水利信息网络平台框架设计初步研究

(1.四川省水利科学研究院，成都，610072；2.中国水利水电科学研究院，北京，100038)

1 引言

经过一段时间的大规模水利工程建设，目前水利工程基本建成，并发挥重要效益。随着水利发展的逐步推进，水利工程项目信息化有了长足的发展，但水利信息化存在感知不够、互联差距大、共享不足、智慧应用不够等问题，利用快速发展的信息技术来提升水利信息化业务成了新时期水利发展的重要支撑[1]。鄂竟平部长在2019年全国水利工作会议上也强调，要补足信息化工程短板，提高水利行业信息化发展程度，提高基础支撑能力、丰富技术手段、加强业务协同，以水利信息化驱动水利现代化。笔者根据目前从事的水利信息化研究工作内容，结合现代化水利发展的需求，针对目前水利信息化建设存在的薄弱环节，借鉴其他行业发展的经验，探索研究了水利信息网络平台建设。

2 需求分析

水利信息化近年来得到了长足发展，但是由于工程项目不同的投资来源、业务部门建设管理各不相同、运行维护难以集中、数据源信息无法共享等原因，导致存在基础模块重复建设、业务模块割裂、信息孤岛、缺少顶层设计等问题，在造成投资和人力等资源浪费的同时，也严重影响了水利信息化发挥系统效益。因此，建设统一的水利信息网络平台，实现信息共享、业务协同、智慧应用，对推动水利信息化发展有重要意义[2]。

3 框架设计思路

水利信息网络平台建设，要围绕水利核心工作，深化水利信息资源开发利用与共享，强化信息技术与水利业务深度融合，构建覆盖全行业的江河水系、水利基础设施体系、水利管理运行体系的基础大平台，覆盖水利各层级、各专业、相关行业的共享大数据，涵盖水利九大业务及水利监督等领域的应用大系统，建立多层级、一体化、可防御的网络大安全，全面提升水利智能化水平，推进水治理体系和水治理能力现代化。水利信息网络平台框架思路如图1所示。

图1 水利信息网络平台框架思路

4 框架设计方案

水利信息网络平台框架设计如图2。

图2 水利信息网络平台设计方案

4.1 智能感知

利用先进的传感、物联、视频、定位等技术，通过“感知终端、物联网络和感控一体平台”，来实现对江河湖泊水系、水利枢纽工程、管理运行设备等对象的各类型信息数据采集，为上层次大数据中心进行数据存储、分析、运用等提供强有力的感知数据。

感知终端主要由传感器、视频监控等采集设备和无人机、卫星等移动设备组成，实现空天地一体化协同感知。物联网由有线、无线等共同组建在任意条件下无所不在的感知网络，实现设备、系统、中心间的互联互通。感控一体化平台，通过物联网技术，将感知终端采集到的所有数据汇聚至平台，实现基础信息数据的监控和管理。

4.2 水利大数据中心

大数据主要包含以下特征：大量，存储空间大，计算量大；多样，来源多，格式多；快速，增长速度快，处理速度快；价值，数据中包含各式各样的有价值信息[3～4]。

水利信息网络平台建设，必须要充分整合现有的信息资源和外部共享的数据资源，结合最新的技术和数据，面向互联互通，创新业务应用。信息网络平台的搭建离不开数据，要打破目前的数据部门割裂、地域割裂、业务割裂，利用大数据中心实现数据的共享开放、数据的标准传输、高质量的标准等，推动数据资源从分散、独立向互惠共享转变。

建设水利大数据中心，实现对水利数据高效快速的存储计算能力。利用云技术、大数据技术、数据仓储技术等，构建计算、存储、网络等云基础设施，实现水利数据的存储和计算，建设包括水利基础数据、空间数据、业务数据、专题数据、外部数据等在内的水利数据资源网，并向上层次智慧应用提供标准化的数据、地图、分析服务等支撑。

4.3 智慧应用

聚焦洪水、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、水土流失等九大业务和水利监督工作，在现有水资源管理系统、防汛抗旱指挥系统等各业务系统原有基础上，提升改造实现九大业务和水利监督的智慧应用。

