温州市“互联网+河长制” 信息管理技术的应用

项炳义，吴 东

(温州市水乡建设促进中心，浙江 温州 325000)

全面推行河长制是落实绿色发展理念、推进生态文明建设，解决复杂水问题、维护河湖健康生命，完善水治理体系、保障水安全的重要举措[1]。早在全国全面推行河长制之前，温州市于2014年2月就全面推行河长制，河长制大大地推进了当地的“五水共治”工作。早期的河长制工作基本上采用传统的纸质化管理，信息化程度不高，管理效率较为低下。随着大数据、云计算、互联网、人工职能等信息技术的发展，给河长制工作的开展带来了科技的手段，给河长制工作的科学化、常态化运作带来了机遇[2-3]。以“互联网+”为抓手的创新发展理念、管理手段和服务模式，为河长制管理信息化提供了新的技术支撑。以信息技术为基础升级改造现行“河长制”，加速河长制综合信息管理平台建设，将为“河长制”的完善和落实提供强有力的支持，实现河湖管护工作的高效性、便捷性、长效性和实时性等目标[4-7]。采用“互联网+”解决河长制日常管理问题，不仅是一种创新，而且是时代发展的趋势[8]，已成为河长制管理信息化的必然选择。随着河长制工作的不断深入，温州市于2016年全面启动河长制信息管理平台建设，并不断将河长制探索过程中一些行之有效的管理理念通过河长制信息管理平台得到实践。

1 河长制信息化管理平台功能需求分析

根据中共中央办公厅、国务院办公厅《关于全面推行河长制的意见》和浙江人民代表大会常务委员会的《浙江省河长制规定》，河长制工作主要涉及对象为河长、职能部门、河长办、公众、民间河长、人大代表等，温州市河长制信息管理平台针对其工作需求分别分析设计，按照统一规划、统一平台、统一建设、统一维护的原则，分别设计开发温州河长通APP、微信版、WEB版，实现河长制信息公开、基础数据展示、举报建议、河长巡查、涉水问题处理、电子化考核、项目进度报送、督查督办、智能短信等功能，强化河道监控、动态管理、信息共享和公众参与。[9]各版本分别有所侧重，APP版主要服务于河长、职能部门，微信版主要服务于公众监督，WEB版主要服务于河长办、河长、职能部门。

(1)河长

河长的主要功能需求为巡河(离线巡河、轨迹续传)、人证人脸识别、河长日记、涉水问题处理、督导下级河长履职、在线视频、治理项目进度展示、月度电子化考核展示、智能信息提醒等,为河长巡查、问题处理、监督下级河长、信息服务等提供支撑。

(2)河长办

河长办的主要功能需求为信息管理、河道管理、河(湖)长管理、民间河长管理、巡河管理、问题处理管理、河长牌、排污口、项目进度报送分析、流域管理、河湖岸线标绘、一河(湖)一策、一河(湖)一档、基础数据一张图、水环境一张图、污染源一张图、水文一张图、河(湖)长履职一张图、问题处理一张图、重点项目一张图、履职大数据分析、智能短信系统、河(湖)段类型审核、月度履职电子化考核、年度电子化考核系统、积分制管理、抽查系统、协作办公及各类统计报表、交办督办、系统管理等，为河长制管理提供监督、管理、考核、服务等提供支撑。

(3)公众

公众主要功能需求为问题举报、问题处理评价、河长履职信息展示(河长、一河一策、河长履职、问题处理情况等)、治水动态、知识之窗、信息公开分享、曝光台、水质公开、基础数据融合展示(河长牌、排污口、污染源、污水处理设施、取水口、水文、山塘)等，为信息公开、公众参与等提供支撑。

(4)民间河长、代表委员

民间河长、代表委员主要功能需求为河道巡查、涉水问题举报、问题处理评价、在线建议及相关统计等，为监督官方河长提供支撑。

(5)职能部门

职能部门的主要功能需求为涉水问题处理、条线问题处理监督、治水项目进度管理、相关统计等，为问题处理、监督等提供支撑。

2 总体设计

2.1 框架架构

整体架构设计沿用B/S结构(Browser/Server，浏览器/服务器模式)且具备可跨平台并支持多个不同操作系统，后台可以支持大型的关系型数据库。[9-10]整体架构主要是集成前端数据采集设备、网络传输、底图展示、空间分析、专题图层展示、基础操作等功能，为河长制管理应用提供信息可视化的底层服务支撑，具体包括应用层、数据中心、传输层和感知层内容(见图1)。

