智慧水务标准规范体系研究与设计

蔡卫国

（湖州市水务集团有限公司，浙江 湖州 313000）

依托“水十条”环境治理政策，借助互联网技术，大力建设“智慧水务”，全面提升水务管理、服务质量已成为必然的趋势。近年来，北京、上海、广州、深圳等各大城市的水务管理机构相继推出了各自的智慧水务建设方案，随着智慧水务项目的建设，提高了企业的科技化运营水平和现代化服务水平。然而在智慧水务建设实践中，缺乏长期的数据积累和分析，依然存在部门信息孤岛、信息烟囱等现象，迫切需要构建一套与水务特色相符的完善化标准体系，规范系统建设，促进智慧水务建设的统一、协调，打造出可持续、可推广的智慧化水务管控模式，并为相关研究提供参考意见。

1 智慧水务标准规范体系建设现状分析

处在“互联网+”时代背景下，智慧水务信息化建设过程中开展了智慧海绵、智慧排水及智慧供水等项目，在水务资产数字化、应用场景数字化等方面获得了一定的成就，使水系统的综合管控质量得到了显著提升。就当前我国水务智慧化发展现状来看，所建立的一体化数据治理平台能够动态化地对数据进行汇集，并开展数据关联关系分析，成功打造出水旱灾害防御、水库管理及工单管理等应用场景，实现了数字城市水务设施、物力城市水务设备的有效衔接和集成。但现行智慧水务标准大多结合市政、信息化行业及水利等角度来限定技术要求规范，并没有从整体角度开展系统化的分析和研究，所以使智慧水务标准规范体系建设具有局限性、片面性，仍存在一定的问题，例如：业务无法有效融合、未实现数据共享等。在缺少统一的标准规范及设计的情况下，无法统一水务数据标准，导致数据质量较低，无法进行有效传输、共享，进而阻碍了业务的整合，使各类应用场景因技术壁垒而无法融通。

结合国家水利部、水务行业标准及城市税务局信息化标准规范，参考城市市场监督管理局域网、行业标准信息服务平台和国家标准全文公开系统搜集的数据，可以收集到智慧水务的相关标准规范。其中很多标准规范已不符合当前智慧水利要求形势和新技术，过于分散化，急需进行统筹规划和进一步的修订完善。

2 智慧水务标准体系总体框架

建设智慧水务的主要目标为：基于智慧化的感知、管理与决策，实现水务一体化，达到多方共赢的效果，并促进信息共享，促进资源利用效率的最大化，在保证智慧水务建设与城市整体发展战略布局相统一的前提下，对水务系统建设标准规范进行逐步优化，从而有效改善民生，提高政府水务管理决策水平，详见图1。

图1 智慧水务建设目标

结合智慧水务建设目标，应将其总体框架划分为四个层次。

2.1 立体感知层

鉴于水务管理监测范围广、对象多，智慧水务要依托食品智能分析技术，科学规划和构建几大核心自动感知及监控系统，包括：水生态、供水、水源、排水等，借助立体感知层来自动化、远程化的监管水务工程和相关设施，达到协同监督、感控水务业务的目的。在城市水务监测系统内，通过立体感知层下的水源监控体系，统一调配水源、再生水及应急水源，能够监测小流域、内城水系和生态廊道等处的水流量和水质。其中，洪水监测系统可以查看城市上蓄、中疏及下排的防洪状况，为防控格局的及时调整提供指导；排水监控系统由污水收集、处理两大体系组成；供水监控体系包括郊区、城区供水监控体系，将两大供水单元进行整合，形成立体化的供水格局。

2.2 信息处理层

智慧水务视频智能分析技术的关键在于信息处理层，能够利用水务云平台、云计算平台下的决策支持系统、并行水务数据挖掘技术，深度挖掘、分析大量水务数据，发挥智慧水务的信息搜集、运算、处理等功能。信息处理层中的数据处理与存储依赖于高性能计算及云存储，能够对立体感知层所搜集的多元耦合气象水文信息进行利用，开展大数据挖掘运算，逐步实施同化数据等操作，综合性处理、预测后台数据，推出水务智能管理预案，建立水务数据库、预案库等，使水务数据运用效率得到显著提升，避免信息孤岛状况的发生。信息处理层凭借其强大存储能力、共享平台、数据仓库等，有效共享了水务资源，保证了业务处理水平。

2.3 智能应用层

智慧水务框架体系的核心部分为智能应用层，其具备自动响应、制定事件处理方案两大功能。首先，开展智慧水务建设，设计者通常会对不同事件的应用模型进行组建，设置事务预案，确保智能应用层中的自动响应装置可以对达到标准要求的事件进行感知，进而利用云计算平台开展自动化分析、处理任务，给出最优的解决方案；其次，智能应用层也可以结合用户实际需求，模拟集成到水务管理信息系统中，对突发性水安全事故进行分布式诊断，参考生态需水、水量水质及水生态等多方面的状况制定专业模型，对水安全事件特征、事故影响范围和演变规律进行自动分析，借助虚拟现实及可视化技术全方位的呈现事故。电子终端可以对预警信息进行发布，制定出处理方案，辅助水务管理部门开展决策制定、跟踪管理工作。

2.4 支撑保障层

智慧水务的支撑保障层是实现水务信息快速并行运算、智能信息高效处理的基础，为城市水务实时性管控工作的开展提供了便利，同时还可以为用户提供接口，大大提升了智慧水务建设的管理及组织协调效率。

