从基层开始，推动“数字水利”向“智慧水利”转变

韩强兵

“智慧水利”是在水利信息化的基础上高度整合水利信息资源并加以开发利用，通过物联网技术、无线宽带、云计算等新兴技术与水利信息系统的结合，实现水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程运用和管理的效率和效能。“智慧水利”涵盖了水文、水质、水资源、供水、排水、防汛防涝等方面，是通过各种信息感测设备，测量雨量、水位、水量、水质等水利要素，通过无线终端设备和互联网进行信息传递，以实现信息智能化识别、定位、跟踪、监控、计算、管理、模拟、预测和管理。

基层智慧水利防汛抗旱方案的总体架构

基层智慧水利防汛抗旱方案是建立在國家防汛抗旱指挥系统的基础上，建成覆盖全基层水、工、旱情信息采集系统，提高防汛抗旱移动应急指挥能力，增强业务应用系统的信息处理能力，提高洪水预报精度和优化调度方案，强化旱情信息分析处理的能力，整合资源，扩展和提高异地会商能力，提高信息的安全保障水平，构建科学、高效、安全的省级防洪防旱决策支撑体系。基层防办业务应用系统将成为国家防汛抗旱指挥系统工程的重要组成部分，建设基层防办业务应用系统旨在构建一个产品化、标准化、接口规范化，可共享移植、灵活定制的业务应用系统。

安全架构方案

安全体系及安全管理服务系统主要包括用户应用系统、应用支撑平台、水利数据、数据汇集系统、网络通讯系统、信息采集系统等，可以完成决策支持系统、移动视频会商系统、防汛防旱移动查询系统等功能，如图1所示。

数据层构建

其系统按层次可以分为基础设施层、数据资源层、平台支撑层、业务应用层四个方面（如图2所示），其具体内容如下：

基础设施层，采用虚拟化技术对基础设施进行整合形成基础设施层（IAAS），提供宽带网络联通、泛在通信接入、弹性计算服务、按需存储空间。同时实现网络、通信和办公工具集成。

数据资源层，采用大数据技术对数据资源进行分析处理形成数据服务层（DAAS），为上层业务应用提供数据及其产品的接入、访问、管理等支撑。

平台支撑层，采用服务总线技术对平台进行集成形成平台支撑层（PAAS），为业务应用提供基础工具、一张图、大数据、移动应用、集中交换、开发框架和运行管理框架等平台服务。

业务应用层，采用多租户技术对软件进行集成形成业务应用层（SAAS），为最终用户提供零安装、零维护、体验好的web和移动应用服务。采用门户技术，提供单点登录、内容汇聚和个性化定制等Web门户服务，以及绑定登录、分类展示和用户设置等移动门户服务。

系统的五大功效亮点

为全面服务水利水务工作，建设门户子系统、防汛防旱子系统、水利工程管理系统、水资源管理子系统、供水管理子系统、农水管理子系统、移动巡查子系统等业务应用系统奠定基础，同时通过良好的架构设计与安全设计，确保信息的安全。此外，其安全体系及安全管理服务系统的构建具有如下几个功效：

防汛管理系统化

建立防汛管理系统、旱情信息查询服务系统，加强防汛与防旱工作信息化，提升与上级单位、县市防指成员单位的联动协同能力，提升管理效率。构建一个集可视化、数字化、信息化、智能化技术于一体的三维可视化系统，实现水利基础设施、实时雨水情、洪水演进三维模拟、三维街景等数据与基础地形的无缝结合，提供规范、高效、丰富的数据资源和功能。

信息采集自动化

建立视频监控系统、提升信息采集的自动化、智能化及时效性，服务业务管理。采用云GIS技术为一张图支撑系统保驾护航，实现对底层云GIS资源池的管理，它可将资源池中的底层资源自动快速地整合为云GIS站点提供给用户，而用户则能够在云GIS站点中搭建自己的业务系统。云GIS资源管理将复杂的云GIS实例生成、管理、监测等的步骤自动化完成，从而最大化降低用户对于云GIS平台的使用门槛和运维压力。

