遼河防洪管理信息化總體建設方案探討

董 軍

（遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司,遼寧 沈陽 110006）

1 建設現狀

1.1 感知層現狀

1.1.1 監測站網建設現狀

遼河遼寧省內水系共有水文站56 處：國家基本水文站37 處，遼河干流水文站9 處（鐵嶺市3 處、沈陽市4 處、鞍山市1 處、盤錦市1 處），清河、柴河、柳河、繞陽河等支流上共有水文站28 處（鐵嶺市13 處、沈陽市4 處、阜新市8 處、錦州市2 處、盤錦市1）；中小河流監測系統水文站19 處（鐵嶺市5 處、沈陽市3 處、阜新市2 處、錦州市3 處、盤錦市6 處）。

雨量站462 處，國家基本雨量站148 處，專用雨量站314 處；地下水站354 處；墑情站20 處。

1.1.2 水利工程監控現狀

結合國家防汛抗旱指揮系統工程建設，省水利信息中心已經建立全省52 座水庫視頻監控系統，實現全省52 座水庫會商室、大壩、建筑物及重點防洪區的視頻監控，為防汛會商及遠程視頻會議提供支撐[1]。用戶可以交互查詢所有視頻監測點的信息，包括實時監控信息查詢管理和歷史監控錄像的查詢管理，并可以對其進行各個方向以及對焦等功能的操作，可實現與省直水庫的視頻會議。

1.1.3 水質監測現狀

環保部門、水文局對遼河水系的水質檢測采樣進行《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》（HJ 828-2017）的實驗室方法來驗證，鬧德海等2 個水庫由生態環境廳建設了自動監測站。

1.1.4 信息采集與傳輸現狀

遼河水系平原地區的水文站、雨量站采用GPRS/4G通信方式傳輸，山區的水文站、雨量站采用北斗衛星通信方式，數據上報到省水文情報預報中心。

小型水庫采用人工觀測，利用報汛APP發送短信息形式報送。

1.2 基礎設施現狀

隨著全國性水利信息化重點建設項目的順利實施和各地水利信息化重點項目建設的快速推進，水利信息基礎設施建成得到了快速發展，信息采集、通訊、網絡、存儲等初具規模，初步形成了對水利業務應用的基本支撐能力。

1.2.1 省水文情報預報中心機房現狀

中心機房面積300 m2，標準B級裝修，機房內有33 臺機柜；機房的網絡通信正常；機房內配備1臺空調新風系統、1 套配電及UPS供電系統、防火系統；機房已建防雷接地系統；安全監控采用海康威視監控設備。

1.2.2 通信網絡現狀

在網絡連接方面：全省水利系統包括省水利廳、14 個市、98 個縣（區）、49 座水庫、14 個水文分局、11 個水文站接入全省水利信息骨干網。網絡帶寬省到市兩個10 M，市到縣10 M。

1.3 數據資源現狀

通過對全省測站雨水情遙測數據庫、小型水庫報訊數據庫和省直水庫雨水情遙測數據庫三個數據庫的同步整合，目前已經形成了最終的雨水情數據，為防汛會商提供數據支撐。

1.4 應用系統現狀

遼寧省省水利信息化業務應用系統方面目前已經建成使用的有22 個獨立系統，另外還有14 個子系統，在各自領域發揮著作用。

1.5 網絡安全現狀

遼寧省水利系統在現有網絡上部署了防火墻、DDoS系統、防毒墻以及用戶上網行為監控系統等網絡安全防護設備，并有網管系統、云監控系統，終端準入等安全運維管理手段。在線運行的37 個業務系統中有水資源監控能力平臺等4 個通過等級保護測評，8 個信息系統正在申請由省信息中心統一組織的等保測評。

2 存在問題

遼河流域防洪信息化建設目前存在主要問題包括：①透徹感知不夠；②互聯互通支撐不強；③信息資源開發利用不夠；④智慧應用水平不高；⑤網絡安全防護能力不足；⑥認識不到位。

3 建設目標與任務

3.1 建設目標

根據智慧水利總體架構和主要任務要求，堅持問題導向、目標導向，綜合考慮流域綜合管理需求，以流域防洪能力提升為建設重點，建成空天地一體化的全要素動態監測網絡，基本實現流域各類水信息的全面實時感知、網絡全面互聯和信息實時共享[2]；建設遼河防洪數據中心、業務智能平臺、智能應用系統，推進新一代技術在遼河流域管理的充分應用與融合，構建智能化、信息化支撐保障環境，實現遼河流域涉水管理的全面感知、自動控制、智能決策和主動服務，打造數字遼河、安全遼河、智慧遼河。

