关于县市级智慧水利平台建设的几点认识

王 菂，郑 凯，贾真真

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南250014；2.山东传媒职业学院，山东 济南250200；3.泰安市水利勘测设计研究院，山东 泰安271000）

2019年6月，水利部印发《水利网信水平提升三年行动方案（2019—2021年）》，明确要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，积极践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水方针和网络强国战略思想。自20世纪90年代以来，水利信息化事业经过20余年的建设，已经实现了从无到有、从点到面、从硬件设置到系统集成、由单一业务到综合服务、由数字水利向智慧水利发展的历程。随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新技术的快速发展，智慧水利的内涵也得以迅速拓展提升。省、部和地市级智慧水利平台建设渐趋完善，县市级智慧水利平台建设也已逐步展开。本文仅就县市级智慧水利平台建设谈几点肤浅的认识。

1 县市级智慧水利平台建设的总体目标

县市级智慧水利平台建设应该结合实际情况，搭建形成一个上联县市级政府及相关上级水利主管部门，横联各业务科室和水管单位，下联乡镇水利站所和水利设施管理单位，覆盖县市全域范围的综合管理服务体系。县市级智慧水利平台的搭建，也为地市、省级、甚至国家级智慧水利平台的信息数据库储备必要的数据，是上级平台运行管理的基础。

2 平台总体架构

县市级智慧水利平台总体架构由客观感知、信息传输、数据管理、平台支撑和功能服务5个层面组成，如图1所示。

图1 县市级智慧水利平台总体构架示意图

客观感知层是所有信息的源泉，既通过雨量计、流速仪，水位、水质、工情、墒情、浊度、温度、风速、风向等传感器，直接客观地采集水情、雨情、工情等信息；也使用视频、遥感、定位等综合技术，形成空天一体化监测感知体系；还通过合法数据提取程序从其它数据库（如气象数据库、遥感影像数据库等）获取相应信息；亦基于个人计算机、手机等终端填报、采集相关信息。

信息传输层主要依托公用有线网络、无线网络、水利专用网络或卫星等通讯设施，在程序控制交换系统、加密系统的辅助下，进行数据传递。

数据管理层在存储客观感知并传输过来的所有信息的同时，还要对数据进行过滤、清除、加工、整合等管理与服务工作。

平台支撑层主要是通过GIS平台（提供宏观地理信息）、遥感分析组件（遥感数据反演计算）、数模分析组件（基于云计算的计算模型类决策辅助程序）、SQL服务器等系统为功能服务层提供技术支撑。

功能服务层是直接面对用户的部分。底层收集的数据传输到平台，经数据管理层存储、过滤、清除、加工、整合，交由平台支撑层进行相关应用处理，最后将数据与结论根据不同应用场景的需要提供给用户，完成信息服务。

3 功能服务层

县市级水利部门的决策和职能部门主要面对的是功能服务层。

功能服务层主要由水利地理信息管理系统、水旱灾害防御决策支持系统、水利工程建设管理系统、水资源管理系统、水环境与水生态管理系统、城乡供水管理系统、农村水利管理系统、水土保持管理系统、水政执法管理系统、水利业务综合办公系统以及掌上水利系统等组成。

3.1 水利地理信息管理系统

水利地理信息管理系统建设旨在对数据管理层整合的水利大数据及功能服务层模块基于大数据处理生产的信息进行多样化的空间显示和开发模拟。

该系统由水利大数据空间显示及系统管理两个主体功能部分组成。

1）水利大数据空间显示。该部分包括数据管理层存储的基础数据及功能应用层各模块处理生成的信息的空间呈现。显示的内容包括气象观测数据、水文观测数据、工程安全监测数据、各监测站点采集的信息数据，土壤、植被、生物观测数据，土地利用变化观测等资料；此外还有功能应用层各模块、站网管理和资料整编模块等模块对应用层模块基于水利大数据处理生成的信息。

2）水利大数据系统管理，包括大数据的支撑管理系统平台开发及变化趋势拟合。通过机器学习和深度研究，建立相关模型，对数据进行训练学习，通过在线数据进行测试分析，不断提高模型的准确性和健康性。综上可见，该功能提供了一个可持续扩展的框架，使得数据资源和水利功能服务可以不断地扩展和更新。

3.2 水旱灾害防御决策支持系统

该系统为水旱灾害防御部门及时提供雨情、水情、气象云图、雷达测报、灾情、险情等信息。从数据库实时提取的雨水情资料可以基本准确地提供降雨、洪水和旱情等相关数据预报，为水旱灾害防御综合调度分析提供可靠的技术支持。

