山东省智慧水利建设的认识与思考

葛召华

（山东省水利综合事业服务中心，山东 济南 250013）

0 引言

当前，新一代信息技术与经济社会生活的深度融合，深刻改变着政府社会管理和公共服务的方式[1]。智慧水利是智慧社会建设的重要组成部分，是对传统水利信息化的一种升级和扩充。本研究在山东省已经开展的水利信息化建设基础上，依托大数据、物联网、人工智能等技术，探索提出山东省智慧水利建设的基本思路，为山东省智慧水利建设提供理论借鉴。

1 智慧水利发展现状

1.1 国内外智慧水利发展现状

信息化、智慧化已成为全球经济社会发展的显著特征。我国智慧化发展已具备了一定基础，进入了全方位、多层次推进的新阶段。大力推进智慧化发展，已成为我国经济社会发展新阶段重要而紧迫的战略任务[1]2。水利作为国民经济社会发展的重要领域，加快智慧水利建设步伐，也成为事关水利发展全局重大而紧迫的战略任务。

2018 年全国水利厅局长会议提出，智慧水利是水利现代化的重要标志，要全面加快智慧水利建设，大力推进水利科技创新[2]11。这标志着智慧水利建设正式摆上我国水利建设的重要议事日程。会议同时明确要求，要高层次推动智慧水利建设，高起点谋划智慧水利建设，高标准夯实智慧水利基础，高水平推进智慧水利实施[2]12。

1.2 山东省智慧水利发展现状

自 2012 年山东省启动“金水工程”项目以来，借助云计算、虚拟化、数据治理等手段，将基础计算、存储、数据及应用服务等资源进行了整合，实现了基础设施的云化管理，数据资源的一数一源和资源共享，以及各应用系统功能的模块化管理，初步形成全省水利数据中心体系[3]。山东省发布了《山东省水安全保障总体规划》和《山东省水利信息化“十三五”规划》，提出了以创新为动力，以需求为导向，以整合为手段，以应用为核心，以安全为保障，推进水利业务与信息技术深度融合，深化水利信息资源开发利用与共享，推动数字水利向智慧水利转变，以水利信息化、网络化和智能化带动水治理体系和能力现代化[4]。

目前，在落实国家、山东省大数据发展战略基础上，山东省探索大数据、云计算、人工智能在水利中的应用模式和方向[5]。在综合展示应用方面，建成了集综合值班、远程监测、智能分析、应急指挥、联席会议等功能于一体的智慧水利调度中心，同时实现了水利综合和各分项业务可视化展示，做到了实时掌握水利动态，形成监控、应急指挥、联合调度一体化综合指挥平台。在智慧河湖管理方面，围绕“管河、管人、管事”一体化目标，整合水文、环保、国土、农业等各类涉河湖数据，标绘了 8 228 条河、6 346 个湖库、岸线规划 7 万多条河湖长责任段，形成省、市、县、乡、村五级应用，河湖数据实时共享、涉河事件协同办理，为河湖精细化监管河合理开发保护提供全方位的信息和技术支撑。在大数据分析和智能应用方面，山东省开展水利大数据分析与智能应用项目建设，基本形成了“全、统、通”的山东水利大数据体系；建立了水利知识库，采集标准、专利、报告、资讯等各类互联网数据，与业务数据关联，初步实现了多源异构水利大数据的整合及智能分类；建立了水利知识图谱，应用人工智能技术对业务数据进行实体识别、实体链接、属性填充，并建立实体属性的集成，构建了水利工程和业务的知识图谱集，揭示了水利数据的来源与业务实体之间的关系；建立了水利智能推荐系统，应用人工智能深度学习技术，对用户行为、文本内容进行分析，构建和更新用户画像，提供智能化推荐服务。山东省形成了“鲁水智信”“热点图谱”“水利百科”等典型应用，在防汛、河长制、水资源等业务领域得到实际应用。

2 水利信息化与智慧水利的联系与区别

通过对智慧水利的研究，发现智慧水利并不是一个新生事物，它是在原有水利信息化建设的基础上，通过运用大量的物联网、云计算、大数据、移动互联、人工智能的高新技术，将原有以面向业务为核心转变为面向水利人需求为核心的信息化建设，将原有单一功能的业务系统，通过整合、协调、智能分析等构建面向不同需求的综合性应用系统。

因此，智慧水利与水利信息化建设既存在联系又有本质的区别，主要体现在：

1）水利信息化建设一般以单一的业务系统建设为主，为单一业务服务。传统水利信息化建设都是需要信息化帮助做什么，就去开发什么信息化系统。智慧水利要有大数据、人工智能的概念，要发挥智慧的作用，要从最初的水利信息化服务于水利工作，上升到智慧水利引领水利工作。