3.2 建設任務

全要素監測感知平臺；遼河防洪數據中心；業務智能平臺；智能應用系統；基礎設施建設；安全保障系統。

3.3 建設原則

堅持問題導向、目標導向，以河長制為抓手，統籌山水林田湖草系統治理，全面推進治污水、防洪水、排澇水、抓節水、保供水“五水共治”，全力以赴打好遼河流域治理攻堅戰，以新一代信息技術為動力，以服務水利改革發展為宗旨，以產業快速、可持續發展為目標，積極探索智慧水利發展的新理念和新模式，促進治理體系和治理能力的智能化，努力實現人水和諧發展。主要有以下幾個原則：

創新驅動，融合發展。堅持創新是持續發展的第一動力，著力推進技術創新、模式創新、制度創新、科技創新，推動物聯網、云計算、大數據、人工智能、移動互聯等創新應用，拓展新一代信息技術應用的廣度和深度，實現與水利發展的深度融合，形成智能應用和產業發展良性互動的智慧水利建設格局。

統籌規劃，科學指引。“智慧水利”涉及水利全行業，要堅持統籌規劃、強化頂層設計、統一標準規范，緊緊圍繞遼寧省遼河流域管理實際，以需求為導向，強化信息技術在水旱災害防御、水工程建設與運行、水資源動態監控與管理、農村水利與水土保持、河湖長效保護與動態管控等領域集成應用，大力推進智慧水利項目建設。

突出重點，梯次推進。聚焦水旱災害防御、水工程建設與運行、兼顧水資源、水土保持，以流域綜合治理為重要抓手，加快實施智慧水利建設的重大工程和重要項目，先行先試，梯次推進，以試點和示范帶動遼寧省智慧水利建設全面發展。

資源整合，共享共用。融合新一代信息技術，加強水利信息化基礎設施、水利數據資源和業務應用系統的整合，實現涉水單位互聯互通和充分共享，提升數據價值。

加強運維，確保安全。建立完善的信息系統運行維護工作機制，落實國家網絡安全等級保護制度，強化網絡與信息安全管理，加強重要信息系統和關鍵信息基礎設施安全保障，確保安全可控。

4 總體布置方案

4.1 總體思路

本項目是遼寧省智慧水利中提出的重點項目之一，是遼寧省遼河干流防洪提升工程建設信息化支撐工程。本項目依據遼寧省智慧水利提出的定位、功能、任務和建設內容要求，遵循智慧水利的總體思路和框架，確定全要素監測感知平臺、遼河防洪數據中心、業務智能平臺、智能應用系統、安全體系、保障體系等建設內容，共同打造全局性、整體性、協同性、開發性、前瞻性、服務性、泛在性、智能性為一體的智慧平臺和虛擬環境，全面提升流域治理開發、保護和管理。

4.2 建設模式

在《遼寧省信息化發展“十三五”規劃》《遼寧省政務信息系統整合共享實施方案》和《遼河流域防洪規劃》的指導下，遵循“統一技術標準、統一運行環境、統一安全保障、統一數據中心和統一門戶”的原則，充分利用遼寧省現有水利信息化基礎設施，搭建遼河信息化統一平臺。

移動通信生產性實訓基地建成后,基本具備企業真實工作環境，可以更好地進行校企深度合作，為共同培養學生、承接生產性項目、更好地為通信行業提供報務打下良好的基礎。

1）充分利用遼寧省現有的監測站網基礎設施和設施設備，在流域重點管理河湖補充和完善以視頻、工情為主要監測內容的自動監測站點，提高流域洪澇災害實時采集能力，構建防洪管理的基礎信息源。

2）依托現有的水利信息網絡（防汛網），采用租用公網的方式建設系統通信與計算機網絡，擴大覆蓋范圍，增加微信應急通信，完善相關網絡和安全設備，避免重復建設。

3）在已建水雨情數據庫的基礎上，對已有數據資源進行補充和完善，按照相關的行業標準建設基礎數據庫、監測數據庫、業務數據庫、空間數據庫、管理支持數據庫、多媒體數據庫，并實現數據資源的統一存儲與管理。

