智慧水利建设新思路

文｜王文佳 张若舟 王涵犀

20世纪90年代，随着空间技术、信息技术、网络通信技术等的发展，我国水利信息化建设也开始起步，并在“九五”时期启动了“金水工程”，初步形成了信息化水文基础数据，并逐步实现全国流域机构的水情信息互联。水利信息化的大规模建设与发展主要是“十五”、“十一五”和“十二五”3个五年阶段。到目前为止，已经形成了相对完整的水利信息化综合体系。总之，水利信息化已经从推进基础设施建设和基本业务应用进入到“全面渗透、深度融合、加速创新、转型发展”的新阶段。

智慧水利建设思路

智慧水利整体建设思路是充分利用“十五”“十一五”“十二五”期间的信息化建设成果，按照“深度融合、全面共享”的指导思想，利用现代先进的系统分析、远程遥测技术、计算机通信及网络技术、数据库技术、地理信息技术和现代水利专业模型，建立和完善以供、用、排水计量设施为基础、通讯系统为保障、计算机网络系统为依托、决策支持系统为核心的智慧水利信息管理系统，实现数据采集自动化、信息发布网络化、应急管理数字化、信息处理实时化、预报决策智能化、指挥会商可视化的目标，全面提高监控、预警和管理能力，有效提高水利管理信息化和自动化水平，为水生态文明建设提供基础数据和决策支持。

图1 智慧水利总体架构

智慧水利总体架构

奥特美克智慧水利云平台总体架构设计从水利信息化建设现状出发，充分考虑当地水行政主管部门、当地企业以及社会公众在水安全、水资源以及水生态环境监测、闸门泵站控制、防汛抗旱预警、突发事件应急响应等多方面的监测预警和控制需求，智慧水利云平台与现场自动监控系统、防洪警报控制系统、农村饮水安全管理站中心系统以及城市自来水厂安全生产系统等现有信息化系统的集成需求以及“智慧水利”与“智慧城市”整个项目各个板块以及上级水行政主管部门的接口需求，体现整体性和协调性，形成集信息采集监测监控层，基础设施层、数据中心层、支撑平台层、资源整合层以及业务应用层为一体的六层架构。

采集监测监控体系是整个智慧水利平台的数据来源，通过新建和整合现有监测监控体系实现对河流湖泊、水资源管理、水利工程运行管理、水生态环境的全面感知；基础设施层是平台构建的基础，按照高性能、大容量、可扩充的要求，打造由虚拟化和虚拟化适配层共同构成的网络资源、计算资源和存储资源供需动态平衡的基础设施平台；充分利用智慧城市大数据平台，构建智慧水利平台数据模型，通过对各项监测数据以及业务数据的梳理整合，形成包含河湖管理、水利工程、水生态环境等数据库在内的水利数据中心；支撑平台层由业务应用支撑、技术应用支撑以及流程应用支撑构成，主要为资源整合层和业务应用层提供环境和技术支持，实现统一地图服务、统一报表服务、统一用户管理、统一数据交换以及统一授权认证，有助于智慧水利平台的快速开发与迭代；资源整合层是整合存量数据资源、水利业务系统以及其他涉水相关部门资源，充分利用现有信息化建设成果，发挥存量资源价值；业务应用层为防汛抗旱、水资源管理和保护、供排水管理、灌区自动化管理、河道综合管理以及水利工程运行调度等提供全面支撑和技术保障。安全保障体系和相关标准规范作为建设整个智慧水利平台的前提，贯穿所有的平台和应用，在整个框架体系中起到支撑作用，保障智慧水利平台的安全稳定运行。

智慧水利建设内容

1、构建集约完善的监测体系

监测体系建设是智慧水利的重要内容之一，是整个系统的重要信息来源。科学地布设监测网络，合理设置监测站点等，对信息采集与传输基础设施设备进行改造和建设，采用信息自动采集、人工采集与外部收集相结合的方式，逐步提高信息采集、传输、处理的自动化水平，扩大信息采集的范围，提高信息采集的精度和传输的时效性，形成较为完善的信息采集与传输体系，为智慧水利管理工作提供更好、更准确的信息支撑和服务。

