塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)方案淺析

劉鵬飛

（新疆塔里木河流域希尼爾水庫管理局，新疆 庫爾勒 841000）

塔里木河是我國第一大內(nèi)陸河[1，2]，水利工程點(diǎn)多、線長、面廣，為了有效支撐河湖長制各項(xiàng)工作任務(wù)的監(jiān)管、跟蹤、考核，確保塔里木河河湖長制相關(guān)工作高效開展，需開發(fā)建設(shè)塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)。

1 塔里木河流域管理局信息化現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)狀

塔里木河流域管理局近年建設(shè)了10余個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，主要有綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)、遙感應(yīng)用平臺(tái)、干流生態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、焉耆水源地監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、工程建設(shè)管理、巡檢養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)等一批重點(diǎn)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，在業(yè)務(wù)應(yīng)用不斷完善、不斷深入的同時(shí)，加大信息整合力度，提高業(yè)務(wù)之間的協(xié)同共享，為業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的梳理奠定了基礎(chǔ)。

1.2 信息資源現(xiàn)狀

通過多年信息化項(xiàng)目建設(shè)，塔里木河流域管理局形成了公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、水利工程數(shù)據(jù)庫、空間地理數(shù)據(jù)庫、水資源數(shù)據(jù)庫等多類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。

1.3 基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀

塔里木河流域管理局信息中心機(jī)房面積約50 m2，內(nèi)設(shè)17 臺(tái)設(shè)備機(jī)柜。機(jī)房采用鋼質(zhì)抗靜電活動(dòng)地板下敷線方式，以1臺(tái)內(nèi)嵌墻內(nèi)的電源柜供電，以獨(dú)立的雙回路供電應(yīng)急照明，擁有服務(wù)器12 臺(tái)、虛擬機(jī)20余個(gè)。

1.4 相關(guān)部門信息化現(xiàn)狀

林草、生態(tài)環(huán)境、自然資源、氣象、水文等塔里木河河湖長制相關(guān)責(zé)任部門均已建成各自的信息化系統(tǒng)，各部門與河湖長制相關(guān)的數(shù)據(jù)包括：林草部門生態(tài)林、沙漠等相關(guān)數(shù)據(jù)；生態(tài)環(huán)境部門水質(zhì)、污染源、排污口、水源地等相關(guān)數(shù)據(jù)；自然資源部門河流沿岸建設(shè)用地等相關(guān)數(shù)據(jù)；氣象部門降水、雪線等相關(guān)數(shù)據(jù)；水文部門水位、水量、流速等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2 需求分析

2.1 業(yè)務(wù)需求

通過前期調(diào)研和系統(tǒng)梳理，塔里木河河湖長制工作主要有：落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，深入開展生態(tài)調(diào)水的科學(xué)研究[3]，積極推進(jìn)生態(tài)調(diào)水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大沿河生態(tài)保護(hù)力度，加強(qiáng)河湖岸線管理保護(hù)，切實(shí)解決水污染問題，加快修復(fù)塔里木河流域水生態(tài)[2]，加快推進(jìn)“智慧塔里木河”建設(shè)，構(gòu)建新型流域管理體制機(jī)制。

2.2 功能需求

主要有河湖事項(xiàng)管理、數(shù)據(jù)信息監(jiān)測、巡河管理、考核督導(dǎo)評(píng)估等，具體業(yè)務(wù)功能需求記述如下。

（1）河湖長制綜合信息應(yīng)用。圍繞塔里木河河湖長制管理實(shí)際辦公需要，整合、規(guī)范現(xiàn)行業(yè)務(wù)流程，系統(tǒng)應(yīng)包括河湖概覽、河湖長制實(shí)時(shí)一張圖、河湖事務(wù)、考核評(píng)估、督導(dǎo)評(píng)估、資料文件、事項(xiàng)管理、河道監(jiān)測、移動(dòng)應(yīng)用、系統(tǒng)管理等功能模塊，實(shí)現(xiàn)塔里木河四級(jí)河長、巡河人員等用戶資源共享、協(xié)同辦公，全面提高工作效率。