3 智慧水务标准规范体系构建设计

在设计智慧水务标准规范体系的过程中，应深入研究国家、省市新型智慧城市的建设需求，参考智慧水利标准，根据水务感知对象、业务类型等，促进智慧水务的业务融合、数据共享。智慧水务标准规范体系的基本设计思路为根据《标准体系构建原则和要求》，对基于信息服务序列（对信息进行搜集、加工、存储、访问、应用等）、项目管理序列（项目的立项、建设、验收及维护等）分别进行构建，与国家《水利技术标准体系表》下的水利信息化内容相衔接，结合城市实际进行调整，确保标准规范体系设计的协调性、系统性及实用性。智慧水务标准规范体系主要涵盖七大信息化服务关键环节，分别是基础通用、分类编码、监测感知、传输交换、数据存储、数据治理、应用支撑和业务应用，两大项目管理阶段，包括建设管理、运行维护。

3.1 基础通用

智慧水务标准规范体系中的水利信息化术语、信息系统初步设计报告、项目建议书及可行性研究报告及智慧城市公共信息及服务平台等都属于基础通用类标准规范，在整个水务智慧化建设过程中都发挥着重要作用。应在基础通用中对智慧水务的技术词汇、属于及建设总体要求、建设导则等进行细化，限定建设方式、提供服务，以此来明确智慧水务概念。

3.2 分类编码

智慧水务标准规范体系中分类编码主要指的是水务对象分类及编码标准、水务信息分类及编码标准两大内容。其中，前者为建立智慧水务大数据中心的基础，需要针对水务对象的特点、属性，统一化地对编码规制、水务编码进行研制，推出编码总则、编码规范等内容；后者为智慧水务业务应用层功能发挥的前提，要求统一对水生态、水资源、水工程进行分类及编码。分类编码标准可以使智慧水务信息语义更加清晰化，能够使数据目录更加规范化，可为数据信息共享提供保障，实现水务资产物、码的一一对应。

3.3 监测感知

智慧水务监测感知标准指的是为水务大数据物联感知站点、监测技术和设备提供标准规范，需要结合当前水务工作现状、监测感知现行标准，对感知点的建设指南、工程安全监测和水质等标准进行完善，做到统一数据采集标准，集中监测感知站点。具体需要对水务物联感知站点建设标准、水利工程安全监测自动化采集标准及污水处理设施水质实时监控技术导则等内容进行补充。

3.4 传输交换

智慧水务智能感知层的建设依赖于传输交换，主要涵盖数据交换规约、数据传输规约、水务数据在各类平台及系统的共享规约、物联感知设备传输规范等内容。要想对数据交换过程进行规范，需要对水务码应用接入标准、感知数据传输及接入标准进行完善，使水务对象编码、场景可以实现有效接入。

3.5 数据资源

智慧水务标准规范体系中的数据资源标准指的是数据加工、存储、治理及服务等方面的规范。其中，数据存储涉及基础库表结构规范、元数据管理标准规范、监测库表结构规范等内容，通过对数据库的库表结构、数据标识、数据库建设及管理标准进行统一，能够促进数据共享；数据治理标准要求对数据的汇集、治理、管理标准进行设定，使数据治理环节、平台应用工具等进行规范，发挥各类数据的价值和作用。

3.6 应用支撑

智慧水务标准规范体系中的应用支撑标准能够对平台技术规范进行规定，需要对综合监测平台、接入认证规范、服务设计规范、建设基本要求等多方面的内容进行补充，明确应用系统建设指南、图示表达等标准规范，依靠智慧水务应用图示表达、系统建设指南和水务食品监控系统技术规范来促进业务协同。

3.7 业务应用

业务应用标准包括信息产品服务规范、图示表达规范两大内容，前者需要规范水务基础信息、空间要素及监测分析等信息化图示，对系统建设风格、控件模式进行限定，保证智慧水务信息化系统结构和语义的统一性；后者应规范不同种类水务信息产品的服务类型、管理标准、服务注册及服务形式等内容，明确标准化组件，助力智慧水务应用系统的构建。

3.8 建设管理

智慧水务标准规范体系中的建设管理包括发展目标、总体框架、基本原则等内容，需要对建设过程中的具体模式、任务、要求、责任分工等进行细化，并明确项目前期、中期和后期的建设技术规范，对各类系统的高质量建设提供可行性较强的规范指引，将全市所有智慧水务项目进行整合，保证水务业务间的有效联通和协同。

3.9 运行维护

运行维护标准主要指的是针对智慧水务建设过程中和后期不同设施、业务正常运行和开展所需的运行维护标准规范，对网络安全运行和维护具有重要意义，能够有效解决运行资源利用率不高、业务效率低等问题。运行维护标准需要对音视频会议、工程养护、网络安全及感知运维等标准规范进行补充，规定出水务网络安全建设及运营实施规范、水务物联感知运维管理导则、水利工程巡检标准等具体标准内容，程序化、规范化的落实各项水务监管工作。

4 结语

智慧水务标准规范体系是整合水务资源、共享数据的关键，结合国标、行标和城市水务需求，设计完善的智慧水务标准规范体系，能够更好地指导智慧水务管理平台的构建，为预测预报、工程调度、决策指挥提供有力支撑，促使传统经验决策向科学决策转变，形成“用数据管理、用模型决策”的工作机制，推进智慧水务标准化建设进程，支撑水务治理体系和城市治理能力现代化，为相关智慧水务、智慧水务标准的开展提供可靠、真实的参考。