從基層開始，推動(dòng)“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變

韓強(qiáng)兵

“智慧水利”是在水利信息化的基礎(chǔ)上高度整合水利信息資源并加以開發(fā)利用，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線寬帶、云計(jì)算等新興技術(shù)與水利信息系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程運(yùn)用和管理的效率和效能。“智慧水利”涵蓋了水文、水質(zhì)、水資源、供水、排水、防汛防澇等方面，是通過各種信息感測(cè)設(shè)備，測(cè)量雨量、水位、水量、水質(zhì)等水利要素，通過無(wú)線終端設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞，以實(shí)現(xiàn)信息智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、計(jì)算、管理、模擬、預(yù)測(cè)和管理。

基層智慧水利防汛抗旱方案的總體架構(gòu)

基層智慧水利防汛抗旱方案是建立在國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建成覆蓋全基層水、工、旱情信息采集系統(tǒng)，提高防汛抗旱移動(dòng)應(yīng)急指揮能力，增強(qiáng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的信息處理能力，提高洪水預(yù)報(bào)精度和優(yōu)化調(diào)度方案，強(qiáng)化旱情信息分析處理的能力，整合資源，擴(kuò)展和提高異地會(huì)商能力，提高信息的安全保障水平，構(gòu)建科學(xué)、高效、安全的省級(jí)防洪防旱決策支撐體系?；鶎臃擂k業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)將成為國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程的重要組成部分，建設(shè)基層防辦業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)旨在構(gòu)建一個(gè)產(chǎn)品化、標(biāo)準(zhǔn)化、接口規(guī)范化，可共享移植、靈活定制的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

安全架構(gòu)方案

安全體系及安全管理服務(wù)系統(tǒng)主要包括用戶應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、水利數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)等，可以完成決策支持系統(tǒng)、移動(dòng)視頻會(huì)商系統(tǒng)、防汛防旱移動(dòng)查詢系統(tǒng)等功能，如圖1所示。

數(shù)據(jù)層構(gòu)建

其系統(tǒng)按層次可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺(tái)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層四個(gè)方面（如圖2所示），其具體內(nèi)容如下：

基礎(chǔ)設(shè)施層，采用虛擬化技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行整合形成基礎(chǔ)設(shè)施層（IAAS），提供寬帶網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通、泛在通信接入、彈性計(jì)算服務(wù)、按需存儲(chǔ)空間。同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、通信和辦公工具集成。

數(shù)據(jù)資源層，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分析處理形成數(shù)據(jù)服務(wù)層（DAAS），為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)及其產(chǎn)品的接入、訪問、管理等支撐。

平臺(tái)支撐層，采用服務(wù)總線技術(shù)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行集成形成平臺(tái)支撐層（PAAS），為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)工具、一張圖、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)應(yīng)用、集中交換、開發(fā)框架和運(yùn)行管理框架等平臺(tái)服務(wù)。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層，采用多租戶技術(shù)對(duì)軟件進(jìn)行集成形成業(yè)務(wù)應(yīng)用層（SAAS），為最終用戶提供零安裝、零維護(hù)、體驗(yàn)好的web和移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)。采用門戶技術(shù)，提供單點(diǎn)登錄、內(nèi)容匯聚和個(gè)性化定制等Web門戶服務(wù)，以及綁定登錄、分類展示和用戶設(shè)置等移動(dòng)門戶服務(wù)。

系統(tǒng)的五大功效亮點(diǎn)

為全面服務(wù)水利水務(wù)工作，建設(shè)門戶子系統(tǒng)、防汛防旱子系統(tǒng)、水利工程管理系統(tǒng)、水資源管理子系統(tǒng)、供水管理子系統(tǒng)、農(nóng)水管理子系統(tǒng)、移動(dòng)巡查子系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)通過良好的架構(gòu)設(shè)計(jì)與安全設(shè)計(jì)，確保信息的安全。此外，其安全體系及安全管理服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建具有如下幾個(gè)功效：

防汛管理系統(tǒng)化

建立防汛管理系統(tǒng)、旱情信息查詢服務(wù)系統(tǒng)，加強(qiáng)防汛與防旱工作信息化，提升與上級(jí)單位、縣市防指成員單位的聯(lián)動(dòng)協(xié)同能力，提升管理效率。構(gòu)建一個(gè)集可視化、數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)于一體的三維可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水利基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)時(shí)雨水情、洪水演進(jìn)三維模擬、三維街景等數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地形的無(wú)縫結(jié)合，提供規(guī)范、高效、豐富的數(shù)據(jù)資源和功能。

信息采集自動(dòng)化

建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)、提升信息采集的自動(dòng)化、智能化及時(shí)效性，服務(wù)業(yè)務(wù)管理。采用云GIS技術(shù)為一張圖支撐系統(tǒng)保駕護(hù)航，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層云GIS資源池的管理，它可將資源池中的底層資源自動(dòng)快速地整合為云GIS站點(diǎn)提供給用戶，而用戶則能夠在云GIS站點(diǎn)中搭建自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。云GIS資源管理將復(fù)雜的云GIS實(shí)例生成、管理、監(jiān)測(cè)等的步驟自動(dòng)化完成，從而最大化降低用戶對(duì)于云GIS平臺(tái)的使用門檻和運(yùn)維壓力。