3.3 水利工程建设管理系统

该系统主要由水利工程基本信息管理、水利工程建设管理、水利工程规划管理等子系统组成。对于已建水利工程，海量存储其基本资料，以供上报、查询、共享等用途。对于在建水利工程，通过该系统实现对在建项目的开工准备、生产实施、质量管理、进度管理和资金管理等，为通过信息化手段进行水利工程全生命周期管理奠定良好的基础。对于规划中的水利工程，通过该系统完成项目建议书、可行性研究、初步设计阶段的咨询、报告编制、专家评审、上报批复等工作。

3.4 水资源管理系统

通过该系统可以实现县市全域水资源数据的收集、管理与网络上报功能，其中包括水资源综合评价，水功能区管理、水资源费征收管理、入河排污口管理、计划用水、取水许可管理、饮用水源地管理以及相关数据统计管理等功能。建立相关水资源管理数据模型，结合机器学习对数据进行训练，提高决策支持的准确率。

3.5 水环境与水生态管理系统

该系统由水位监测、水质监测、生物量监管、风险评价、危机预警、安保措施、安全评价、突发事故应急反应预案、事故后评估以及综合处理等子系统组成。通过该系统可以实现县市级水环境与水生态信息的采集、传输、存储、管理、查询、评价、预测、处理、上报、共享、发布等服务。

3.6 城乡供水管理系统

城乡供水系统包括水源地、净水厂、管道、泵站以及向千家万户送水的配水管网,同时还提供消防及各种危急状况下自来水的使用,是城乡赖以生存的生命线系统,所以,保证供水系统安全可靠地运行,是一项极为重要的工作。

该系统主要由物联网感知取水监测点（图像站、视频站、水质站、水量站）、与自动化运行控制体系组成，可实现全程水质、水量实时监控，实时掌握供水的质与量是否达标；监测数据实时传至平台，对数据及时进行汇总、整理、分析和处理，确保供水系统安全运行。

3.7 农村水利管理系统

建设该系统的主要目标：一是以行业和项目管理为中心，基于提高农村水利工程建设管理水平以及资金使用效率、确保资金安全使用的要求，实现项目申报审批、数据上报下达、项目建设及时跟踪等功能；二是以用水管理为中心，满足合理调度、科学管理的要求，实现在线监测、数据采集、数据分析等功能。内容涵盖农村水利基本建设、灌区建设与改造、农村饮水安全、泵站建设与改造、节水灌溉、小型农田水利、山区雨水集蓄利用等农村水利业务。

3.8 水土保持管理系统

该系统以电子地图GIS软件为基础空间数据库，构建以水土保持数据采集、存储、分析、管理为一体的架构，实现水土保持监测评价、生态治理、综合管理等功能。

水土保持监测通过物联网、遥感、大数据分析等先进的数据采集分析技术，对水土流失的发生、发展及其危害进行监测，记录水土流失的类型、强度、分布特征以及造成的危害。通过分析监测数据，掌握水土流失的影响因子、发展规律、动态变化趋势，以便对水土流失综合治理、生态环境建设的宏观决策提出科学、合理、系统地水土保持措施。

3.9 水政执法管理系统

该系统由水政监察遥感动态监测系统、水政执法巡查管理系统、执法档案管理系统、执法文书管理系统等组成。通过该系统可以实现水事案件从产生、发现、举报、登记、立案、调查、处理、听证、结案全过程的信息化管理，大大提高了水政执法的效率和水平。

3.10 水利业务综合办公系统

县市级水利部门业务综合办公系统建设的主要目标：一是服务于局机关领导办公和政务工作；二是服务于各部门的办公和政务工作；三是有利于局、科、室、站、所之间的协作、交流；四是实现办公流程化、规范化、自动化、资源共享和信息电子化，有利于加强工作管理，提高办公办事效率，提升辅助领导决策的能力。该系统可以为县市水利局提供一套现代化的PC终端和移动端的办公平台。

4 结语

信息是智慧水利的基础，县市级水利局和乡镇水利站所的主要工作在基层，直接采集、监测、汇总、上传海量的水利信息。知识是智慧水利的核心，要利用先进的信息技术，充分挖掘信息的潜力，从中提取有用的知识，以便进一步积累、梳理、研究和升华。实际应用和能力提升是智慧水利的目的，县市级智慧水利平台建设应该基于实际县市级水利事业的需要而进行设置，运行过程中须结合用户的反馈信息，反复多次优化，切实提升工程检测、监测、预测、预报、调度、决策、运行、管理以及解决实际问题的能力。

智慧水利平台是水利人、水利工程、水环境、水生态、水利信息等与物理传感、数据采集、信息传输、云计算、大数据、人工智能技术和产品等深度融合的产物，其研究内容属于新兴学科“信息生态学”的范畴，涉及水利行业的各个层面，需要相关行业的科技工作者精诚合作，加强知识体系建设，共同努力，团结攻关，不断改进工作手段，提升工作效率，持续推动智慧水利事业的发展和进步。