根据整合资源、信息充分共享、避免重复建设的原则，以物联网监测感知为基础，通过对区域内的河流、水库等水利工程和水利设施基本信息的采集，主要实现对水位、流量、流速等各类信息的自动化监测和人工监测。建成水资源数量与质量、供水与用水、排污与环境相结合的统一监测网络体系。

图2 水利信息资源体系整合路径

2、建立有序共享的信息资源体系

通过对现有水利资源数据的共享和整合，包括基础对象数据、业务应用数据、专题应用数据以及元数据等，建设有序共享的信息资源体系，逐步形成多元化采集、主体化汇聚和知识化分析的大数据能力，基本建成水利大数据。

水利数据中心通过“数据逻辑关系库”“数据物理存储库”和“数据交换库”的建设，对涉水数据进行统一、有效的交换和存储管理。对于已建信息系统，保留系统现有功能、部署方式、数据存储及使用方式，通过“数据逻辑关系库”与现有系统建立数据逻辑关系，实现系统间以及系统与平台间的数据交换、存储功能；对于在建和未建系统，通过制定数据中心的统一数据规范，实现系统数据无障碍接入，对新建系统数据统一进行物理和逻辑管理；数据中心通过“数据物理存储库”和“数据交换库”的数据交换，实现与住建、环保、国土、气象等相关部门的涉水数据的交换。

3、建设协同智能的水利业务应用体系

建成水利综合信息管理系统，实现统一用户认证，统一数据库，统一平台，深化各业务系统功能，促进业务协同，着重加强水利综合决策，提升水利公共服务。水利业务应用体系建设包括防汛抗旱指挥、水资源管理、水利工程管理、水生态环境管理、农村水利管理、水利电子政务及公共服务等方面，通过模型分析计算、数据挖掘分析处理、预测预报等智慧化作业，并借助各类先进的信息技术构建专业的业务应用系统，提升对基础水务信息的处理和管理能力，实现“云端部署、网络连接、终端应用”的“云+网+端”水利业务应用新模式。

图3 智慧运维平台结构图

4、组建高效便捷的水利业务运维体系

采用互联网+、专家决策和大数据等信息化技术组建智慧运维体系，从系统、设备、人员以及物资等多个方面提供全方位多层次的自动检修、自动预警和自动维护服务。智慧运维体系包含自动化系统健康状态监测、维护人员和物资管理、运维决策支持3个子系统，3个系统均在线运行，自动监测多个正在运行的水利自动化系统的软件，软件可以现场安装运行，也可以实现互联网远程云服务，属于可设置和配置的通用软件。

5、建成安全可控的水利网络安全体系

为保障整个系统和网络的安全和稳定，系统采取了全方位和多层次的安全防范体系，包括物理层安全、网络层安全、系统层安全、应用层安全、数据层安全和安全管理。

在物理层方面，依托智慧城市云平台，为整个网络架构设立了专用机房，配置了良好的机房环境和完善的保障设备，确保硬件环境的安全；在网络层方面，水利局配置了防火墙，将内部行政办公网和业务工作专网和外部互联网隔离，避免受到互联网的网络攻击；在系统层方面，水利局对网络内使用的操作系统，及时安装系统安全补丁、定期升级和优化操作系统，设定系统访问权限、安装防病毒软件，确保操作系统的稳定与安全；在应用层方面，办公网、业务专网和公众网均采用授权方式，根据用户身份设置不同的使用权限和访问控制，防止人员操作失误而造成网络故障；在数据层方面，整个资源数据库采用自动备份方式建立备份作业，防止数据丢失；在安全管理方面，建设和完善各种规章制度，强化网络信息安全和应对网络安全突发事件。

智慧水利是一项跨区域、跨部门、跨业务、跨学科的系统工程，推动智慧水利的建设不仅需要政府主导，也需要涉水企事业单位和社会公众的积极参与。只有充分调研明确不同用户的需求，发挥用户本身的能动性，智慧水利系统才能够真正建起来，用起来，转起来。