實(shí)時(shí)監(jiān)控全面化

建立防汛防旱指揮調(diào)度中心，搭建會(huì)商系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利樞紐工程實(shí)時(shí)監(jiān)控、專家會(huì)商。當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，搶險(xiǎn)人員可以通過移動(dòng)采集模塊，第一時(shí)間向系統(tǒng)提供照片、音頻、視頻、文字及GPS準(zhǔn)確位置等信息。并且通過移動(dòng)會(huì)商功能，參與汛情處理的相關(guān)討論、提供相關(guān)意見。在應(yīng)急搶險(xiǎn)的過程中，也可以通過移動(dòng)搜索模塊，第一時(shí)間了解到汛情的變化。并且可通過移動(dòng)社區(qū)的IM功能，與周邊的搶險(xiǎn)隊(duì)員、總部的領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行實(shí)時(shí)一對(duì)一溝通；通過移動(dòng)社區(qū)視頻監(jiān)測(cè)的調(diào)用功能，了解到周圍重點(diǎn)區(qū)域的情況，提高搶險(xiǎn)效率。

業(yè)務(wù)管理機(jī)動(dòng)化

建立移動(dòng)圖像應(yīng)用平臺(tái)、短信平臺(tái)，形成固定與移動(dòng)辦公的協(xié)同交互體系，增強(qiáng)業(yè)務(wù)工作的機(jī)動(dòng)性，提升水利水務(wù)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)能力。通過水利地理信息一張圖實(shí)現(xiàn)對(duì)雨、水、工、旱、災(zāi)和天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展現(xiàn)，在展示數(shù)據(jù)的獲取設(shè)計(jì)上，采用分層展現(xiàn)、按視野區(qū)域展現(xiàn)的方式，對(duì)數(shù)據(jù)展示點(diǎn)進(jìn)行壓縮。同時(shí)通過服務(wù)端建立緩存點(diǎn)信息的機(jī)制，將數(shù)據(jù)點(diǎn)緩存起來，實(shí)現(xiàn)查詢時(shí)的快速響應(yīng)，避免瀏覽器過多的消耗請(qǐng)求資源。

災(zāi)情決策規(guī)范化

建設(shè)災(zāi)情統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，深度挖掘數(shù)據(jù)資源中蘊(yùn)含信息，提升數(shù)據(jù)資源在管理決策中的價(jià)值，并可以實(shí)現(xiàn)資源共享。水利行業(yè)數(shù)據(jù)不僅有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還有監(jiān)測(cè)視頻、文檔等大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)從各種各樣類型的巨量數(shù)據(jù)中快速獲得有價(jià)值信息，為防汛抗旱、會(huì)商研判等提供大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品服務(wù)。同時(shí)對(duì)這些海量異構(gòu)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過即席查詢、多維分析、交互式圖表等各種形式對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果與一張圖數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和數(shù)據(jù)融合，為防汛抗旱指揮決策、會(huì)商研判等提供重要數(shù)據(jù)支撐。

基層智慧水利防汛抗旱方案構(gòu)建原則及目的

基層智慧水利防汛抗旱方案的構(gòu)建原則需要遵循：先易后難，由點(diǎn)到面；從近到遠(yuǎn)，小材大用；即時(shí)維修，定期保養(yǎng)；四是資源共享，全面覆蓋；顧全大局，不斷完善。

實(shí)現(xiàn)境內(nèi)工程調(diào)度運(yùn)行的信息采集自動(dòng)化、運(yùn)行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、分析處理智能化、決策支持科學(xué)化，可以全面提高工程調(diào)度運(yùn)行的現(xiàn)代化管理水平。安全體系及安全管理服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控指揮，即使不出門，在辦公室就可對(duì)水庫(kù)、溝渠進(jìn)行管理，水利部門通過物聯(lián)網(wǎng)便知道哪片地需要灌溉，然后根據(jù)需求量進(jìn)行供水。如果一個(gè)地方下了一場(chǎng)暴雨，在監(jiān)控指揮室里，防汛部門就可以把各種情況、數(shù)據(jù)看得一清二楚，作出準(zhǔn)確判斷。一部手機(jī)就可以監(jiān)控溫室大棚，能實(shí)時(shí)查看遠(yuǎn)在千里之外的農(nóng)作物生長(zhǎng)情況，甚至實(shí)現(xiàn)給菜地澆水等功能。可以實(shí)現(xiàn)全方位，多環(huán)節(jié)，治水管水用水，提高農(nóng)田灌溉率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉高效化。在蓄水上保障提供充足水源；在通水上實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水網(wǎng)全覆蓋；在節(jié)水方面，改變大水漫灌為精準(zhǔn)噴滴灌，提高水資源利用率；在山洪災(zāi)害防治上，可以提前預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，通過自動(dòng)雨量站、自動(dòng)水位遙測(cè)站、視頻監(jiān)測(cè)站、圖像監(jiān)測(cè)站等監(jiān)控，及時(shí)掌握河流、湖泊、水庫(kù)等水量變化情況，如果發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情便可適時(shí)組織人群撤離危險(xiǎn)期，大大減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

基層智慧水利的重點(diǎn)在于智能化，讓系統(tǒng)管理充滿智能自動(dòng)管理，并且利用移動(dòng)終端或平臺(tái)可控性強(qiáng)，而非數(shù)字水利的信息堆集。因此，構(gòu)建水利移動(dòng)門戶，積極推進(jìn)水利業(yè)務(wù)應(yīng)用移動(dòng)化，有利于實(shí)現(xiàn)全國(guó)防汛抗旱指揮一盤棋。地市級(jí)智慧水利的構(gòu)建是根基，只有進(jìn)一步豐富網(wǎng)絡(luò)安全信息獲取渠道，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)手段，及時(shí)獲取水利網(wǎng)絡(luò)安全情報(bào)，完善水利網(wǎng)絡(luò)安全信息通報(bào)機(jī)制，擴(kuò)展覆蓋到水利關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行管理單位；同時(shí)，圍繞資源整合共享，重點(diǎn)從統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一門戶集成、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換、共享工作底圖等方面推進(jìn)國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)入良好發(fā)展階段。

（作者單位：山西省晉城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）