（2）河湖長制公眾服務(wù)應(yīng)用。系統(tǒng)應(yīng)支持公眾利用移動(dòng)App、微信公眾號(hào)進(jìn)行河湖現(xiàn)場狀況的反映、舉報(bào)、投訴，包括靈活簡便的時(shí)間、信息填報(bào)，視頻與圖像、照片的實(shí)時(shí)上傳，并要求后臺(tái)系統(tǒng)能夠提供合理工作流程，對(duì)公眾反映、舉報(bào)、投訴等情況進(jìn)行過濾，并及時(shí)處理、回復(fù)，對(duì)現(xiàn)場舉報(bào)、投訴進(jìn)行有效處置與及時(shí)反饋，能展現(xiàn)河湖長制建設(shè)成果，提高公眾服務(wù)能力。

（3）與相關(guān)信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息共享。塔里木河河湖長制系統(tǒng)平臺(tái)需要與塔里木河流域管理局的綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)等相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息共享交換；需要與新疆維吾爾自治區(qū)河湖長制綜合管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與巡河數(shù)據(jù)同步；需要與其他委辦單位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享和交換。

2.3 性能需求

系統(tǒng)要具有高效性、可靠性，要與水利部信息系統(tǒng)、新疆維吾爾自治區(qū)水利廳河湖長制平臺(tái)互聯(lián)互通，并根據(jù)水利部信息系統(tǒng)及新疆維吾爾自治區(qū)水利廳河湖長制平臺(tái)的要求上報(bào)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)要與水文水資源、水政執(zhí)法、工程管理等信息系統(tǒng)共享河湖長制管理業(yè)務(wù)需要的信息，要對(duì)社會(huì)公眾提供河湖長制信息發(fā)布，為接受社會(huì)監(jiān)督創(chuàng)造條件。

3 項(xiàng)目系統(tǒng)難點(diǎn)分析

3.1 流域河湖長制組織架構(gòu)的特殊性

塔里木河河湖長制的組織架構(gòu)不同于其他地區(qū)的管理組織架構(gòu)。其他地區(qū)河長辦基本按照省-市-縣-鄉(xiāng)的四級(jí)組織體系設(shè)立。而塔里木河河湖長制管理組織架構(gòu)為塔里木河流域-“四源一干”-縣-鄉(xiāng)四級(jí)組織體系，塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)需適應(yīng)塔里木河河湖長制的管理組織架構(gòu)。

3.2 流域河湖治理的特殊性

生態(tài)調(diào)水及水生態(tài)修復(fù)是塔里木河河湖長制有別于其他地區(qū)的特色管理需求，需要河湖長制系統(tǒng)對(duì)生態(tài)調(diào)水計(jì)劃制定、執(zhí)行、分析評(píng)價(jià)、調(diào)水效果分析和預(yù)測以及相關(guān)功能區(qū)的觀測等功能進(jìn)行全面支撐。

3.3 多樣化河湖治理工作

塔里木河河湖治理重點(diǎn)整治工作涵蓋了“七大”任務(wù)，具體工作重點(diǎn)包括采砂治理、“清四亂”、退地減水等等。河湖長制系統(tǒng)要能支撐多樣化的工作內(nèi)容，并為工作的落實(shí)提供保障。

3.4 流域廣闊需提升巡河效率

塔里木河流域面積約102 萬km2，地廣人稀，巡河線路長，且沿岸保護(hù)有持續(xù)性、復(fù)發(fā)性、隨意性等特點(diǎn)。無論人工巡河還是航飛、車輛巡河，如果系統(tǒng)不夠智能，將導(dǎo)致效率低、人力成本高，且對(duì)事件的判斷受主觀因素和管理因素制約，不能滿足高效率科學(xué)管理的要求。系統(tǒng)應(yīng)支持高效率巡河方式，提升巡河效率。

3.5 數(shù)據(jù)分析與挖掘要定制化

基于塔里木河河湖長制的特殊組織架構(gòu)形成特殊管理維度，系統(tǒng)要對(duì)河湖長制業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)提供多維度、多方式、可靈活配置的業(yè)務(wù)查詢統(tǒng)計(jì)功能和信息展現(xiàn)功能。同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)多維度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有針對(duì)性的挖掘，對(duì)分析成果圖表進(jìn)行定制化生成。

4 總體方案分析

本項(xiàng)目在塔里木河流域管理局的統(tǒng)一規(guī)劃下開展建設(shè)，嚴(yán)格執(zhí)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，尤其是在關(guān)系全局的基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)業(yè)務(wù)建設(shè)方面，確保所建的系統(tǒng)能和自治區(qū)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程對(duì)接和信息共享，同時(shí)針對(duì)本地河湖長制管理特點(diǎn)開展。

