智慧水务背景下天津市防汛业务系统设计与应用

齐师杰

（天津市龙网科技发展有限公司，天津 300170）

天津市地处海河流域最下游，承担着流域水系75%的洪水宣泄任务。辖区地势低洼，极易发生内涝，东部地区常常遭遇风暴潮与暴雨洪水的叠加，加大了洪水对下游地区的灾害程度。特殊的地理位置、地形特点和水文气象条件决定了天津市必须承担“上防洪水、中排沥涝、下挡海潮”的多重任务，防洪压力巨大，做好城市防汛工作成为筑牢城市公共安全网的关键。伴随智慧水务建设的不断推进，以信息技术为支撑的智慧水务系统正成为城市防洪管理的新型手段。2018年，天津市水务局在现有天津市防汛抗旱自动传真服务系统的基础上，集成和整合信息服务、业务应用、数据集成等多个方面的防汛业务，开发建设天津市防汛文件信息传输系统，旨在进一步提升防汛信息共享和传输效率，增强天津市防汛预警反应速度、应急处置能力，促进天津市防汛抗旱信息化建设向数字化、智能化稳步推进。本文以防汛为核心业务，探讨智慧水务背景下防汛文件信息传输系统在天津防汛工作中的设计应用与未来展望。

1 智慧水务概述

“智慧水务”是“智慧地球”“智慧城市”等概念的延伸。2008 年，“智慧地球”概念被首次提出；2010年，IBM 正式提出“智慧城市”愿景，并明确了以“组织（人）、业务/政务、交通、通讯、水和能源”为主体要素的6 个核心系统[1]。作为智慧城市系统中重要的组成部分，智慧水务是指利用传感技术、互联网、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术，对给水、排水、防洪、污水回用、节水等水务相关业务的各个环节实施智能化管理，最终达到水务管理协同化、水资源利用高效化、水务服务便捷化的智慧状态[2，3]。目前，我国智慧水务技术已经历了“数字化-智能化-智慧化”3 个发展阶段的蜕变，并逐渐向着以新一代信息技术为驱动的崭新阶段快速迈进[4]。

2 传真系统在天津市水务局防汛业务中的应用不足

防汛抗旱工作涉及面广，只有多部门密切配合、畅通信息渠道，才能确保各项工作顺利开展，因此协作单位之间防汛抗旱文件、工作动态等信息传输的通畅度、传达和响应速度直接关系到防汛工作的成效以及人民群众的生命财产安全。2015 年，为有效提高防汛抗旱工作效率和信息传输质量，天津市水务局依托在建的水务业务管理平台，结合天津市防汛抗旱指挥部办公室传真办公业务实际需求，建设天津市防汛抗旱自动传真服务系统，基本实现了防汛抗旱相关部门之间的传真文件自动收发、有效存储与规范管理等功能。然而，受制于建设之初的技术条件和业务需求所限，该系统在使用过程中仍然存在诸多问题，难以满足新形势下天津市防汛预警业务的工作需要。

2.1 传输效率较低，信息发送不及时

由于受电话线路传输速度影响，天津市防汛抗旱自动传真服务系统传输较大文本文件时，就会出现速度较慢、传送不及时的问题，难以满足防汛信息快速传输工作需要。特别是2016 年汛期，为应对“7·20”强降雨，天津市防汛抗旱指挥部办公室连续发送文件达1 920人次，传真的收发速度严重滞后于防汛工作的安排部署。河北邢台大贤村防汛信息发送不及时，造成重大洪涝灾害损失，现有系统难以满足日益增多的极端天气应急工作需要。

2.2 服务目标单一，功能有待完善

实时掌握全市雨水情和汛情信息是天津市水务局防汛业务工作精准施策和精细管理的重要数据支撑。然而，天津市防汛抗旱自动传真服务系统由于建设初期需求不够明确，系统服务目标单一，只能进行收发文，未能实现雨水情、防汛预案及规章制度等信息查询功能，不能满足相关单位及时了解汛情整体形势和实时防汛信息的工作需求。

2.3 缺乏统一平台，信息难于共享

天津市水务局作为市防汛抗旱指挥部门，承担着城市防汛调度、抗洪抢险物资储备、管理等职责。市防汛工作需要多部门协调配合、多方面信息及时有效传达，包括30个天津市防汛抗旱指挥部成员单位、水务集团、3 个天津市防汛抗旱指挥部分部、11个水利工程管理单位、10个区防汛抗旱指挥部办公室，共计56 个部门。然而，目前已建的天津市防汛抗旱自动传真服务系统在使用时，用户要登录多个操作系统才能完成一系列工作，尚未建立统一的文件传输共享系统，防汛业务相关信息难于及时共享。

