智慧水务平台系统的构建及关键技术分析

陈琥

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430014）

早在2008年，人类就提出了“智慧地球”概念，随着信息化时代的深入发展，云计算、大数据和物联网等高新技术不断更新，其应用范围愈来愈广，越来越多的国家开始对水、电、气等公共服务资源进行信息化和数字化建设管理，努力改善城镇居民生活条件，合理分配水电气等资源。我国是水资源极为紧张的国家之一，如何高效科学地对短缺水资源进行管理分配是我国水务行业的一大痛点。对此，近年来，信息化和数字化的概念与智慧地球概念，催生出了智慧水务的理念。智慧水务云平台不仅整合了城市的各类资源，加快了智慧型城市建设，也可提升水务行业的综合竞争力，降低成本，大大减少水资费浪费现象，同时提高城市对供水突发事件的应对能力。

1 智慧水务平台建设的目标

智慧水务是一种以水务信息系统为基础，结合传感器技术、网络和移动系统构建的智能水务管理系统。智慧水务平台建设应注重水务工作中的信息化思维逻辑，通过对思维的层次解构与系统分析，构建水务信息化思维模型，其模型思维模型如图1所示。

图1 水务信息化思维模型

对智慧水务平台建设目标进行细化包括以下几个内容：首先是协同化管理，对城市给排水、水资源保护与利用、防洪防涝等业务进行统一协同管理；其次，实时监控水资源水质、供水管路系统运营、城市用水状况等信息，以便决策者及时根据实际情况合理调配资源；最后，通过互联网技术构建门户平台，方便社会公众在线上查询水务信息，享受线上服务，提升服务水平及水务工作效率，并能通过信息统计为水务业务发展提供参考和建议。

2 智慧水务平台系统的构建

2.1 系统平台构成

智慧水务平台作为综合性系统平台，除包含水务日常资源数据外，还包括资源管理、政务管理、应急指挥以及智能决策等相关系统，同时，其规章制度和技术标准规范体系也较为完善。智慧水务平台总体框架如图2所示。

图2 智慧水务平台总体框架图

一般来说，智慧水务平台系统由6个互相关联、结构分明的层次构成：

（1）基础设施层：主要是系统基础设施以及相关软件设施和硬件设备；

（2）数据层：高度数字化的系统核心，以数据存储和处理为主，同时，实现了系统内外数据的交换与共享；

（3）服务支撑层：通过整合用户和服务相关信息，为水务系统信息化建设提供支持；

（4）集成层：对接和整合平台现有信息系统，构建标准化信息系统；

（5）应用层：通过人机交互实现信息交流和二次开发等应用功能；

（6）业务展现层：负责展现业务系统功能，展现方式主要采用移动端和PC端等。

2.2 系统平台建设内容

通过智慧水务平台总体框架可知，智慧水务的主要建设主要分为三部分：整体架构、分系统板块及综合监管平台。

整体架构由五部分组成，首先是可连接水务检测设备与人工部分的智能感知网，它能及时准确地传输实时数据，完善信息采集功能；其次是能整合、存储和管理各系统及管理部门的各类数据，同时对所有数据进行实时调用、分析和计算的数据中心库。此外该架构在之前技术基础上构建了综合性服务平台，负责对全系统对数据的整合和处理；另外，为更好地使物联网、云计算和水务信息进行有效整合，提升水务部分的协同作战能力和决策支撑能力，系统中建设了相应的业务应用体系；最后基于国家、行业已有标准，结合实际情况编制了新的技术规范。分系统板块由业务管理、运营管理和辅助决策组成，主要内容由水务全程的职能部门、协调调度系统和风险评估。综合监督平台是在已建成的信息化资源基础上，基于数据访问权限面向各级用户进行监督交流，辅助领导决策并提高智慧水务业务管理水平。

3 智慧水务平台系统的关键技术

3.1 物联网

物联网技术在智慧水务中主要用于水务信息和水资源管理等方面。在物联网技术帮助下，可对水务信息进行实时监控和动态采集，同时为智慧水务在技术方面提供了强有力的支撑。此外，物联网还促使移动通信技术、传感器等的融合，推动了智慧水务在国家、流域、省三级的网络建设，使智慧水务真正迈向智能化。

3.2 三维可视化仿真技术

智慧水务中的三维可视化仿真技术是对传统水务业务的巨大改善，通过该技术能将水务现场以三维方式呈现出来，实现现场信息的空间化和立体化传输，使城市给排水、防汛抗旱和水土保持监测等业务更加方便、快捷和准确。

3.3 云技术

云计算是智慧水务建设的重要推动力，是实现各单位信息共享和业务协作的技术基础。通过云计算可以将各个业务部门的服务器进行连接，整合资源并及时传输到水利部门，也能提升水利机房设备计算能力，降低运营成本。同时，云计算可承载更多信息，对各部门所需信息进行针对性处理，并促使智慧水务平台系统建设迈向标准化、模块化与规范化。

3.4 智能感知技术

智能感知技术是智慧水务系统平台构建的基础技术之一。通过该技术，可以使用多种灵敏探测仪和信息传感器对城市给排水、地表地下水以及节水等信息进行即时检测、收集和传输，为决策者实时提供一手资料，及时做出决议，最终通过智慧水务平台实现人类、自然和系统平台的有效连通。

4 系统实际应用

在“大数据”时代，智慧水务通过及时收集、整合、传输数据的功能已成为城市现代化和数字化的重要组成部分，许多城市越来越重视这一平台系统，有的城市甚至已经开始进行建设和试运营。比如，上海为提高水务系统的管理水平，对资源进行集约整合，在智慧城市的基础上进行智能水网建设；北京基于建设世界城市的目标，将智慧水务作为智慧城市的重要支撑之一，并制定了相关发展目标；郑州市智慧水务系统已开始运营，取得了良好的效果。这表明智慧水务将是未来水资源科学发展的新方向。

5 结语

智慧水务平台系统随着信息化程度的加大已成为加强水务管理的必然措施，同时也是智慧城市建设的重要支撑之一。在加快城市水务、城市管理和城市运营数字化进程的基础上加强水务要素数字化和运营信息数据化，推广智慧水务平台系统建设已成为各个城市的共识。但同时，我们必须意识到我国智慧水务仍处于初级阶段，仍有较多不足亟需改善。未来，在大力发展物联网、三维可视化仿真技术、云技术和智能感知技术的同时，必须紧跟时代步伐，结合国家新的发展理念，结合我国水资源分布特点和各区域水资源需求特点等因素，统筹长江、黄河以及各河流区域，因地制宜，充分考虑各地区水资源分布与需求，建设具有较好的差异性和合理性的评价体系。在综合系统性、科学性、稳定性和交叉性的原则上，脚踏实地推动水务行业由信息化向智慧化稳步推进。