水利信息網絡平臺框架設計初步研究

(1.四川省水利科學研究院，成都，610072；2.中國水利水電科學研究院，北京，100038)

1 引言

經過一段時間的大規模水利工程建設，目前水利工程基本建成，并發揮重要效益。隨著水利發展的逐步推進，水利工程項目信息化有了長足的發展，但水利信息化存在感知不夠、互聯差距大、共享不足、智慧應用不夠等問題，利用快速發展的信息技術來提升水利信息化業務成了新時期水利發展的重要支撐[1]。鄂竟平部長在2019年全國水利工作會議上也強調，要補足信息化工程短板，提高水利行業信息化發展程度，提高基礎支撐能力、豐富技術手段、加強業務協同，以水利信息化驅動水利現代化。筆者根據目前從事的水利信息化研究工作內容，結合現代化水利發展的需求，針對目前水利信息化建設存在的薄弱環節，借鑒其他行業發展的經驗，探索研究了水利信息網絡平臺建設。

2 需求分析

水利信息化近年來得到了長足發展，但是由于工程項目不同的投資來源、業務部門建設管理各不相同、運行維護難以集中、數據源信息無法共享等原因，導致存在基礎模塊重復建設、業務模塊割裂、信息孤島、缺少頂層設計等問題，在造成投資和人力等資源浪費的同時，也嚴重影響了水利信息化發揮系統效益。因此，建設統一的水利信息網絡平臺，實現信息共享、業務協同、智慧應用，對推動水利信息化發展有重要意義[2]。

3 框架設計思路

水利信息網絡平臺建設，要圍繞水利核心工作，深化水利信息資源開發利用與共享，強化信息技術與水利業務深度融合，構建覆蓋全行業的江河水系、水利基礎設施體系、水利管理運行體系的基礎大平臺，覆蓋水利各層級、各專業、相關行業的共享大數據，涵蓋水利九大業務及水利監督等領域的應用大系統，建立多層級、一體化、可防御的網絡大安全，全面提升水利智能化水平，推進水治理體系和水治理能力現代化。水利信息網絡平臺框架思路如圖1所示。

圖1 水利信息網絡平臺框架思路

4 框架設計方案

水利信息網絡平臺框架設計如圖2。

圖2 水利信息網絡平臺設計方案

4.1 智能感知

利用先進的傳感、物聯、視頻、定位等技術，通過“感知終端、物聯網絡和感控一體平臺”，來實現對江河湖泊水系、水利樞紐工程、管理運行設備等對象的各類型信息數據采集，為上層次大數據中心進行數據存儲、分析、運用等提供強有力的感知數據。

感知終端主要由傳感器、視頻監控等采集設備和無人機、衛星等移動設備組成，實現空天地一體化協同感知。物聯網由有線、無線等共同組建在任意條件下無所不在的感知網絡，實現設備、系統、中心間的互聯互通。感控一體化平臺，通過物聯網技術，將感知終端采集到的所有數據匯聚至平臺，實現基礎信息數據的監控和管理。

4.2 水利大數據中心

大數據主要包含以下特征：大量，存儲空間大，計算量大；多樣，來源多，格式多；快速，增長速度快，處理速度快；價值，數據中包含各式各樣的有價值信息[3～4]。

水利信息網絡平臺建設，必須要充分整合現有的信息資源和外部共享的數據資源，結合最新的技術和數據，面向互聯互通，創新業務應用。信息網絡平臺的搭建離不開數據，要打破目前的數據部門割裂、地域割裂、業務割裂，利用大數據中心實現數據的共享開放、數據的標準傳輸、高質量的標準等，推動數據資源從分散、獨立向互惠共享轉變。

建設水利大數據中心，實現對水利數據高效快速的存儲計算能力。利用云技術、大數據技術、數據倉儲技術等，構建計算、存儲、網絡等云基礎設施，實現水利數據的存儲和計算，建設包括水利基礎數據、空間數據、業務數據、專題數據、外部數據等在內的水利數據資源網，并向上層次智慧應用提供標準化的數據、地圖、分析服務等支撐。

4.3 智慧應用

聚焦洪水、干旱、水工程安全運行、水工程建設、水資源開發利用、城鄉供水、節水、江河湖泊、水土流失等九大業務和水利監督工作，在現有水資源管理系統、防汛抗旱指揮系統等各業務系統原有基礎上，提升改造實現九大業務和水利監督的智慧應用。