2.1.1 应用层

系统综合应用层基于WEB后台综合管理，对河长制相关人员提供实时定位和监管等服务，主要包括河道管理、河长考核、项目进度报送管理、政民互动、地理信息管理(GIS地图)、视频监控、水质监控、告警管理、数据统计以及移动应用终端应用等。

2.1.2 数据层

按照面向对象河长制数据模型，对各级河长制服务对象工作、监督、管理、服务等产生的信息进行运用，解决数据描述对象及其属性的语义一致性问题，也是信息共享的最基本问题，确保信息共享得以实现。河长制信息服务平台所涉及的信息面广，从水文、水质、视频等实时监测信息到河长巡查、问题处理、河长牌、一河一策、一河一档等信息。河长制数据库分为本底地理数据库、全景影像数据库、专题地理数据库、实时监测数据库、人员数据库、水利数据库、业务数据库、运营维护数据库等。

图1 系统架构图

2.1.3 传输层

通过NB-IoT、4G网络将底层感知设备采集到的水质监测信息传输到数据中心。水质监测传感器采集到的数据可以通过NB-IoT网络来传输，视频监控设备采集到的数据可以通过4G网络来传输。

(1)NB-IoT网络传输技术

NB-IoT是基于LTE的3gpp演进标准，与LTE网融合部署，可用做移动、电信运营商的物联网接入技术，具有广覆盖、低速率、可管控、低功耗等特点。通过NB-IoT蜂窝物联网与管理平台实现互联，在管理门户与手机APP上实现监控、巡检和报警等功能。

(2)4G网络传输技术

4G通信模块作为物联网的接入技术之一，拥有超高传输速度，可传输的数据量大，可应用到河流水域监控摄像设备所采集到的数据，实现视频、图像等基础数据的无线传输。

2.1.4 感知层

感知层通过传感器、监控摄像设备等来实现前端数据的采集功能。

传感设备：通过取水单元、水样预处理、辅助单元等传感设备来采集河道水质及污染源数据。收集的数据包括水温、电导率、pH、溶解氧、浊度、总磷、氨氮、高锰酸盐等水质参数。

监控设备：在污染源企业排污口、河道重要交接断面和交汇处、采砂区、非法采砂易发区部署监控设备，实行全天候实时监控，进行可视化巡检，配合河长、保洁员定期巡查，实现24 h不间断的跟踪监控，及时发现河道污染、违建事件的发生。

2.2 关键技术内容

系统应用多方技术优势，实现应用手机APP电子化巡河、涉水问题处理等，结合应用GIS技术全面接入地图，实时展现河道岸线以及投诉、签到、巡河信息，便利群众通过所在位置，参与河道问题监督以及实施问题评价，同时系统应用视频实时监控技术，实现跨区域动态视频监控技术，实时查看河道的污染情况。

2.2.1 GPS定位实时巡查跟踪技术

“河长通”移动巡河系统基于GPS实时卫星定位技术实现，通过定时以及定移动距离的长度来定时定量来获取定位点，将地位点数据存储在APP缓存，在巡查结束将缓存点位打包传输到服务器进行存储，在服务器中将巡查点解析成巡查轨迹，记录每条河流电子地图信息和轨迹信息，对河长日常履职电子化考核提供数据支持。[11]河长巡查结束以后通过数据接口传递到移动政务云后台服务器，通过云计算技术实现资源的合理分配,应用系统与硬件资源是相互独立的,提供有力的资源服务支撑,提升了资源使用效率[12]。客户端与服务器通过Jason接口主动请求数据内容，每个客户端对数据进行分析处理成指定数据包格式，在服务器后台查看地图时会显示出巡查路线图。同时根据在线地图引擎实现于电子地图的巡查轨迹错误点位的过滤优化方法，该方法通过对轨迹点位进一步做逻辑计算，减少错误率，能够更加准确的过滤掉错误的轨迹点位数据，最大程度排除多个连续错误点位的情况。

2.2.2 基于地图线性数据分点存储技术

平台摈弃了WEBGIS通过互联网对地理空间数据进行发布和应用所带来的图形文件数据大而且依赖地理信息系统管理、GIS多图层叠加的带来大数据文件反应迟钝以及解析繁琐问题，同时解决了由于图层叠加带来图层分离直接将导致加载出现断层问题。[13]平台对“基本文件”采用分点存储的形式，使用XML对文件进行存储，将XML文档的内容和结构完全分离，将点位数据以及属性数据进行分离匹配，存储在数据服务器数据库文件中，然后通过在展示层使用过程中在端口实现数据解析和匹配，解决了Shapefile文件不能存储拓扑关系问题，让整个系统运行更加流畅更加便利。同时通过GIS技术应用，基于这个特性系统使用过程中对于群众基于地理位置信息的举报，以及基于对于附近河段的查找都变的极为简单，而且可以达到一个良好的反应速度。