4.3.1 洪水

通过水雨情等实时和共享数据的采集，进行洪水预报预警，对洪水、山洪、水库汛期水位及长期趋势进行预测预报，运用水库、蓄滞洪区等水工设施开展洪水调度，将洪水的预报预警及工程调度信息第一时间发布给有关单位和部门，并向社会公众发布洪水影响风险预警、避险转移路径告示等信息。

4.3.2 干旱

通过雨情、水情、墒情等实时、共享、遥感和统计数据的采集和分析，综合分析干旱监测指标网格化、下垫面条件网格化、多指标综合分析等因素，开展旱情预测预警和应急调度，并向社会公众及相关部门发布干旱预警、实况旱情等信息。

4.3.3 水利工程安全运行

通过采集水库、水闸、堤防、农村水电站等水利工程管理体制改革信息、日常管理信息、督查考核信息，进行统计、分析、研究判断，保障水利工程运行安全。

4.3.4 水利工程建设

通过外部信息共享和决策分析，实现水利工程建设规划、立项、施工准备、初步设计、建设实施、生产准备、竣工验收、后评价等环节的全过程管理，依托资质管理、招标投标管理、质量管理、监督检查，开展水利建设市场信用评价，并向社会公众提供项目公开信息和信用评价信息。

4.3.5 水资源开发利用

通过采集水文水资源数据，开展不同尺度的水资源开发利用评价和水资源承载能力评价与预警，进行水资源供求专项规划、流域水资源水量分配、供水工程的建设开发和运行管理维护，编制水资源调度方案和调度计划，为供水工程运行调度提供指令。

4.3.6 城乡供水

通过采集城市供水信息、城市供水水源信息、城市自来水(自备水)水厂、农村饮水安全工程等信息和共享信息，开展输配水工程实时调度、供水水厂运行情况、供水水质监测、农村工程建设和运行管理等监管工作，实现水资源供需管理，保障供水安全。

4.3.7 节水

通过共享内外部数据，对国家节水行动方案实施进行全过程管理，控制用水总量和用水效率，对计划用水、重点用水户和县域节水型社会达标建设情况进行节水监督，实现节水信息的分类分级和统计查询，将节水产品、水效领跑者、节水载体、节水宣传、节水公报等信息向社会公众发布。

4.3.8 江河湖泊

通过监测、调查、互联网、遥感等方式，获取河道利用、岸线开发、采砂等信息，基于采砂许可和涉河项目审批结果，河湖长对河道采砂及水域岸线进行监管，按问题派发不同的管理部门进行处置，对问题跟踪反馈。

4.3.9 水土流失

基于遥感影像、野外调查信息和监测点定量观测数据和共享数据，获取土壤侵蚀量、水土保持措施、生产建设项目防治情况等信息，掌握水土流失治理项目实施进展情况和治理情况，以及水土流失状况、变化和治理成效，发现生产建设活动对水土流失造成的影响和违法违规问题。

4.3.10 水利监督

通过多种方式获取水利行业监督信息，实现各类监督检查，发现问题、上报问题、处理问题、反馈情况、责任追究等全过程管理，反映行业重点工作落实情况，预测行业风险。

4.4 支撑体系

水利信息网络平台的建设离不开支撑体系的建设，主要分为以下两方面：

一是建立水利标准化规范，水利信息网络平台是一个系统性的工程，涉及到不同管理层级、不同业务范围，大量的、种类繁多的数据需要接入、分析、统计。因此，需要建立统一的规范管理，确保信息网络平台各子模块的互联互通、信息共享和业务协同。

二是建立完善的安全保障体系，网络信息安全是水利信息网络平台建设的重要保障，应遵照《中华人民共和国网络安全法》等相关法律法规的要求，采用先进的网络安全技术，诸如逻辑隔离、入侵检测、系统访问控制、恶意代码防护等，确保水利信息网络平台的安全可靠。

5 结语

本文提出的框架设计是对水利信息网络平台发展的初步研究和探索，通过智能感知、水利大数据中心、智慧应用、支撑体系等方面论述，为水利信息网络平台建设提供了参考的思路。在下一阶段水利信息网络平台建设的过程中，数据的整合、业务智慧化的提升、标准规划的建立等方面还需要进一步推进和细化。