实时监控全面化

建立防汛防旱指挥调度中心，搭建会商系统，实现对水利枢纽工程实时监控、专家会商。当险情发生时，抢险人员可以通过移动采集模块，第一时间向系统提供照片、音频、视频、文字及GPS准确位置等信息。并且通过移动会商功能，参与汛情处理的相关讨论、提供相关意见。在应急抢险的过程中，也可以通过移动搜索模块，第一时间了解到汛情的变化。并且可通过移动社区的IM功能，与周边的抢险队员、总部的领导进行实时一对一沟通；通过移动社区视频监测的调用功能，了解到周围重点区域的情况，提高抢险效率。

业务管理机动化

建立移动图像应用平台、短信平台，形成固定与移动办公的协同交互体系，增强业务工作的机动性，提升水利水务的应急联动能力。通过水利地理信息一张图实现对雨、水、工、旱、灾和天气雷达数据的实时展现，在展示数据的获取设计上，采用分层展现、按视野区域展现的方式，对数据展示点进行压缩。同时通过服务端建立缓存点信息的机制，将数据点缓存起来，实现查询时的快速响应，避免浏览器过多的消耗请求资源。

灾情决策规范化

建设灾情统计系统、数据分析系统，深度挖掘数据资源中蕴含信息，提升数据资源在管理决策中的价值，并可以实现资源共享。水利行业数据不仅有结构化数据，还有监测视频、文档等大量非结构化数据。利用大数据分析平台从各种各样类型的巨量数据中快速获得有价值信息，为防汛抗旱、会商研判等提供大数据分析产品服务。同时对这些海量异构数据资源进行统计分析，通过即席查询、多维分析、交互式图表等各种形式对数据统计分析的结果与一张图数据进行整合和数据融合，为防汛抗旱指挥决策、会商研判等提供重要数据支撑。

基层智慧水利防汛抗旱方案构建原则及目的

基层智慧水利防汛抗旱方案的构建原则需要遵循：先易后难，由点到面；从近到远，小材大用；即时维修，定期保养；四是资源共享，全面覆盖；顾全大局，不断完善。

实现境内工程调度运行的信息采集自动化、运行监控网络化、分析处理智能化、决策支持科学化，可以全面提高工程调度运行的现代化管理水平。安全体系及安全管理服务系统实现遥控指挥，即使不出门，在办公室就可对水库、沟渠进行管理，水利部门通过物联网便知道哪片地需要灌溉，然后根据需求量进行供水。如果一个地方下了一场暴雨，在监控指挥室里，防汛部门就可以把各种情况、数据看得一清二楚，作出准确判断。一部手机就可以监控温室大棚，能实时查看远在千里之外的农作物生长情况，甚至实现给菜地浇水等功能。可以实现全方位，多环节，治水管水用水，提高农田灌溉率，实现农田灌溉高效化。在蓄水上保障提供充足水源；在通水上实现农田水网全覆盖；在节水方面，改变大水漫灌为精准喷滴灌，提高水资源利用率；在山洪灾害防治上，可以提前预防灾害发生，通过自动雨量站、自动水位遥测站、视频监测站、图像监测站等监控，及时掌握河流、湖泊、水库等水量变化情况，如果发现险情便可适时组织人群撤离危险期，大大减少人员伤亡和财产损失。

基层智慧水利的重点在于智能化，让系统管理充满智能自动管理，并且利用移动终端或平台可控性强，而非数字水利的信息堆集。因此，构建水利移动门户，积极推进水利业务应用移动化，有利于实现全国防汛抗旱指挥一盘棋。地市级智慧水利的构建是根基，只有进一步丰富网络安全信息获取渠道，强化监测手段，及时获取水利网络安全情报，完善水利网络安全信息通报机制，扩展覆盖到水利关键信息基础设施运行管理单位；同时，围绕资源整合共享，重点从统一用户管理、统一门户集成、统一数据交换、共享工作底图等方面推进国家防汛抗旱指挥系统工程项目建设进入良好发展阶段。

（作者单位：山西省晋城市水利勘测设计院）