一种城镇智慧水务体系结构

王卫峰　汤强

摘要：在以推动实现水务现代化为目标的前提下，围绕水务现代化建设，结合智慧城市的建设背景，明确智慧水务的基本内涵与和新特征，提出了一个包含水务监测体系、水务控制体系、水务数据中心、水务应用体系的一种城镇智慧水务体系结构，分析了其建设思路，阐述了智慧水务的发展战略以及实施途径。

关键词：智慧水务；体系结构；发展战略；实施途径

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）24-0169-03

One Wisdom Water Resources Architecture of Town

WANG Wei-feng1， TANG Qiang2

（1.Shihezi ZeZhong Water Supply Limited， Shihezi 832000， China；2. School of Economics and Management， Xidian University， Xian 710071， China）

Abstract： Under the objective of modernise water resources，surrounding the construction of modernise water resources，considering the constructionof wisdom city，expliciting the basic connotation and new features of wisdom water resources， raising a kind of wisdom water resources system structure of town which contains monitoring system， control system， data center， application system and analyzing the way of the construction of each system. Then，stating the development strategy and implement way of wisdom Water resources.

Key words： wisdom water resources； architecture； development strategy； implement way

1 概述

随着人口数量与资源之间的矛盾日益加剧，而且多数地区均开始出现严重的水资源短缺和水环境污染的问题，再加上现代化、信息化进程还远未完成，社会的发展与进步也越来越受到水资源问题的制约。许多国家都在试图回归人文、绿色发展的道路，例如阿姆斯特丹、首尔等一系列城市。而由于智慧城市、智慧地球的提出，智慧水务的概念也应运而生，并且在水务管理方面不断地探索实践。

在国内，很多城市已经相继开展了智慧水务的建设。例如江苏省无锡市实施的“感知太湖、智慧水利”项目，以物联网技术为辅导，对太湖水质、蓝藻、湖泛等一系列问题进行智能处理，可实现对运输车船等的智能调度以及对蓝藻的智能打捞，有效提升了蓝藻打捞、太湖治理的效率，无锡也因此成为全国水生态系统的典范。上海市提出了以应用为核心、需求为导向，紧紧围绕“环境、资源、安全”三位一体治水思路及上海“四个中心”建设来开展水务信息化建设，以此来建立一个更加智能的“智慧水网”，并且迎合“智慧城市”的概念，充分发挥体制改革的长处，推进业务网络化、智能化，使水务管理更加精细化，使服务更加快速、便捷。深圳水务按照“效益水务、民生水务、安全水务、低碳水务”总体目标，坚持“统一管理、统一建设、统一标准、统一规划”的要求，统筹规划信息化水务建设，从平台共享、数据开放以及网络建设等方面出发，积极推动智慧水务的发展。

国外在智慧水务方面，也开展了不断的实践。IBM在提出“智慧地球”[1]概念之后，在智慧水务方面进行了比较深入的探讨。IBM 将智慧水资源管理细分为图1所示三个步骤。

基于此，IBM也进行了实践。IBM 公司为了使哥伦比亚水务局的管理水务基础架构具有前瞻性，能够预先发现问题，把原来的被动响应问题变成了主动的预测， 并实现预先维护和优化流程，以延长设备使用时间，哥伦比亚水务局创建了一套系统，主要是进行智慧水资源的数据分析。后来IBM在美国加利福尼亚州的索诺玛地区，为了满足当地葡萄种植业对水资源环境的特殊要求，IBM 公司为此开发了一套具有多组织数据共享，可视化方式统一展示管网、事件和预警信息，可视化的管网和设备以及信息发布等众多功能的智慧水资源管理系统，从而实现了实时采集、及时发现问题、梳理管网顺序、优化调度以及跨部门的共享和促进协同。

2 智慧水务的体系结构

智慧水务的本质可以理解为，把信息技术与水务的管理相结合，整合多方面的资源，建立起平台共享、数据开放，并且跨行业协调管理，社会各界多方位参与，使水务管理变得智慧化、综合化，从而使城市水务进行规划变得更加精细、动态、灵活、高效，达到“智慧水务”的状态[2]。

