平輿縣智慧水生態監管系統構建綜述

蔡雪磊

一、項目背景

全面推行河（湖）長制是落實綠色發展理念，推進生態文明建設，解決平輿縣水環境問題，維護河湖健康生命，完善水治理體系，保障水安全的重要舉措；同時也是保障平輿縣河道防洪安全、糧食安全和生態安全，建設“美麗平輿”的迫切要求。為更好地落實河長制，按照水環境質量監測一體化要求，以“信息可視化、高性能、智能化、安全可靠”為標準，建設平輿縣智慧水生態監管系統。

二、建設目標和任務

1.建設目標

河（湖）長制管理信息系統充分利用先進的自動化控制、GIS（地理信息技術）、物聯網、大數據以及云計算等技術，建設智慧水生態監管系統。通過對平輿縣河道水系信息的全面感知與采集，利用大數據分析技術為平輿縣水環境提供智慧化的綜合管理與決策，支撐平輿縣水環境治理。基于智慧水環境監管系統，建設智慧化的河長制信息系統，為高效推進河長制落地提供技術支撐。

2.建設任務

建設任務包括：（1）建設完善的水環境監控系統；（2）建設智慧化的水環境監管系統；（3）構建基于大數據的決策支持系統；（4）建設基于水環境大數據平臺的智慧化河長制應用系統。

三、需求分析

1.智慧化、智能化系統輔助水環境長效治理

智慧水生態監管中心工程通過數采儀、無線網絡、水質水文等在線采集設備實時感知河流（水體）的運行狀態和水質情況，采用可視化的方式有機整合水環境管理部門與水體設施，形成“水環境物聯網”，并基于大數據分析技術對海量水環境信息進行及時分析與處理，做出相應的處理結果，輔助決策建議，實現水環境治理各環節的聯動處理，有機協調治理步驟，以精細和動態的方式管理支撐水環境的治理，從而達到可持續的“智慧”的治理效果。

2.為各級河長搭建河湖管理的信息抓手

省、市、縣、鄉、村各級河長可通過系統了解所轄河湖基礎信息，包括所轄河湖水環境治理工作方案和進展、“一河一檔”“一河一策”、重點監控企業按照直排和污水處理廠分類分布、污水處理廠分布情況、水質現狀簡報、河長指示牌分布、采砂等情況；通過系統中的年度治理任務對所轄河道的治理工作進行指導、監督；組織開展日常巡查，同時上級河長還可以通過系統網上監督，加強對下級的指導。

通過開放群眾舉報途徑，暢通民意渠道；發現問題后，群眾可通過舉報熱線、微信、河長制APP 上報問題，加強排查分析；積極回應群眾期待，通過河長制管理信息的閉環處置流程，將處理結果及時返回給群眾，做到處置公開透明。通過群眾監督，有力推動問題的解決。

四、總體框架和業務流程

1.總體框架

本系統采用先進的自動化控制、GIS（地理信息技術）、物聯網、大數據以及云計算等技術，系統架構分成感知層、基礎網絡層、數據層、應用層以及對外門戶五大部分。調度監控中心和現地站通信及網絡系統建設盡量利用現有資源，同時租用電信運營商網絡資源，形成覆蓋全縣調度監控的通信網絡系統。

2.核心業務流程

（1）利用物聯網技術采集現地水文水質參數、氣象、視頻監控數據和設備運行數據；（2）利用數據交換平臺把收集到的數據轉送到綜合監管平臺，基于GIS 技術在監控中心統一展示；（3）對采集到的數據進行大數據處理，根據具體業務要求建立模型，為決策提供支持；（4）根據當下水質和水文情況，對控制設備進行復饋形成業務閉環。

五、建設內容

1.綜合監控系統

“平輿智慧水環境”可視化監控系統是集硬件、軟件、網絡于一體的大型聯網監控系統，以平臺軟件為核心，實現多級聯網及跨區域監控，在監控中心即可對終端系統集中監控、統一管理。

