智慧水務(wù)技術(shù)在河道精細(xì)化管理中的應(yīng)用

李 濤， 張 春， 孟繁渠， 劉海祥， 徐 俊

(南京市滁河河道管理處， 江蘇 南京 210048)

信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢，早在2008年，IBM就率先提出“智慧地球”的概念，其核心是以一種更智慧的方法，通過利用新一代信息技術(shù)來改變政府、企業(yè)和人們交互的方式，以提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度[1]。近年來，借助移動技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算為代表的新一代信息技術(shù)的興起和推廣應(yīng)用[2]，我國正掀起一股智慧城市建設(shè)的熱潮，水務(wù)信息化是實現(xiàn)水務(wù)行業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志?！爸腔鬯畡?wù)”是在“數(shù)字地球”向“智慧地球”轉(zhuǎn)型這一重大背景的基礎(chǔ)下，結(jié)合水務(wù)特性，構(gòu)建智慧網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)水利設(shè)施智能化管理發(fā)展。在智慧城市建設(shè)向?qū)嵱没?、精?xì)化發(fā)展的大趨勢下，有必要高起點地構(gòu)建“智慧水務(wù)”頂層設(shè)計，高質(zhì)量、高效率地推進水務(wù)信息化建設(shè)工作，以實現(xiàn)更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化為目標(biāo)[3]。

為更好地履行水利工程管理單位職責(zé)，南京市滁河河道管理處(以下簡稱管理處)將數(shù)字化管理理念融入河道日常管養(yǎng)工作，做到與精細(xì)化管理目標(biāo)、任務(wù)、流程相結(jié)合，著力補齊短板提高效能，并重點圍繞數(shù)據(jù)庫建設(shè)和巡查執(zhí)法能力提升，依托網(wǎng)絡(luò)和移動終端打造“智慧水務(wù)”管理系統(tǒng)。

1 工程介紹

管理處所轄馬汊河河道工程全長13.6 km，兩岸堤防長度27.2 km，系滁河下游重要分洪道之一，為滁河流域防洪體系的重要組成部分。解放后至今，歷經(jīng)1972年、1988年和2013年3期工程整治，該段河道行洪能力達(dá)到1220 m3/s，大大提升了滁河中下游地區(qū)防洪排澇能力。河道管理范圍分為3段：長江口至大緯路橋段，河中心線兩側(cè)各135 m；大緯路橋至葛新橋段，河中心線兩側(cè)各190 m；葛新橋至小頭李段，河中心線兩側(cè)各135 m。馬汊河沿河閘站共計12處，跨馬汊河建筑物共計16座。負(fù)責(zé)所轄河段(馬汊河)河道、堤防及附屬設(shè)施管理、維修、養(yǎng)護和河道整治工作，對流域內(nèi)的河道管理履行監(jiān)督和指導(dǎo)職責(zé)，開展管理區(qū)域內(nèi)水資源、水工程、水環(huán)境和水土保持監(jiān)督，受委托依法查處水事違法違章活動，負(fù)責(zé)滁河聯(lián)防指揮部辦公室日常工作，參與滁河流域防汛防旱等工作。

通過“智慧水務(wù)”的建設(shè)，推進河道的信息化建設(shè)，搭建河道水利部件管理公共平臺、手機APP等，基于GIS技術(shù)，在馬汊河“一張圖”上實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可視化、精細(xì)化和準(zhǔn)實時化管理，與相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)合，努力實現(xiàn)覆蓋馬汊河水利工程管理的各個環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)分析能力，為基于大數(shù)據(jù)的決策提供科學(xué)支撐，提升管理的精細(xì)化、信息化水平。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)在設(shè)計上充分考慮到長遠(yuǎn)發(fā)展需要，在實施上應(yīng)根據(jù)實際需要及投資金額，分期配置、分期實施、逐步擴展，保證系統(tǒng)的完整性和投資效益，設(shè)計遵循以下原則。

2.1 共建共享

系統(tǒng)建設(shè)結(jié)合南京市實際，滿足河道工程管理需要，為馬汊河信息化建庫工作提供依據(jù)，并兼顧與《江蘇省河湖和水利工程管理范圍劃定成果信息采集技術(shù)要求(試行)》的銜接。為了推行“共建共享”的管理模式，與江蘇省水利工程系統(tǒng)進行對接與共享，減少重復(fù)投資，避免信息孤島。

2.2 實用性和易用性

保證系統(tǒng)實用性，滿足用戶的業(yè)務(wù)需求是系統(tǒng)的基本目標(biāo)。從實際需要出發(fā)，以滿足當(dāng)前工程管理應(yīng)用需要為目標(biāo)設(shè)計并建設(shè)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡潔、清晰、實用。系統(tǒng)建設(shè)堅持簡單化、人性化等設(shè)計理念，充分考慮普通系統(tǒng)用戶的計算機水平和操作習(xí)慣，使界面友好，保證用戶的操作簡單易行。

