洛阳智慧水务平台设计与研究

李若鹏，贾闪丹 ，程 琳

（1.洛阳水利建设投资集团有限公司，471002，洛阳；2.洛阳农发投资集团有限公司，471002，洛阳；3.水利部综合事业局，100053，北京）

一、洛阳市水务信息化发展现状

智慧水务采用先进的信息技术，通过物联网、 移动互联等设备对雨情、水情、工情、内涝、墒情、水质、气象等实时数据进行全面感知、智能分析和科学决策。 智慧水务是数字水务的进一步深化和拓展，全方位解决水资源、水管理、水安全、水生态、水环境等城市涉水事务，是新阶段水利高质量发展的标志。

1.发展现状

近年，河南省洛阳市水利局积极推进信息化建设，在水利信息化基础设施、业务应用系统、保障河湖环境等方面取得快速发展，为洛阳水务信息化从“数字水务”向“智慧水务”转变打下良好基础。

（1）基础设施不断完善

经过多年建设，洛阳市水务信息化建设取得一定成效，初步形成基础设施体系，监测能力明显增强，水务业务应用水平明显改善，为全面落实最严格水资源管理制度，科学制定并实施洛阳市水资源总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线提供支撑手段， 对全市提高用水效率、保障水安全、调节水资源起到重要的推动作用。

（2）水务业务应用逐步深化

2017 年《洛阳市全面推行河长制实施方案》（洛办〔2017〕41 号）印发，按照市委“9+2”工作布局和生态环境建设相关要求，以保护水资源、防治水污染、改善水环境、修复水生态、确保水安全为主要任务，在全市河湖渠全面推行河长制。 同时利用河长信息平台进行各地市的重点河段监测、巡河数据统计及考核。 洛阳智慧水务基于物联网监控平台和管理系统，实现供水总公司对下属二次供水泵房设施的信息化管理，实现二次供水的远程数字化、集约化和智能化的目标。

2.存在问题

目前， 洛阳市水利局主要利用河南省河长信息平台进行河长制日常工作，但省级平台功能主要偏重于省级对各地市的巡河数据统计及考核， 在重点流域及河段监控、 实时监测数据共享、河湖“四乱”跟踪处理等方面缺乏有效的科技支撑，已不能满足洛阳市实际水利业务需求。目前洛阳市智慧水务建设仍存在以下短板：

（1）数据孤岛

洛阳市水务监测数据分散于各个不同部门，水质、水雨情监测数据分别存放于环保部门、 防汛抗旱系统，虽然部分城区段沿河已安装监控系统，但重点流域及河段的岸线监控有待建设， 数据难以统一管理与共享，形成数据割据和信息孤岛。 各区县信息化平台建设情况参差不齐，难以做到精准调度，相关数据资源亟须规范化整合与整理，有待形成洛阳市全市的水利管理体系。

（2）数据不完善

洛阳市河道流域广、面积大、河道周围情况复杂，目前巡河主要依靠人工，难以做到全方位覆盖；河长履职保障手段单一，难以提供全面、系统、准确的巡河报告；河长及河长办对河湖治理现状及工作交督办情况尚无法做到实时掌握。

（3）业务覆盖面不足

洛阳市智慧水务建设缺少统筹规划，导致业务覆盖面不足、应用深度不够。 目前，已建应用系统没有进行统一的规划设计，数据信息处理还停留在采集和基础分析层面，智能预报、智能预警、智能调控、智能决策等辅助决策系统建设基本空白， 大数据、人工智能等新一代信息技术尚未发挥作用。

二、总体设计

根据洛阳市水务管理工作实际需求， 以信息资源与基础设施为依托，基于遥感、无人机、云计算、物联网、大数据、人工智能等技术，集“多源数据采集与融合、大数据分析与知识发现、智能决策与应急处置”为一体，形成“高效感知、互联互通、资源共享、业务协同、数字仿真、智能应用”的智慧水务管理平台，建立洛阳市智慧水利信息化管理体系，推进智慧水利与河湖水生态管理信息全方位、多层次、协同化发展。

洛阳市智慧水务体系由物联网智能感知、水利专有云平台、网络基础设施体系、水利数据专题库、应用支撑平台以及智慧业务应用组成，总体框架如图1 所示。

1.物联网智能感知体系

智能感知包括水雨情、水质、工情和视频监控等采集内容， 主要为智慧应用提供数据支撑。围绕水资源保障、河湖库保护、水灾害防御、水发展规划、水事务监管和水政务协同六大业务核心应用的感知需求， 整合现有水文监测站网， 补充视频监控、 卫星遥感、 无人机巡测、 舆情监测等多种手段，形成物联网智能感知系统，实现对河流水系、水利工程和管理活动及时、全面、准确、稳定的监测、监视和监控。

2.网络及基础设施体系

主要依托水利数据中心、云平台（政务云）、网络工程和基础设施环境等内容，为智慧水务提供信息传输通道、软件环境和硬件环境，可根据应用业务需求按需自动扩容，支持弹性扩容，实现故障转移、运维自动监控等。 同时加强水利局已有水利网络通信设施整合共享，提高资源利用率。