4.1 總體思路

圍繞塔里木河河湖長制業(yè)務(wù)發(fā)展方向和智慧水利技術(shù)發(fā)展方向開展頂層設(shè)計(jì)。以衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)等技術(shù)手段與流域全覆蓋的地面監(jiān)測手段相結(jié)合，感知重點(diǎn)區(qū)域圖像信息與全流域量化指標(biāo)，構(gòu)建河湖長制全面信息感知體系。以數(shù)據(jù)交換接口和能力實(shí)現(xiàn)信息的開放共享，確保與自治區(qū)河湖長制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，與塔里木河流域管理局綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)在功能上互為補(bǔ)充。以先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“從采集到應(yīng)用”至“從感知到智慧”的轉(zhuǎn)變，以靈活架構(gòu)和實(shí)用功能構(gòu)建應(yīng)用體系，為應(yīng)用擴(kuò)充提供便利性。

4.2 總體架構(gòu)

總體框架采用云計(jì)算架構(gòu)，各層通過資源的池化、功能模塊化、服務(wù)接口化提供相應(yīng)的服務(wù)[4]。從下至上依次是感知層、基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層，各層依次為上一層模塊或同級(jí)模塊提供接口化的服務(wù)；同時(shí)，2 個(gè)保障體系貫穿所有層次化子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保障整個(gè)系統(tǒng)的信息安全、通信穩(wěn)定、運(yùn)維簡化、總體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）感知層。本期主要通過無人機(jī)和高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)2 種典型方式實(shí)現(xiàn)空、地?cái)?shù)據(jù)的感知和采集，同時(shí)利用塔里木河流域現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集設(shè)施采集有關(guān)數(shù)據(jù)，這是塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源。

（2）基礎(chǔ)層。河湖長制平臺(tái)使用塔里木河流域管理局云平臺(tái)的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，按需分配，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、訪問用戶量等動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。無人機(jī)巡河信息系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)立在新疆烏魯木齊的云平臺(tái)。高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)視頻采集與分析系統(tǒng)設(shè)置于新疆聯(lián)通巴音郭楞蒙古自治州分公司中心機(jī)房。

（3）數(shù)據(jù)層。河湖長制平臺(tái)整合河湖檔案、河湖監(jiān)測監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等信息，建立塔里木河河湖、水庫全覆蓋的河湖長制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源服務(wù)中心，實(shí)現(xiàn)河湖信息的統(tǒng)一管理，為河湖長制管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。無人機(jī)巡河信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括無人機(jī)巡河視頻、巡河歷史數(shù)據(jù)、智能分析數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)等。高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)視頻采集與分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括歷史視頻、攝像機(jī)控制數(shù)據(jù)、智能分析數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)等。

（4）應(yīng)用支撐層。包括應(yīng)用基礎(chǔ)服務(wù)、統(tǒng)一服務(wù)管理、地理信息支撐和統(tǒng)一通用工具、智能視頻分析等建設(shè)內(nèi)容，形成統(tǒng)一的業(yè)務(wù)服務(wù)開發(fā)與運(yùn)行管理支撐環(huán)境，滿足統(tǒng)一的業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐需要[5]。

（5）應(yīng)用層。應(yīng)用層是直接面向各級(jí)服務(wù)對(duì)象的直接業(yè)務(wù)應(yīng)用。塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用包含綜合信息、公眾服務(wù)兩大核心系統(tǒng)。無人機(jī)巡河信息系統(tǒng)應(yīng)用包括巡河信息展示、智能分析、輔助決策預(yù)警3 個(gè)層次。高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)視頻采集與分析系統(tǒng)應(yīng)用包括視頻監(jiān)控信息展示、智能分析、輔助決策預(yù)警3個(gè)層次。

（6）信息安全保障體系。信息安全保障體系是保障系統(tǒng)安全應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全及安全管理等，應(yīng)滿足信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)第二類安全等級(jí)的要求。信息安全保障體系由塔里木河流域管理局云平臺(tái)提供。

（7）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范服務(wù)體系。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范服務(wù)體系包括需要遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、需要參考的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、需要制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。