2.3 開放性與可擴充性

系統(tǒng)設(shè)計遵循開放性原則，使系統(tǒng)功能易于擴充，便于維護。以適用不同層次的用戶、不同功能和不同界面的要求。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，圍繞和針對各類用戶進行，應(yīng)能滿足各類用戶關(guān)注信息展示的不同需求，并考慮和滿足部分業(yè)務(wù)的擴展要求。

3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

采用空間信息技術(shù)、計算機(網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫)技術(shù)和多媒體等技術(shù)，開發(fā)基于SOA架構(gòu)的面向?qū)I(yè)部門和社會應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用ArcGIS for android 開發(fā)的移動服務(wù)展示應(yīng)用系統(tǒng)，支持在線Web GIS服務(wù)，為用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)展示應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布的地理信息成果數(shù)據(jù)服務(wù)提供移動入口，見圖1。用戶能夠通過各類安卓移動設(shè)備訪問系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，同時能夠使用專為移動用戶開發(fā)的程序進行工程項目巡查和問題上報等操作應(yīng)用。并利用對基礎(chǔ)地理信息成果數(shù)據(jù)的查詢、測量、分析等一系列的服務(wù)，為工程管理工作提供科學(xué)的輔助決策。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)以河道管理范圍的遙感影像、DLG數(shù)據(jù)、部件數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對數(shù)據(jù)提取、改造、加工、檢查等處理，建設(shè)馬汊河河道確權(quán)劃界信息系統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)庫。同時建立對空間數(shù)據(jù)庫的管理、維護、更新和使用的長效管理機制，使數(shù)據(jù)庫能夠不斷的擴展、完善，保證數(shù)據(jù)的一致性、鮮活性和準(zhǔn)確性，為整個信息資源的規(guī)劃和建設(shè)奠定一個良好的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計需具備靈活和可擴展性，以便于將來隨著每年數(shù)據(jù)的遞增、未來應(yīng)用的發(fā)展、政府其它部門數(shù)據(jù)加入使得數(shù)據(jù)不斷增加，包括數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)量，從而發(fā)展為一個多用途的、可擴展的空間數(shù)據(jù)庫。

4 管理系統(tǒng)模塊功能

管理處將“智慧水務(wù)”理念結(jié)合精細(xì)化管理單位創(chuàng)建、安全標(biāo)準(zhǔn)化單位建設(shè)、河道巡查移動終端開發(fā)、視頻監(jiān)控、無人機巡查、數(shù)字化辦公等工作，深化各項成果在工程精細(xì)化管理中的運用，建設(shè)了頗具特色的智慧水務(wù)管理模塊，提升了工程管理效能。

圖1 項目總體技術(shù)路線

4.1 綜合信息管理

深化馬汊河河道確權(quán)劃界工作成果應(yīng)用，實現(xiàn)河道信息資源整合及高效利用，為河道精細(xì)化管理與決策提供科學(xué)依據(jù)和現(xiàn)代化的手段， 管理處建立了“馬汊河水利工程確權(quán)劃界綜合管理信息系統(tǒng)”。該綜合管理信息系統(tǒng)擁有兩大子系統(tǒng)：其一，“水利設(shè)施綜合管理子系統(tǒng)”是管理處日常管理工作信息化、規(guī)范化、數(shù)字化的實現(xiàn)，對基礎(chǔ)地理信息(如行政區(qū)劃、居民地、道路等要素)和水利設(shè)施、部件的空間信息以及屬性信息進行處理，并統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中。采用B/S架構(gòu)建立地理信息管理系統(tǒng)，利用GIS強大的空間模擬和分析能力，為終端用戶提供基于地圖可視化的10種查詢統(tǒng)計分析方式，動態(tài)管理水利設(shè)施數(shù)據(jù)。其二，“移動巡檢與養(yǎng)護子系統(tǒng)”滿足了管理處涉水項目日常監(jiān)管與養(yǎng)護動態(tài)巡查工作的應(yīng)用需求，系統(tǒng)結(jié)合PDA的優(yōu)勢，綜合考慮涉水項目監(jiān)管、水利設(shè)施巡檢與養(yǎng)護的工作特點[4]，開發(fā)了基于PDA終端的五大巡檢養(yǎng)護操作功能。通過該項目實施，對河道標(biāo)志、標(biāo)牌、界碑、界樁及穿跨河建筑物進行了系統(tǒng)的統(tǒng)計、登記、編號，整理了相關(guān)的基礎(chǔ)信息，建立了確權(quán)劃界成果數(shù)據(jù)庫及河道基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫，以劃界圖紙為基礎(chǔ)開發(fā)的巡檢系統(tǒng)，提高了河道巡查管理力度和管理信息的交換利用效率，改進了管理模式，助推河道精細(xì)化管理水平的提升。