2.1 智慧水务总体体系结构

根据信息技术的发展，以及为了迎合“智慧地球”的概念，可以将智慧水务的体系结构划分为一下几个方面，如图2所示：

监测体系、控制体系、数据资源体系以及应用体系，这四个体系相互支撑共同构成了智慧水务的体系结构。

2.2 智慧水务监测体系

监测体系主要应该包含四个部分，包括防汛、水资源、水环境和水生态管理。和传统的监测手段相比，智慧水务监测体系更应该借助科学技术的力量，例如利用一些新兴技术，比如遥感、卫星、物联网等，建立起智能的感知体系，以此来确保信息的互通和资源的共享，形成一体化的立体智能监测体系。

2.3 智慧水务控制体系

控制体系包含洪水、水源、供水、排水、生态河湖五类控制体系，涉及面比较广，需要多方面考虑。例如洪水，应该考虑一些主要的河流干道，；对于水源的控制，要实现相互补充，统一配置的理念，南水北调的工程就是一个体现；供水控制体系主要是指城市内部的供水控制体系，不仅与水源的控制息息相关也与排水系统息息相关。排水控制体系主要是针对城市污水的排放收集管制和处理体系，使其不要污染环境，可以多循环利用。生态河湖控制体系主要包含主要的生态廊道和一些比较典型的流域的管制。

2.4 智慧水务数据中心

水务数据中心的建立，对于实现智慧水务尤为重要，也是非常关键的一步，通过采用元数据库来结合数据资源目录的方式实现数据的标准化管理，并在现有综合库的基础上建设数据仓库，为分析、统计、决策等过程，来为智慧水务平台提供必要的数据支撑。建设水务信息的基础数据平台，形成形式多样、使用灵活方便快捷的资源共享服务系统，建立“一张图，一个库，一个平台”的理念。而我们把水务数据中心的建立分为两部分，资源体系建立和功能结构的实现。

2.4.1 智慧水务数据中心资源体系

如图3所示，本文把水务数据资源的数据类型划分为属性数据和空间数据两类数据。属性数据又可以分为结构数据和多媒体数据两类数据。结构数据是整个智慧水务数据资源的主体，它又可以分为监测、基础和业务等数据，这主要是依据更新频率的不同。这一套数据体系涵盖量非常全面，借此能够构建一套比较完整高效的水务数据资源体系。

2.4.2 智慧水务数据中心功能体系

图4智慧水务功能体系应考虑日常状态下和应急状态下两种情况，建立起来的智能服务系统是以资源体系为基本构建起来，包括智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置和智能控制七个循环阶段来进行，监管着防洪管理、水资源管理、水生态管理和水环境管理。

2.5 智慧水务应用体系

应用体系主要是面向公众、政府以及业务部门，强调的是服务对象，在智能水务底层结构建立完备之际，如何来与有关的服务对象进行打交道，这是应用体系需要解决的事情。这其中就需要三方面的相互配合，最直接的服务对象当然是公众，他们是享受服务的主体，他们的反映直接反馈着智能水务体系建立的良好与否，智能服务平台包含智能水务服务的各个方面，有智能水表、出行服务、缴费服务等一系列与生活息息相关的事情。而政府部门负责的则是智能水务管理平台，起的作用就是管理与调控，及时响应需求与问题，保证智能水务体系的正常运转，这其中包括建管、支持、审批等一系列的举措。而业务部门是直接与水资源打交道的相关部门，他们主要是对水资源的管理和调配工作，包括水资源管理、水生态管理以及水环境管理等方面。

经过上面的探讨，本文构建了一个智能水务的体系，包含水资源体系、控制体系、监管体系以及应用体系四大版块，这四大版块的相互协调，形成了一个完备的智能水务体系结构。

3 智慧水务的发展战略与实施途径

3.1 智慧水务的发展战略

智慧水务，在当今信息时代的背景下，既具有了科学发展水资源管理的新模式的色彩，也是水务管理现代化发展的新目标。智慧水务必须依靠而且要协调政府管理部门、水供应商、市民的多方的共同参与，利用新兴的技术来对水资源的管理实现控制更自动、服务更主动、感知更全面、管理更协调、决策更科学。本文认为智慧水务的发展战略应该有以下几点：

