高新区智慧水利系统设计

徐俊 中铁水利水电规划设计集团有限公司 江西省南昌市 330029

扶赛学 彭泽县水利局 江西省九江市彭泽县 332700

0 前言

智慧水利就是利用互联网、云计算、GIS等先进技术，提高水利部门的管理效率和社会服务水平，推动水利行业从工程水利向现代水利转变，逐步实现“信息技术标准化、信息采集自动化、信息传输网络化、信息管理集成化、业务处理智能化、政务办公电子化”。实现水利设施的智慧化管理和运行，为社会公众创造更美好的生活，促进人水的和谐、水利的可持续发展。

1 概述

智慧水利建设是重要的民生工程，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，经过多年信息化建设，特别是党的十八大以来通过智慧水利建设，全区信息水利态势初步形成，带动基础设施水网加快升级、调控能力持续提高、管理效率大幅提升。积极探索水治理体系和治理能力现代化的新路径，以信息化驱动转型升级正在成为水利改革发展的主旋律[1]。

2 总体框架设计

根据高新区智慧水利总体目标，面向高新区水利智能化需求，以感知通讯网为基础，以“一朵云一平台一应用体系”为核心，以网络安全和标准规范为保障，高新区智慧水利总体框架图见图1。

图1 智慧水利总体框架

2.1 感知通讯网

建设水利智能感知体系和水利通讯体系。感知网络充分利用卫星定位、遥感影像、地理信息系统、无线传输等信息技术，将各类水利工程精确定位信息和实时水信息自动采集汇集，编织一张集全区水雨情、墒情、山洪灾害、气象、工情、水质监测、取水用水、入河排污、河湖管理、饮水安全、河道执法、水土保持等相关信息的智慧水利信息感知网络。

2.2 水利云

充分融合共享电子政务云、公有云等多种云平台，结合自建云服务平台的方式，建设面向县（市、区）各级水利系统部门服务的“高新区水利云”，提供具备集约化、弹性和安全可靠的计算和存储资源，探索公共服务平台及组件开发，为上层数据应用提供基础支撑[2]。

2.3 能力平台

能力平台主要为上层智慧应用提供数据服务、模型算法、应用支撑以及水利网格化支撑。

数据服务和模型算法主要实现数据的标准化和数据质量提升，实现数据分层，支撑上层应用系统不断创新。应用支撑及水利网格化支撑主要构建上层应用的公共模块，为上层应用提供基础的集成环境，实现用户管理、工作流管理、信息集成、融合分析、规则引擎等开发利用和能力输出。

2.4 智慧应用

结合“水利工程补短板、水利行业强监管”的指导思想，着重提供洪水、干旱、水工程安全运行、水工程建设、水资源开发利用、城乡供水、节水、江河湖泊、水土保持及电子政务应用及服务，实现政府监管精细化、江河调度协同化、工程运行自动化、应急处置实时化、公共服务便捷化。全面实现高新区的水利应用智慧化[3]。

3 业务系统设计

依据“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”十六字治水方针，围绕“水灾害、水资源、水环境、水生态”四大水问题，着重分析洪水、干旱、水工程安全运行、水工程建设、水资源开发利用、城乡供水、节水、江河湖泊、水土流失等水利业务需求。其具体业务系统建设内容如下：

3.1 防汛抗旱业务

（1）预测预报。全面提升预测预报能力，建立分布式洪水预报体系。

（2）水利工程调度。构建电子化的洪水调度方案，建立影响预评估机制，构建历史典型洪水事件情景库，完善会商平台。

（3）应急抢险技术支撑。建设水利工程抢险情景库，完善抢险现场信息采集能力。

（4）信息统一展示功能。在水利一张图的基础上，利用GIS、三维、VR、BIM等表现手段整合业务功能[4]。

（5）社会公众服务功能。丰富洪水业务的公共服务手段，拓展水旱灾害预警预报发布广度，发掘预警预报信息深度，实现汛情、灾情、险情的精准化推送，使社会公众及时了解防汛工作最新动向，全面提升各级机构和人员的防灾减灾能力。

（6）综合旱情分析。提供不同时间尺度的旱情综合监测评估产品查询，展示方式包括分布图、数据表等。提供气象部门、水文部门和遥感等各类干旱监测成果进行展示与查询。

（7）分级预警。基于WEB和GIS平台，实时监控江河湖库及地下水水位（流量）变化，当水位下降或流量减少至不同旱警水位（流量）时，及时发布水文干旱预警[5]。

（8）统计分析。按照河流水系、行政区划等统计分析江河湖库及地下水干旱预警情况，为抗旱决策提供技术支撑。

3.2 水利工程建设业务

◎规划计划：建立水利专项规划库、水利项目前期工作库、水利工程建设投资计划执行库等各类基础数据库。

◎建设管理：对于具备条件的项目推动实现建筑信息模型（BIM）在线演示和施工现场实时在线视频监控等可视化应用，实现项目建设全过程、全方位、信息化、动态化监管和数据共享。在整合已有项目数据库基础上，进一步健全项目信息指标，完善勘察、设计、施工、监理、招标代理、质量检测等各参建单位信息，推动项目信息全面公开，并接受社会监督。

