎數據和決策支持。

圖1 智慧水利總體架構

智慧水利總體架構

奧特美克智慧水利云平臺總體架構設計從水利信息化建設現狀出發，充分考慮當地水行政主管部門、當地企業以及社會公眾在水安全、水資源以及水生態環境監測、閘門泵站控制、防汛抗旱預警、突發事件應急響應等多方面的監測預警和控制需求，智慧水利云平臺與現場自動監控系統、防洪警報控制系統、農村飲水安全管理站中心系統以及城市自來水廠安全生產系統等現有信息化系統的集成需求以及“智慧水利”與“智慧城市”整個項目各個板塊以及上級水行政主管部門的接口需求，體現整體性和協調性，形成集信息采集監測監控層，基礎設施層、數據中心層、支撐平臺層、資源整合層以及業務應用層為一體的六層架構。

采集監測監控體系是整個智慧水利平臺的數據來源，通過新建和整合現有監測監控體系實現對河流湖泊、水資源管理、水利工程運行管理、水生態環境的全面感知；基礎設施層是平臺構建的基礎，按照高性能、大容量、可擴充的要求，打造由虛擬化和虛擬化適配層共同構成的網絡資源、計算資源和存儲資源供需動態平衡的基礎設施平臺；充分利用智慧城市大數據平臺，構建智慧水利平臺數據模型，通過對各項監測數據以及業務數據的梳理整合，形成包含河湖管理、水利工程、水生態環境等數據庫在內的水利數據中心；支撐平臺層由業務應用支撐、技術應用支撐以及流程應用支撐構成，主要為資源整合層和業務應用層提供環境和技術支持，實現統一地圖服務、統一報表服務、統一用戶管理、統一數據交換以及統一授權認證，有助于智慧水利平臺的快速開發與迭代；資源整合層是整合存量數據資源、水利業務系統以及其他涉水相關部門資源，充分利用現有信息化建設成果，發揮存量資源價值；業務應用層為防汛抗旱、水資源管理和保護、供排水管理、灌區自動化管理、河道綜合管理以及水利工程運行調度等提供全面支撐和技術保障。安全保障體系和相關標準規范作為建設整個智慧水利平臺的前提，貫穿所有的平臺和應用，在整個框架體系中起到支撐作用，保障智慧水利平臺的安全穩定運行。

智慧水利建設內容

1、構建集約完善的監測體系

監測體系建設是智慧水利的重要內容之一，是整個系統的重要信息來源。科學地布設監測網絡，合理設置監測站點等，對信息采集與傳輸基礎設施設備進行改造和建設，采用信息自動采集、人工采集與外部收集相結合的方式，逐步提高信息采集、傳輸、處理的自動化水平，擴大信息采集的范圍，提高信息采集的精度和傳輸的時效性，形成較為完善的信息采集與傳輸體系，為智慧水利管理工作提供更好、更準確的信息支撐和服務。

根據整合資源、信息充分共享、避免重復建設的原則，以物聯網監測感知為基礎，通過對區域內的河流、水庫等水利工程和水利設施基本信息的采集，主要實現對水位、流量、流速等各類信息的自動化監測和人工監測。建成水資源數量與質量、供水與用水、排污與環境相結合的統一監測網絡體系。

圖2 水利信息資源體系整合路徑

2、建立有序共享的信息資源體系

通過對現有水利資源數據的共享和整合，包括基礎對象數據、業務應用數據、專題應用數據以及元數據等，建設有序共享的信息資源體系，逐步形成多元化采集、主體化匯聚和知識化分析的大數據能力，基本建成水利大數據。

水利數據中心通過“數據邏輯關系庫”“數據物理存儲庫”和“數據交換庫”的建設，對涉水數據進行統一、有效的交換和存儲管理。對于已建信息系統，保留系統現有功能、部署方式、數據存儲及使用方式，通過“數據邏輯關系庫”與現有系統建立數據邏輯關系，實現系統間以及系統與平臺間的數據交換、存儲功能；對于在建和未建系統，通過制定數據中心的統一數據規范，實現系統數據無障礙接入，對新建系統數據統一進行物理和邏輯管理；數據中心通過“數據物理存儲庫”和“數據交換庫”的數據交換，實現與住建、環保、國土、氣象等相關部門的涉水數據的交換。

3、建設協同智能的水利業務應用體系

建成水利綜合信息管理系統，實現統一用戶認證，統一數據庫，統一平臺，深化各業務系統功能，促進業務協同，著重加強水利綜合決策，提升水利公共服務。水利業務應用體系建設包括防汛抗旱指揮、水資源管理、水利工程管理、水生態環境管理、農村水利管理、水利電子政務及公共服務等方面，通過模型分析計算、數據挖掘分析處理、預測預報等智慧化作業，并借助各類先進的信息技術構建專業的業務應用系統，提升對基礎水務信息的處理和管理能力，實現“云端部署、網絡連接、終端應用”的“云+網+端”水利業務應用新模式。

圖3 智慧運維平臺結構圖

4、組建高效便捷的水利業務運維體系

采用互聯網+、專家決策和大數據等信息化技術組建智慧運維體系，從系統、設備、人員以及物資等多個方面提供全方位多層次的自動檢修、自動預警和自動維護服務。智慧運維體系包含自動化系統健康狀態監測、維護人員和物資管理、運維決策支持3個子系統，3個系統均在線運行，自動監測多個正在運行的水利自動化系統的軟件，軟件可以現場安裝運行，也可以實現互聯網遠程云服務，屬于可設置和配置的通用軟件。

5、建成安全可控的水利網絡安全體系

為保障整個系統和網絡的安全和穩定，系統采取了全方位和多層次的安全防范體系，包括物理層安全、網絡層安全、系統層安全、應用層安全、數據層安全和安全管理。

在物理層方面，依托智慧城市云平臺，為整個網絡架構設立了專用機房，配置了良好的機房環境和完善的保障設備，確保硬件環境的安全；在網絡層方面，水利局配置了防火墻，將內部行政辦公網和業務工作專網和外部互聯網隔離，避免受到互聯網的網絡攻擊；在系統層方面，水利局對網絡內使用的操作系統，及時安裝系統安全補丁、定期升級和優化操作系統，設定系統訪問權限、安裝防病毒軟件，確保操作系統的穩定與安全；在應用層方面，辦公網、業務專網和公眾網均采用授權方式，根據用戶身份設置不同的使用權限和訪問控制，防止人員操作失誤而造成網絡故障；在數據層方面，整個資源數據庫采用自動備份方式建立備份作業，防止數據丟失；在安全管理方面，建設和完善各種規章制度，強化網絡信息安全和應對網絡安全突發事件。

智慧水利是一項跨區域、跨部門、跨業務、跨學科的系統工程，推動智慧水利的建設不僅需要政府主導，也需要涉水企事業單位和社會公眾的積極參與。只有充分調研明確不同用戶的需求，發揮用戶本身的能動性，智慧水利系統才能夠真正建起來，用起來，轉起來。