4.3 總體架構

總體架構設計充分考慮各業務協同需求，形成“四橫兩縱”的總體框架。其中，“四橫”包含全要素監測感知平臺、基礎環境、遼河防洪數據中心、業務智能平臺4個平臺及智能應用系統，“兩縱”分別為信息安全保障體系、標準規范體系。具體見圖1。

圖1 遼河防洪信息化建設總體框架圖

接入、新建水庫水位、水量、水質、視頻、堤防安全等監測站點信息，構建空天地一體化全要素監測感知平臺，為遼河流域水事活動提供基礎、準確、可靠的數據源；在信息資源規劃的基礎上建立遼河防洪數據中心，實現各級水利部門、各類業務系統的遼河綜合管理相關水利數據及部分其他行業涉水數據集中存儲，同時提供統一的數據服務；建設具有水利模型、三維虛擬仿真、機器學習、知識圖譜等支撐功能的業務平臺及應用支撐平臺，全面支撐各類水利應用的信息化基礎支撐體系；圍繞遼河流域綜合業務需求，以防洪能力提升為重點，建設全景遼河平臺、水旱災害防御、水利工程建設與管理、防汛物資動態管理與調配、綜合辦公、智慧運維、移動服務支持、公眾服務系統等系列智能應用，基于智慧遼河統一門戶面向各級用戶；基礎環境設施是遼河信息化的建設基礎；標準規范和安全保障體系作為建立智慧遼河的前提和保障，貫穿所有的平臺與應用，在整個框架體系中起到支撐作用，保障智慧遼河的安全穩定運行。

4.4 主要建設內容

4.4.1 全要素監測感知平臺

圍繞遼河流域的水利業務需求和水利監督工作要求，利用物聯網傳感器、視頻圖像捕捉、遙感、無人機等技術提升綜合感知能力，建設視頻、提防安全監測體系，接入已建水雨情監測信息，建成空天地一體化遼河感知網，為遼河流域水事活動提供基礎、準確、可靠的數據源。

4.4.2 遼河防洪數據中心

實現各級水利部門、各類業務系統的遼河綜合管理相關水利數據及部分其他行業涉水數據全部匯集，通過構建統一的數據體系，實現遼河流域涉水數據計算存儲的成本降低、業務效率提升、應用創新的前提保障。

4.4.3 業務智能平臺

建設具有水利模型、三維虛擬仿真、機器學習、知識圖譜等支撐功能的業務使能平臺及應用支撐平臺，全面支撐各類水利應用的信息化基礎支撐體系。

4.4.4 智能應用系統

圍繞遼河流域綜合業務需求，以防洪能力提升為重點，建設全景遼河平臺、水旱災害防御、水利工程建設與管理、防汛物資動態管理與調配、綜合辦公、智慧運維、移動服務支持、公眾服務系統等系列智能應用。

4.4.5 基礎設施建設

結合各業務應用系統的需求，充分利用通信專網資源,結合租用公網鏈路，在現有流域網絡的基礎上[3]，通過光纖、4G/5G、衛星傳輸等有線、無線、近距離、中距離、遠距離各種不同的組網方式，規劃建設覆蓋全流域的高速互聯信息網絡，依托遼寧省政務云統一的機房、網絡、計算、存儲、安全等資源開展遼河信息化建設，建設統一的調度指揮及會商環境。

4.4.6 安全保障系統

圍繞遼河信息化建設需要，構建覆蓋智慧水利綜合感知、分析處理和智能應用全過程的網絡安全防護體系，包括網絡安全防御能力建設、網絡安全服務能力建設、網絡安全預警與響應能力建設。

5 結論

1）遼河防洪信息化建設是一項系統工程，其重點在于融合現有信息化系統并加以整合改造，按照國家智慧水利的總體要求進行建設，未來與國家構建的全國水利一張圖應可以有機結合。

2）遼河作為全國七大江河之一，其建設標準要求相對較高，其他各河各流域應根據實際情況和需要參照建設，不宜盲目照搬照抄。

3）水利信息化和智慧化均應堅持頂層設計、整體規劃、分步實施的原則，堅決走標準化、模式化的路線，便于流域和區域整體信息共享。