2）智慧水利建设应该是在传统水利信息化基础上，由为单一业务服务为主建设向以人为主服务建设转变，是在集成传统水利信息化建设基础上的一种升华。智慧水利应用数据整合、综合性应用、为人服务，要体现整合、融合、协同等理念。智慧水利的建设应该是根据大数据、人工智能推算出应该做什么，然后去做什么。

3）智慧水利建设不能抛弃传统水利信息化建设，是对传统水利信息化的一种升华，传统水利信息化是智慧水利的基础。智慧水利应以更先进的技术解决传统水利中遇到的一些难题。

山东省智慧水利建设是水利信息化发展的高级阶段，是实现山东水利现代化的关键，贯穿于防洪减灾、水资源配置、水环境保护与水管理服务等体系，具体体现为物联感知、互联互通、科学决策、智能管理。通过对雨情、水情、工情、旱情、墒情及管理等信息的采集，借助互联网（物联网）实现各类信息的全面共享与互联互通，利用大数据挖掘、仿真模拟、决策分析、人工智能、移动应用等技术实现防汛抗旱，水资源高效利用，水生态环境保护，以及智慧化水利行业管理服务等领域科学预测预警和评估决策辅助，从而全面提高水利精细化管理能力和水平，建设山东省智慧水利系统，对于提升对自然灾害、突发事件的应急决策能力，提升水利管理能力和现代化水平，推进水利从粗放管理向精细管理、从传统管理模式向现代管理模式转变，支撑和保障民生水利发展，具有十分重要的意义。

3 智慧水利建设

山东省传统水利信息化系统建设主要包括水利基础设施层、水利云数据中心、业务应用层、应用展示层等 4 个分层支持体系，以及安全保障、标准规范 2 个保障体系。

随着大数据、人工智能的高速发展，智慧水利建设对传统的信息化建设都提出来更高效、智能的解决方案。要使传统水利信息化达到智慧水利的高度，就要应用大数据、人工智能等技术对冰冷的和固化的水利信息系统赋予智慧化的大脑，称之为对其进行开智、赋能。

传统采集站网通过物联网、智慧感知、卫星遥感、无人机等技术进行赋能升级转变为智慧感知采集体系。

将水利基础资料文档同水利知识、互联网上的水利资讯等信息通过智能抓取，大数据挖掘分析等手段进行赋能升级形成面向全水利行业及社会的水利知识智库。

将传统水利数据中心只对结构化数据进行管理，通过大数据、云计算等技术进行赋能升级形成水利大数据一体化智能管理平台。

水利业务应用从传统的信息化到智慧水利应用共经历 5 个层次的演进，第 1 层次为水利各业务系统的应用，第 2 层次为水利空间数据的应用，第3 层次为水利视频的应用，第 4 层次为水利大数据的综合应用，第 5 层次为以人工智能引领水利大数据的智能应用。要想达到智慧水利的智能应用，就需要通过人工智能中的主题挖掘、知识图谱构建、用户画像、智能分类聚类、智能搜索、智能推荐、专家发现、决策支撑、智能预见等技术对其进行逐步赋能升级，以实现水利业务应用的智慧化。

通过对传统水利信息化不同层次的开智、赋能，山东智慧水利建设应在智慧的基础上规划总体框架，如图 1 所示。

图 1 智慧水利建设框架

山东省智慧水利建设紧紧围绕“十三五”水利改革发展目标任务，以互联网、大数据、云计算、物联网和人工智能等技术为支撑，构建智能化监测体系，推进水利业务与信息技术深度融合，深化水利信息资源开发利用与共享，在全省范围内建成协同智能的水利业务应用、有序共享的水利信息资源、集约完善的水利信息化基础设施、安全可控的水利信息化保障等体系，逐渐以面向业务为核心转变为以水利人需求为核心的信息化建设，形成较为完善的智慧化管理体系，推动数字水利向智慧水利转变，以水利信息化、网络化和智能化带动水治理体系和治理能力现代化。

4 结语

智慧水利是国家智慧社会建设中不可缺少的一部分，通过智能感知实现对基础数据的获取，通过智能服务对外提供各应用所需的软硬件及数据资源，通过智能分析为各类人提供所需的信息服务，通过智能展示使水利工作更好地服务社会。智慧水利建设是一个延续性、漫长的工程，不可能一蹴而就，需要在对原有水利信息化的赋能升级的基础上，将传统水利工程、业务的管理及信息化等进行的整合，融合与协同，并通过大数据、人工智能等先进技术对水利进行知识图谱的构建及按需构建不同的用户画像，最终才能实现为人、为社会所需服务的目标。