1）转变观念。时代的发展，水务的管理急需科学化决策、科学化应对水突发事件；智慧水务迎合了智慧城市、智慧地球的概念，引领水务管理，充分发挥智慧水务的优势。

2）领域协同。围绕社会公众，能够迎合社会公众需求，利用移动终端和互联网技术来实现为市民一站式涉水业务的服务，并且加强提高水务服务水平。

3）服务融合。实现多领域协同，达到资源共享和业务协同，协调多部门共同实现信息共享、业务协同、决策支持，对所有的涉水事务应急管理提供支撑，为公众提供更加温馨、快捷的服务，例如及时告知水利益相关者及社会各界水务的实施状况等一些即时信息。

4）公众参与。以平台共享和数据开放为宗旨，来实现公众参与、水供应商、管理部门三者的供应，让智慧水务的发展融入集体的力量，这样才能构建起一个更加协调、智能的智能水务体系。更重要的是，公众参与的模式，大大地减少了管理部门的成本，而且同时这也能够让公众享受到高质量、多样化的服务。

智慧水务的发展战略主要包含转变观念、领域协同、服务融合、公众参与四个方面，按照这样的战略进行，才回推动智慧水务的发展。

3.2 实施途径

1）统一原则

制定标准与规范，使工作更具有协调性，对问题处理的相关办法要逐步健全，并且采取有效处理措施，在一些关键技术上统一标准、框架，确保水务信息的互相联通，不断加强水资源的公用、共享，并且不断的整合各类水资源信息，充分发挥各种资源的作用和功能。建立起多个统一的原则，例如统计口径统一、技术标准统一、测量方法统一、共享程度统一，同一个云数据中心，同一个传输网络等各种统一的原则。

2）资源共享

以资源共享的为宗旨，来对信息基础设施进行建设和应用，特别是要以水务数据中心建为依托基础，在此之上来建立信息交换平台，需要联合水务部门，气象、国土、环保等各个来实现数据、服务等各方面资源的共享， 使防汛抗旱、水资源、水环境、水生态等涉水业务信息能够更加及时、准确、完整地传递，进而来提高水资源综合管理能力。实现资源的共享要满足一下三个条件：第一，水务系统内部信息资源最大程度地共享；第二，社会公众能够最大程度地接触公共信息；第三，实现资源优化配置、互相联通的信息、公开透明的政务，最大化的促进信息基础设施和应用的建设。

3）信息技术结合管理模式

物联网、云计算等的，为智慧水务的建设需要结合现代信息技术，例如物联网、云计算等高速发展的技术，利用这些先进的技术才能最大化的促进智慧水务的建设，使一些原本不可能的事情变为可能。例如感知内容全覆盖、采集信息全掌握、传输时间全天候、应用贯穿全过程。利用信息技术能使水务进行规划、设计和管理变得更为精细化和智能化，不仅改善了人类社会与自然的关系，而且改进了水务部门与政府、水供应商和社会公众之间的协调方式，提高了水资源管理和利用的明确性、高效性、灵活性和有效性

4 结语

智慧水务建设是水务发展的必要途径，它不但迎合了“智慧地球、智慧城市”的观念，而且也意味着水务管理的变革，推动了水资源科学发展的新模式的兴起。城镇智慧水务建设是智慧水务建设的基础，我们要向在此方面取得更好的进展，必须要在广泛借鉴国内外成功经验基础上，从我国水利发展的实际情况出发， 牢牢把握住各项关键因素，以信息技术结合实际环境明确智慧的指导智慧水务发展的正确进行。本文从智慧水务的体系结构以及发展战略和实施途径阐述了一种城市智慧水务的构想，在今后的研究中要具体到重点研究智慧水务实施的方案等。

参考文献：

[1] 张永民. 解读智慧地球与智慧城市[J]. 中国信息界，2010（10）：23-29.

[2] 北京市水务局. 北京市智慧水务顶层设计[S].北京：北京市水务局，2013.