2.智慧水環境監管系統

智慧水環境監管系統信息化支撐核心系統，按照功能劃分基礎數據管理、工程管理、綜合信息服務、河長制業務管理、水環境治理效果評價、信息發布子系統等模塊。

3.河長辦公系統

主要圍繞支持河長制全面推行中七項制度來進行設計的一個功能模塊，主要包含了河長會議管理、信息共享管理、河長制工作考評管理、河長制工作督察管理、信息報送管理、通信管理六大主要功能。

4.智慧河長移動應用系統

平輿智慧河長平臺綜合應用地理信息系統、移動互聯網、云計算及 Web Service 等技術，以 4G 技術、GPS 技術為傳輸載體，基于基本地形圖的管網及城市河道公共信息庫，構建一個集河道監控、污染源監測、河道管理、投訴建議、河道考核、統計分析、綜合展示等功能為一體的信息化平臺，各級河長可以通過 PC 端和移動端進行管理，公眾可以通過微信、熱線電話等參與治水。平臺通過整合“數字河道” 和“河道信息化”的基礎設施信息資源，實現對城市基礎設施的精準管理、動態監控和高效維護；通過對河道管理業務系統的信息化和實時互動，促進河道業務管理能力和對外服務能力的提高；能夠為河道管理決策提供科學依據，促進水利與社會生態環境的協調發展。具體目標為實現河長移動管理及統一考核管理。

5.虛擬現實（VR）展示系統

以平輿縣現有建設基礎數據庫系統、生物多樣性平臺系統為基礎，結合虛擬現實平臺系統，綜合地理坐標位置、圖形圖像、影像、文字等多種形式，展示平輿縣河流水系、城鎮道路、歷史文化、污染與治理、重點工程等有關情況。

六、應用支撐平臺

平輿縣智慧水環境平臺的應用支撐平臺采用松耦合，易擴展的設計思路，使平臺本身具有很強的可擴展性，從而適應于系統的建設和發展。

應用支撐平臺位于數據資源管理平臺之上，統一管理各種系統資源，為上層的應用系統提供支撐服務。應用支撐平臺為應用系統提供了應用支撐、門戶服務、報表支撐、應用生成和部署。應用支撐平臺集中部署在監控中心機房里。

七、系統安全

1.安全設計

應用安全主要考慮應用系統的安全，涉及應用系統權限分配、數據訪問與保護等多方面內容，主要的安全內容包括：身份認證、數字簽名、加密、權限、事件、數據備份與恢復、權限更新等。

2.安全運營管理

為了保護系統的安全性，除了在系統設計上增加安全服務功能，完善系統的安全保密措施外，安全管理規范也是系統安全所必須的。

制定安全運營管理規范、安全運營管理原則，根據工作的重要程度確定該系統的安全等級，根據安全等級確定安全管理的范圍。

八、實體環境建設

1.大屏幕顯示系統

該項目將LED 高清晰度數字顯示技術、多屏圖像處理技術、信號切換技術、網絡技術等的應用綜合為一體，形成一個擁有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先進的LED 大屏幕顯示系統。

通過這套LED 大屏幕顯示系統可以實現對整個系統所需要顯示的各種情況進行動態監管，可隨時對各種采集到的監控信號、網絡信號及各種計算機圖形信息進行多畫面顯示和分析，能夠直觀、完整、準確、清晰、靈活地顯示任意有關來自各方面信息，便于及時做出判斷和處理，實現實時監控和集中指揮、統一管控的目的。

2.綜合機房

綜合機房是以建筑為依托建立一個特定的電子環境空間，機房環境總體要求如下：

（1）溫濕度控制見表1。

表1 溫濕度控制列表

（2）塵埃：主機房在靜態條件下，粒度≥0.5μm，個數≤18000 粒/dm3。

（3）噪音：在計算機系統停機情況下，主機房中心位置＜65dB。

（4）主機房內絕緣體的靜電電位＜1kV。

（5）照度：離地面0.8m 處＞400Lx，無眩光；輔助機房＞400Lx，眩光限制等級為I 級■