4.3 總體業(yè)務(wù)流程

4.3.1 專項(xiàng)任務(wù)聯(lián)動(dòng)流程

河湖長制平臺(tái)支持各級(jí)總河長發(fā)起專項(xiàng)任務(wù)：各級(jí)河長通過聯(lián)席會(huì)議部署工作，分派任務(wù)；聯(lián)絡(luò)員將信息報(bào)送給各級(jí)責(zé)任部門；然后，將任務(wù)分派給下級(jí)河長。其主要流程為由塔里木河流域河長辦將專項(xiàng)任務(wù)下派到“四源一干”，“四源一干”再下派到縣市，縣市再下派到鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

4.3.2 涉河事件處理與流轉(zhuǎn)流程

涉河事件的發(fā)起有3 種方式，即巡河人員接收并執(zhí)行巡河任務(wù)，在巡河過程中發(fā)現(xiàn)并發(fā)起涉河事件；無人機(jī)巡河過程中，系統(tǒng)通過智能分析發(fā)現(xiàn)問題，工作人員發(fā)起涉河事件；系統(tǒng)通過高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)視頻分析發(fā)現(xiàn)問題，工作人員發(fā)起涉河事件。

由發(fā)現(xiàn)涉河事件的人員將情況報(bào)告給同級(jí)的河長辦，同級(jí)河長辦分析接收的涉河事件并根據(jù)具體情況做如下處理：對(duì)于重大涉河事件，需上報(bào)給上一級(jí)的河長辦；對(duì)于較大涉河事件，需將事件信息提交給事件相關(guān)河段的本級(jí)河長；對(duì)于一般涉河事件，影響較小，交給本級(jí)河長辦相關(guān)部門處理。各級(jí)河長接收河長辦流轉(zhuǎn)的涉河事件，對(duì)于跨下一級(jí)多個(gè)河段事件，需召開本級(jí)及下一級(jí)河長會(huì)商承辦；對(duì)于本級(jí)河流較大事件，需召集本級(jí)所有河長會(huì)商承辦，并對(duì)涉河事件進(jìn)行督辦。

4.3.3 數(shù)據(jù)上報(bào)流程

系統(tǒng)預(yù)設(shè)了塔里木河流域全面推行河湖長制工作進(jìn)展情況表，各級(jí)河長辦全面推行河湖長制工作進(jìn)展情況表、河長巡河情況統(tǒng)計(jì)表。系統(tǒng)支持逐級(jí)上報(bào)、逐級(jí)審核的業(yè)務(wù)流程，如圖2所示。

4.3.4 業(yè)務(wù)流程靈活配置

除上述專項(xiàng)任務(wù)聯(lián)動(dòng)流程、涉河事件處理與流轉(zhuǎn)流程、數(shù)據(jù)上報(bào)流程外，系統(tǒng)支持用戶根據(jù)需求自行配置業(yè)務(wù)流程，采取圖標(biāo)拖動(dòng)的方式，無需寫代碼開發(fā)。

4.4 信息流程

根據(jù)上述信息類型及來源分析，本系統(tǒng)主要信息流程記述如下。

（1）專項(xiàng)任務(wù)處理信息流程，如圖3所示。

圖3 專職任務(wù)處理信息流程

（2）涉河事件處理信息流程，如圖4所示。

圖4 涉河事件處理信息流程

（3）監(jiān)測資料異常預(yù)警信息流程，如圖5所示。

圖5 監(jiān)測資料異常預(yù)警信息流程

（4）信息服務(wù)信息流程，如圖6所示。

圖6 信息服務(wù)信息流程

5 結(jié)語

塔里木河的特殊性，使得塔里木河河湖長制管理系統(tǒng)面臨諸多難題。經(jīng)過分析探討，提出充分利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、無人機(jī)、高空遠(yuǎn)距重載云臺(tái)、智能視頻識(shí)別等新技術(shù)，在充分利用塔里木河流域管理局及相關(guān)部門現(xiàn)有信息化資源的基礎(chǔ)上，開發(fā)建設(shè)塔里木河河湖長制管理信息系統(tǒng)，為各級(jí)河湖長、各級(jí)河湖長辦、巡河員及社會(huì)公眾提供統(tǒng)一綜合服務(wù)管理，促進(jìn)各級(jí)河湖長和河湖長辦管理工作高效，提高河湖管理水平。