2.2.3 基于Red5流媒体视频直播技术

基于流媒体技术把各个县的河段摄像头在线接入到系统中，从而实现后台以及对应河段的河长可以在手机APP在线浏览对应河段摄像头直播视频数据，直播视频采用Red5技术进行传输，实现河长不用到现场就可对相应河段现场实时观看。Red5 是一个采用Java 开发的开源的 Flash 流媒体服务器，功能上与 FMS 类似。Red5 使用 RSTP 作为流媒体传输协议，具有在线录制、Flash 流媒体播放、在线聊天、视频会议等一些基本功能，允许用户一边下载一边播放，大大减少了用户等待播放的时间，而且，通过网络播放流媒体文件时，文件本身不会在本地磁盘中存储，节省了大量的磁盘空间开销。通过整合各县现有的河段摄像头资源，也是基于流媒体直接进行传输，通过我们现在所使用的技术，将摄像头直接对接到WEB服务，通过流媒体服务器发布从视频采集卡或摄像机等设备中传来的实况流，也可以发布事先存储的流媒体文件、实况流和流媒体文件结合体。

2.2.4 实人人脸活体认证体系

河长制在线履职对客户真实性、安全性和可信度的要求较为严格，怎样在线上证明“你是你”成线上业务的关键问题。随着对接公安身份系统的应用，平台基于对用户身份证信息与基于Android、iOS人脸识别技术、OCR的的识别技术，利用手机摄像头对人脸活体检测。通过摄像头直接获取用户认证，可以非接触的方式完成识别过程。第一步为前端人脸活体检测技术，在前端通过眨眼、张嘴、摇头、点头等组合动作，确保操作的为真实活体人脸；第二步为后台人脸活体检测技术，通过在人脸识别检测技术环节取得整张人脸图像后，将现场人脸与公安系统的身份证上的人脸进行比对识别，判断是否为同一张人脸。人脸识别通过后，再与平台内的河长姓名进行比对，判断与平台登记的是否为同一人。

3 应用场景及创新亮点

3.1 应用场景

河长制信息管理平台依托GIS地理信息、GPS、基站定位、移动通信网等技术，实现静态展现、动态管理、常态跟踪，做到量化管理、直观展现、方便使用，满足“查询便利、管理方便、反馈及时”。通过数据与数据关联、数据与业务关联形成数据关系网，将水质、项目、事件、污染源、一河一策、河长牌等数据信息化，实现信息公开、项目报送、河道巡查、问题处理、公众参与、业务受理、电子考核等河长制管理。利用河长制信息管理平台进一步强化报表分析、智能管理，实现河长制日常管理、考核监督、协调指挥等常态跟踪功能。温州河长制信息管理平台投入运行两年多，系统不断优化提升，功能不断开发完善，为温州河长制信息化管理发挥了重要作用。

3.1.1 河长在线履职

传统的河长都是人到现场巡河，发现问题现场拍照回到办公室导出照片并填表，同时通过笔记本记录下来问题，再通过电话通知相应的保洁或者相关人员进行处理，如今使用河长通APP可以直接在线进行相关的办公工作。河长巡河要进行人脸识别，巡查时除了手机在线记录巡河轨迹以外，可以直接用手机APP自带的相机进行拍照上传，同时记录问题并可把问题直接转交给相关职能部门处理；举报建议及督办件都可以在手机上便利化的受理、转交、处理、回复，还可监督下级河长履职，上传河长牌、排污口信息(见图2)。现在温州8 000多名河(湖)长等河长制需求对象能够轻松地使用APP在线履职。仅2018年，全市各级河长通过APP在线履职就达58.5万多次，处理涉水问题12 000多件，大大提高了河长工作效率。

图2 河长履职截图

3.1.2 民间河长治水监督

民间河长如何能真正参与到治水工作一直是一个全面推行“河长制”重要话题。由于信息不通畅，很多民间河长发现问题难以反馈，而且原来的反馈渠道大部分是民间河长直接电话给各级治水办，治水办再电话通知河长进行处理。应用信息管理平台后，民间河长可直接关联河道，可巡查、问题举报、评价、日记记录、点赞、分享、活跃度分析，实现一对一或一对多的监督，为民间河长全面参与监督治水工作提供有效的功能，同时系统地对民间河长进行管理，改变以往民间河长松散、无人管理的局面(见图3)。