4.3.1 洪水

通過水雨情等實時和共享數據的采集，進行洪水預報預警，對洪水、山洪、水庫汛期水位及長期趨勢進行預測預報，運用水庫、蓄滯洪區等水工設施開展洪水調度，將洪水的預報預警及工程調度信息第一時間發布給有關單位和部門，并向社會公眾發布洪水影響風險預警、避險轉移路徑告示等信息。

4.3.2 干旱

通過雨情、水情、墑情等實時、共享、遙感和統計數據的采集和分析，綜合分析干旱監測指標網格化、下墊面條件網格化、多指標綜合分析等因素，開展旱情預測預警和應急調度，并向社會公眾及相關部門發布干旱預警、實況旱情等信息。

4.3.3 水利工程安全運行

通過采集水庫、水閘、堤防、農村水電站等水利工程管理體制改革信息、日常管理信息、督查考核信息，進行統計、分析、研究判斷，保障水利工程運行安全。

4.3.4 水利工程建設

通過外部信息共享和決策分析，實現水利工程建設規劃、立項、施工準備、初步設計、建設實施、生產準備、竣工驗收、后評價等環節的全過程管理，依托資質管理、招標投標管理、質量管理、監督檢查，開展水利建設市場信用評價，并向社會公眾提供項目公開信息和信用評價信息。

4.3.5 水資源開發利用

通過采集水文水資源數據，開展不同尺度的水資源開發利用評價和水資源承載能力評價與預警，進行水資源供求專項規劃、流域水資源水量分配、供水工程的建設開發和運行管理維護，編制水資源調度方案和調度計劃，為供水工程運行調度提供指令。

4.3.6 城鄉供水

通過采集城市供水信息、城市供水水源信息、城市自來水(自備水)水廠、農村飲水安全工程等信息和共享信息，開展輸配水工程實時調度、供水水廠運行情況、供水水質監測、農村工程建設和運行管理等監管工作，實現水資源供需管理，保障供水安全。

4.3.7 節水

通過共享內外部數據，對國家節水行動方案實施進行全過程管理，控制用水總量和用水效率，對計劃用水、重點用水戶和縣域節水型社會達標建設情況進行節水監督，實現節水信息的分類分級和統計查詢，將節水產品、水效領跑者、節水載體、節水宣傳、節水公報等信息向社會公眾發布。

4.3.8 江河湖泊

通過監測、調查、互聯網、遙感等方式，獲取河道利用、岸線開發、采砂等信息，基于采砂許可和涉河項目審批結果，河湖長對河道采砂及水域岸線進行監管，按問題派發不同的管理部門進行處置，對問題跟蹤反饋。

4.3.9 水土流失

基于遙感影像、野外調查信息和監測點定量觀測數據和共享數據，獲取土壤侵蝕量、水土保持措施、生產建設項目防治情況等信息，掌握水土流失治理項目實施進展情況和治理情況，以及水土流失狀況、變化和治理成效，發現生產建設活動對水土流失造成的影響和違法違規問題。

4.3.10 水利監督

通過多種方式獲取水利行業監督信息，實現各類監督檢查，發現問題、上報問題、處理問題、反饋情況、責任追究等全過程管理，反映行業重點工作落實情況，預測行業風險。

4.4 支撐體系

水利信息網絡平臺的建設離不開支撐體系的建設，主要分為以下兩方面：

一是建立水利標準化規范，水利信息網絡平臺是一個系統性的工程，涉及到不同管理層級、不同業務范圍，大量的、種類繁多的數據需要接入、分析、統計。因此，需要建立統一的規范管理，確保信息網絡平臺各子模塊的互聯互通、信息共享和業務協同。

二是建立完善的安全保障體系，網絡信息安全是水利信息網絡平臺建設的重要保障，應遵照《中華人民共和國網絡安全法》等相關法律法規的要求，采用先進的網絡安全技術，諸如邏輯隔離、入侵檢測、系統訪問控制、惡意代碼防護等，確保水利信息網絡平臺的安全可靠。

5 結語

本文提出的框架設計是對水利信息網絡平臺發展的初步研究和探索，通過智能感知、水利大數據中心、智慧應用、支撐體系等方面論述，為水利信息網絡平臺建設提供了參考的思路。在下一階段水利信息網絡平臺建設的過程中，數據的整合、業務智慧化的提升、標準規劃的建立等方面還需要進一步推進和細化。