3.水利数据专题库

整合水利部门内部和外部共享数据，形成按业务过程、公共基础和主题应用分层的水利数据专题库和数据资源目录。 对接入平台的多种数据进行梳理、清洗、甄别和校验，保障平台的数据质量，并对外提供标准的数据共享交换服务。 基于大数据分析技术， 挖掘数据间隐藏的相互关系，为智慧水务提供一个集模拟、 预测、评估和调度等为一体的全方位、多尺度的智慧决策服务环境，为应用支撑平台提供技术支持。

图1 洛阳市智慧水务平台总体架构图

4.应用支撑平台

应用支撑平台包括应用和展示服务，是洛阳市智慧水务平台的公共能力聚集平台和智慧使能平台，在公共支撑能力基础上，建立满足水利应用需求的公共基础服务，包含统一服务管理、统一服务网关、基础服务引擎和水利一张图等水利应用公共支撑服务。 统一服务管理提供对外服务注册能力，统一服务网关提供安全认证、流量控制、负载均衡等能力，基础服务引擎能够支撑各层级、 各部门、各应用的快速高效搭建。

5.智能业务应用体系

智能业务应用体系覆盖河南省“四水同治”、洛阳市河湖长制和水文化遗产等领域，可满足洛阳市水利局各业务部门的管理需求， 以丰富、灵活的界面设计和应用组装能力，构建满足市、县、乡、村四级结构和社会公众需求的业务应用，包含综合信息管理、实时监管、巡河管理、考核评估、任务交办、河湖健康评估、综合展示发布等功能， 支持移动端和微信应用，基于统一应用门户访问。

6.标准和保障体系

在水利标准规范体系框架下，制定支撑智慧水务数据共享和业务协同的相关管理和技术标准规范，在建设运行过程中加强标准规范的实施评估，及时组织修订完善，推动标准规范全面贯彻落实。 基于洛阳市智慧水务平台的安全保障体系，为智慧水务提供基础环境、网络设施等方面的安全防护，强化用户授权、认证、审计管理， 防范数据遗失和泄露风险，保障平台及应用安全。

三、应用设计

洛阳市智慧水务应用体系基于水务大数据统计分析与挖掘，在此基础上构建智慧河湖服务、智慧河湖门户、移动应用、防汛抗旱指挥决策、水资源管理和智慧舆情等模块，形成了“1+N”（即 1 个水利数据专题库，N 个智慧应用）智慧水务应用体系，实现了信息化对水资源、水环境、水安全等业务的智能支撑。

1.智慧河湖服务

智慧河湖服务利用卫星遥感、无人机、视频监控及人工智能分析等多种技术手段， 与人工管理相结合，建立覆盖全市主要河流的多元化河湖监控与保护体系，提升河湖管理的科学化、智能化和精细化水平。

2.智慧河湖门户

智慧河湖门户是各级河长及河长制办公人员迅速掌握辖区内相关业务整体监管成效及推进各项监管工作的入口。 综合展示辖区的空间信息和涉水业务信息，为各级河长和河长制办公人员提供辖区内河湖水况、涉水事务以及巡河履职等综合概况。

3.移动应用

移动应用主要是统筹管理辖区内的人员组织、河湖事务、各项数据等一系列工作。 按照层级架构对人员组织结构及对应的履职情况进行分类归类查看，利用一张图的方式多维度统计与分析监测数据，巡河及处理日常发生的问题事件、 公文等工作，便捷查询河湖相关文档。

4.防汛抗旱指挥决策

防汛抗旱指挥决策应用是基于现有的雨情、河道水情、水库水情、城市积水点、视频等监测能力，融合其他行业监测数据，实现降雨、河道防汛、水库防汛、城市防汛的市、县、乡、村四级信息共享与在线联动，达到汛情可视、风险可防、基层可通的全民防汛新格局。

5.水资源管理

水资源管理应用系统是集成现有的取用水监控能力， 构建地表水、地下水、再生水三大主要水源的全面监管能力和地表水资源质量监管能力，优化水资源费计收服务，提升区域农村饮水安全服务行业监督水平，为水资源可持续优化利用提供决策支撑服务。

6.智慧舆情

智慧舆情与河湖公众服务，可实现洛阳市河长制工作具体运行实施的公开化，并起到公众监督管理的作用。 利用公共服务管理平台开放洛阳市河长制工作，达到与社会公众沟通的效果，以实现政府及社会公众对河湖治理共同监督、维护的作用。

四、结 论

新时代智慧水务是实现水利现代化的重要手段， 智慧水务建设必须全面、深度融合水利各项业务，结合已有可利用资源，统筹各专业领域，打通各部门间的数据壁垒和信息孤岛。 洛阳市探索形成的“五联治水”新模式，做到了“上下联推、纵横联动、城乡联建、标本联治、内外联督”，实现了管理信息采集自动化、管理信息化、决策科学化，为洛阳水务高质量发展提供了坚实的技术保障。