图3 民间河长举报截图

3.1.3 河长电子化考核

各级河长办针对河长制年度考核原先每年到年底要花费很大时间和精力进行数据汇集和统计，引入年度电子化考核方式，上级河长办考核下级河长，各级河长直接按考核办法在网络上传相关佐证材料，上级河长办直接在线浏览、评分，同时上级河长办可在线监督下级河长办、河长年度考核工作落实情况(见图4)。每月对河长进行电子化履职考核，每月对河长信息、巡查达标情况、巡查记录、有效巡查轨迹、人脸识别、问题上报、问题处理等落实情况自动生成考核分，同时考核分数在河长通APP同步显示。

图4 河长年度考核截图

3.1.4 项目进度报送展示

实现市级重点治理项目信息报送，可对基本信息、实施计划、信息查询、进度上报、统计分析及进度督办等项目信息管理，实时监督项目进度情况、项目问题解决进度跟踪，实现县河长办报送、市级职能部门审核、市河长办运用的报送功能(见表1)；对项目位置在地图上进行标示、展示，分六大任务、流域、河流、区域等展示完成情况，并对滞后项目进行自动预警；各个县区将重点项目与河长挂钩河道进行匹配，对项目超期以及项目完成进度与计划不符合进行预警(发送给河长)，河长可以在APP上了解项目进展情况。单条河道可实现年度治理计划自行上传，每月由河长、督查长、河长办报送进度，河长通APP同步展示进度信息。

表1 重点项目年度投资进度统计表

3.2 创新亮点

3.2.1 群组河长呼叫系统

开发河长APP手机会议功能，实现通讯录内河长在线聊天以及上级河长对下级河长的视频、语音、文字聊天，能通过同主河长召开同流域、同河道、同地区河长群组会议。

3.2.2 巡河断线续传

实现河道巡河过程中巡河轨迹在断线或者离线状态下能持续记录，不会丢失，同时能实现过后对巡河轨迹的上传管理。

3.2.3 在线视频监督

每天河长巡河记录大数据以热力图形式进行展示；判断河长所在状态，实行实时定位，自动判断河长异地巡河，河长办根据定位信息视频呼叫在线河长，实时现场视频直播，实时监督河长是否在自己的河道范围内巡河。

3.2.4 河长制综合大数据分析平台

分析河(湖)长巡河距离时间段、总在线时长，数据描绘出河(湖)长全面巡河长度河轨迹分布、问题处理情况、平均处理时间、处理率、满意度、日记记录情况等数据，针对这种量大、全貌、实时、在线、蕴含价值大又同时具备动态和可持续特征的数据，必须通过运用新系统、新工具、新模型的挖掘，处理和存储等技术，从中获得具有洞察力和新价值的信息并反哺于应用[14-15]。实现河(湖)长日记、河(湖)长巡查、河(湖)长问题处理、河(湖)长电子化考核等综合分析，综合展示河(湖)长履职基本情况；分析河长巡河距离，描绘出河长全面巡河长度轨迹分布；利用河长巡查时间，统计出使用总时间、使用频率和使用习惯。

3.2.5 河长考核系统

自动对河(湖)长基本信息、河(湖)长巡河达标情况、河(湖)长巡河记录、有效巡查轨迹、人证识别、问题处理情况、河(湖)长日记、超额巡查、人脸识别等河长日常履职情况进行电子化考核评分，每月生成考评结果。河长日常履职情况进行电子化考核，河长年度考核可在线上传考核指标、在线上传佐证材料、在线浏览评分。

3.2.6 人脸识别

河长巡河前要与本人的身份证信息进行比对，确定是河长本人信息，每次巡河时要进行活体检测、人脸比对，收集河长本人巡河信息，监督分析河长亲自巡河到位率。

4 结 语

温州市河长制信息管理平台是河长制工作的创新性实践，系统以河湖管护核心业务为主线，从实际河长制业务需求分析入手，采用现代先进的云计算、大数据等高新信息化技术，摒弃以往烟囱式的系统建设方式，统一基础设施平台，整合河长制信息资源，减小低水平重复投资，提高基础数据利用率，实现软件功能平台化，可按菜单式定制权限对平台功能进行访问，并且支持个性化功能需求的定制开发和应用并坚持实用性，使温州市河长制信息管理平台发挥最大的效益。温州市河长制信息管理平台的建设为河长制管理提供了有效的技术支撑，满足了河长制涉及对象的需求，改变了以往传统的低效管理模式，使河长制管理工作“看得见、摸得着、可操作”，实现了部门资源集约化、河长制管理信息化、河长履职智慧化、社会监督大众化、河务信息公开化五者有机的统一，大大提高了河(湖)长制信息化管理水平。