4.2 水域公共安全視頻監(jiān)控

馬汊河水利工程附屬設(shè)施大多設(shè)置在河道現(xiàn)場，多來年時常遭到人為破壞，對河道管理造成嚴(yán)重的影響，且水事違法案件時有發(fā)生。原有的監(jiān)控設(shè)施數(shù)量不足，設(shè)備老舊，無法滿足當(dāng)前河道管理需求。為提升水域安全防范和應(yīng)急處置能力，確保馬汊河水域安全，結(jié)合省市“大數(shù)據(jù)發(fā)展”“智慧水務(wù)”建設(shè)要求，管理處與南京市公安局水上分局共同建設(shè)了馬汊河河道管理范圍內(nèi)的水域公共安全視頻監(jiān)控，通過遴選沿河關(guān)鍵節(jié)點、布建光纜、桿件和加裝高清全球眼探頭，河道兩岸全線共布設(shè)15處高清視頻監(jiān)控裝置，確保河道兩岸高危敏感區(qū)域視頻監(jiān)控全覆蓋，實行24h不間斷監(jiān)控，現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時上傳雙方信息系統(tǒng)，共同保障了河道運行安全。

4.3 河道無人機巡查

河道堤防兩岸岸線跨度長，管理區(qū)域面較廣，河道日常巡查工作長期以來存在巡查人員不足、巡查效率不高等問題。河道水域管理范圍內(nèi)時常發(fā)生堆置阻礙行洪棄置物，以及偷排建筑泥漿和污水等違法活動，因違法行為隱蔽，巡查難以及時發(fā)現(xiàn)，給河道管理工作帶來諸多困難。經(jīng)過充分調(diào)研，引入無人機作為新的河道巡查手段，開展無人機巡河不僅提高了效率，減少了河道巡查中的盲區(qū)和死角，而且可以及早發(fā)現(xiàn)并制止違法活動以及河道水質(zhì)的變化情況，相關(guān)巡查圖像數(shù)據(jù)定期在系統(tǒng)中進行保存，提高了管理效能。

4.4 可視化大屏監(jiān)控

管理處所轄馬汊河河道管理范圍內(nèi)分布著眾多監(jiān)控視頻裝置，監(jiān)控范圍既涉及河道附屬設(shè)施的運行，還包括辦公區(qū)域的安全保衛(wèi)，視頻監(jiān)控畫面多，監(jiān)視任務(wù)重?？梢暬笃帘O(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，使得在防汛防旱、河道附屬設(shè)施、水環(huán)境及河道航運管理等重要領(lǐng)域，能更及時、更客觀地獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，從而可以更準(zhǔn)確高效的預(yù)測、預(yù)報和預(yù)警。

4.5 數(shù)字檔案綜合管理

水利檔案管理是水利系統(tǒng)管理不可缺少的環(huán)節(jié)。檔案管理工作關(guān)系到了水利系統(tǒng)的檔案價值的發(fā)揮和長遠(yuǎn)發(fā)展。傳統(tǒng)水利檔案管理需要通過人工管理方式對水利檔案進行查尋、整理、歸檔、存儲和管理等，不僅效率低、保密性差，而且人工管理對于查找、更新與維護等操作存在很大的困難。數(shù)字檔案綜合管理系統(tǒng)的應(yīng)用，使得檔案的保存工作更加妥善，通過將現(xiàn)有水利檔案進行掃描形成電子化檔案儲存在信息系統(tǒng)中，提高水利檔案管理部門的工作效率和管理水平。

4.6 防汛防旱移動終端

防汛防旱、內(nèi)網(wǎng)辦公移動系統(tǒng)以智能手機作為終端平臺，通過信息資源整合和數(shù)據(jù)共享，將原有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)功能和數(shù)據(jù)整合到移動終端中，實現(xiàn)了實時防汛防旱預(yù)警預(yù)報信息以及內(nèi)網(wǎng)公文的查閱和辦理。業(yè)務(wù)工作人員隨時都可以與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進行交互通訊，完成個人在移動狀態(tài)時對信息的各種操作，為工作提供真正的全方位移動辦公手段。通過移動終端查看實時水雨情、汛情、險情、預(yù)警、災(zāi)情等相關(guān)防汛防旱信息，以及在線對數(shù)據(jù)進行分析和整理，為滁河流域的防汛調(diào)度和應(yīng)急管理提供決策支持。辦公移動終端突破了傳統(tǒng)紙質(zhì)辦公事務(wù)的諸多局限性，無紙化、數(shù)字化的移動內(nèi)網(wǎng)辦公系統(tǒng)，為日程事務(wù)、公文流轉(zhuǎn)、請示審批、協(xié)同作業(yè)、信息交流及輔助辦公等提供了高效、靈活、安全的網(wǎng)絡(luò)化辦公環(huán)境，提高內(nèi)部的工作效率，降低運營成本。

5 結(jié) 語

在大部制改革的新形勢下，對水利工程管理的要求也在悄然轉(zhuǎn)變，百姓對水資源、水環(huán)境精細(xì)化管理需求更為迫切。南京市滁河河道管理處立足于精細(xì)化管理要求，通過加快信息化建設(shè)，探索提出了以數(shù)據(jù)大感知、傳輸大網(wǎng)絡(luò)、資源大數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)大應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范、硬件支撐為核心的以智慧水務(wù)構(gòu)建河道精細(xì)化管理，不斷提升河道管理工作水平。