◎质量监管和稽查：对质量监督人员、稽察人员进行考核管理；对质量监督和稽察留存的取证原始材料、工作底稿、工作报告、整改意见通知等材料实时进行上传与调取；建立质量监督和稽察信息台账和电子档案。

3.3 水利工程安全运行业务

（1）基础数据统计分析汇总：对水库大坝水闸堤防等基础信息进行统计分析，可信息查询、数据统计、信息维护。

（2）安全管理监督：为各级用户提供水库大坝水闸堤防等安全全过程业务精细化动态管理。

（4）安全监测管理分析预警：通过收集工程巡视检查信息、安全监测信息并进行智能甄别，以此进行工程安全智能分析与评价、大坝安全水闸堤防等智能预警：工程安全全面感知、信息智能甄别、安全智能分析与评价、大坝安全智能预警、基于大数据和人工智能的工程险情自动诊断。

（5）应急决策支持：通过应急监测设备快速掌握水库大坝水闸堤防等当前数据，技术支撑机构快速调取历史数据，利用信息化手段和专家会商支撑实现大坝安全水闸堤防等的快速分析，提供应急处置建议。

3.4 水资源开发利用业务

◎透彻感知：利用地面监测、卫星遥感、视频监控等感知手段，对自然-社会二元水循环的全部环节、全部过程进行感知。

◎互联全息视图：将感知的水资源信息和业务需要采集的数据，以及跨部门跨行业共享的数据，进行全面互联，形成由水利政务网、互联网、物联网等构成的一张网。

◎状态多维诊断：构建水资源报（预）警指标体系，建立报（预）警标准，确定水资源预警分区，对于异常状态及时发布预警。

◎动态预测评价：完善水量预测、水质预测和水资源需求预测。为适应水资源调配需要，增强水资源配置合理性，开发水资源动态评价模型，满足来水和用水动态的分析预估[6]。

3.5 城乡供水业务

全面提升在线监测能力，建设水资源大数据分析信息服务系统。对地表取水年许可取水量在100-300万m3之间和地下取水年许可取水量在20-50万m3以上的颁证取用水户进行在线监测；对重要江河湖泊水功能区的95%进行水质常规监测；水资源一级区饮用水水源地进行水质常规监测信息；地表水水源地的水质在线监测。重要省际河流省界断面进行水质常规监测。

3.6 节水业务

汇总和统计分析区域用水效率、行业用水效率，并进行监测统计分析以及用水效率评价。构建用水监测预警体系，实现对未实现用水监测、用水异常等用水单位的预警，实现对用水计划下达指标合理性的预警。

3.7 水土保持业务

（1）业务管理：利用信息化手段进行生产建设活动管理、水土流失治理、重点治理工程管理、动态监测统计与分析。

（2）流程管理：实现生产建设项目水土保持方案、水土流失综合治理实施方案在线申报、审核与审批。在共享自然资源部国土变更调查成果的基础上，自动识别并提醒生产建设扰动疑似违法违规行为，按权限和流程实现自动下发地方核查。

（3）决策支持：识别水土流失影响因子，共享相关数据，利用大数据、人工智能技术进行不同时段、年度、行政区域、特定区域的水土流失面积、强度计算。基于水土流失生态安全预警指标，智能判断并自动提示不同区域水土流失生态安全状况。

（4）应急管理：根据管理信息系统的基础信息数据，对重大水土流失灾害实时信息进行采集和分析。

（5）公众服务：浏览查询水行政主管部门公开和发布的各类水土保持信息。

3.8 电子政务

水利政务应用：主要围绕公众、政府的需要，优先发展业务协同、政务公开、监督监察三类业务，包括综合办公、水利规划计划、水利财务、水利人事劳动教育、水利信访、水利档案等行政资源管理系统和水利网上行政审批、水利政务公开等公众信息服务系统。

水利政务门户：政务门户是水利电子政务的展现界面，各应用系统和公开信息统一在门户上集中进行展现。

4 结束语

高新区智慧水利层次分明“一朵云两张网三个平台N个应用的六横两纵”为建设框架，数据采集层完成全面采集水文信息、水利工程信息、物联网信息及共享行业外的信息等。建设水利信息感知网，充分利用卫星定位、遥感影像、地理信息系统、无线传输等信息技术，实现水利信息采集自动化。基础设施层主要是作为水利信息数据的基础设施通过虚拟化等信息技术手段与高新区政务云形成一个有机整体，提供全区水利数据存储、计算、数据应用等功能与一体的高新区水利云。智慧应用层主要涵盖智慧水文、智慧水旱灾害防御、智慧水资源、智慧建管、智慧监管、智慧河湖、智慧水保、智慧灌区、智慧水政、智慧政务等各项业务应用。