3 传输系统在市防汛抗旱业务中的设计与应用

3.1 系统目标

以天津市水务业务管理平台框架为基础，通过升级改造天津市防汛抗旱自动传真服务系统，开发信息传输、防汛值守、防汛动态、系统管理等模块的防汛文件信息传输系统，实现防汛抗旱业务信息在各级防汛部门之间的高效传输、集中存储和统一管理，提高天津市防汛抗旱指挥调度、防汛抢险、水情会商等工作的安全高效性，加快推进天津市防汛抗旱信息化建设向数字化、智能化发展。系统所涉及的用户整体分为2 类：天津市防汛抗旱指挥部办公室和其他单位，每个单位分配1 个用户。系统用户描述，详见表1。

表1 系统用户描述

其中，其他单位包括30个天津市防汛抗旱指挥部成员单位、水务集团、3个天津市防汛抗旱指挥部分部、11 个水利工程管理单位、10 个区防汛抗旱指挥部办公室。

3.2 系统总体框架

系统以天津市水务业务管理平台框架为基础，采用SOA 面向服务的设计理念进行开发建设。系统总体架构分为软硬件环境、数据资源层、应用支撑层、业务应用层、技术标准体系、安全保障体系等方面[5]。系统总体架构设计情况，如图1所示。

图1 系统总体框架

（1）数据资源层。数据资源层存储防汛抗旱工作相关数据资源，实现对数据资源的统一存储和管理，为应用层提供数据服务。数据库主要包括防汛信息类数据库、组织机构类数据库、防汛多媒体类数据库、防汛值班管理类数据库、水雨情数据库等。

（2）应用支撑层。系统以应用中间件、地理信息平台、安全平台和数据库管理系统为应用支撑，以水务局原有已搭建的水务平台软硬件环境为基础，利用数据库管理软件等，实现防汛信息的交互共享功能。

（3）业务应用层。结合天津市防汛抗旱工作任务和业务流程，开发信息传输、防汛动态、防汛值守、系统管理等模块，实现各级防汛单位对防汛信息的传输交换、分类存储和防汛值班管理等。防汛动态集成海河防总信息共享平台、天津市水务业务管理平台、天津市防汛抗旱自动传真服务系统的相关内容。

（4）软硬件环境。为各防汛相关单位和部门配备服务器、台式机、打印扫描传真一体机、交换机和网线等。其中，服务器部署在市防汛抗旱指挥部办公室机房，台式机、打印扫描传真一体机下发至各防汛单位，专门用于防汛文件信息传输系统。为相关区和河系处配置一定的网线和交换机，以便接入视频会议系统网络。同时，考虑到系统用户较多且分散在不同的地理位置，项目依托其余项目建设的网络进行网络结构设计，其中市水务局内部分用户，利用现有水务业务网；天津市防汛抗旱指挥部成员、水务集团等单位，利用公网+VPN；各区防汛抗旱指挥部办公室和河系处等单位，利用异地会商视频会议系统中MSTP网络专线进行数据传输。

（5）技术标准体系。防汛文件信息传输系统建设，遵循国家、地方水务信息化建设方面的法律、法规以及有关技术标准，并符合天津市水务业务管理平台基本框架的相关技术要求[6]。

（6）安全保障体系。防汛文件信息传输系统利用天津市水务局统一的网络安全设施和VPN 防火墙，保障文件信息传输的安全。

3.3 系统设计方案

天津市防汛文件信息传输系统在天津市防汛抗旱自动传真服务系统的基础上建设，购置数据库管理软件，建成防汛文件信息传输系统，实现56 个部门用户通过统一的界面进行访问，通过职责权限、任务划分，确保各级用户在职责范围内实现防汛信息的查询、接收、管理工作。系统包括信息传输、防汛动态、防汛值守、系统管理等功能模块，各功能模块清单详见表2。

表2 功能模块列表

3.3.1 功能设计

（1）首页。首页综合展示天气预报、工作动态、消息提醒等信息，同时提供信息传输、防汛值守、防汛动态、天气预报等模块的登录入口，方便用户快速登录对应模块。

（2）信息传输。信息传输集成天津市防汛抗旱自动传真服务系统，方便天津市防汛抗旱指挥部办公室向天津市防汛抗旱指挥部成员单位、各分部、各区防汛抗旱指挥部办公室、市水务局有关单位批量下达防汛工作情况、工情、险情等防汛信息，实现信息下达、发送短信、信息接收、查询统计、草稿箱、通讯录、消息提醒等功能。

（3）防汛值守。防汛值守以防汛值班业务为主线，以防汛值班人员为核心，整合有关硬件、软件、信息等资源，为天津市防汛抗旱指挥部和各部门提供防汛值班人员的查询、编辑，值班日志，值班表导出等功能。

（4）防汛动态。防汛动态基于电子地图，实现系统所辖范围内实时雨水情、气象雷达、天气预报等重要防汛信息的展示、查询、用户管理、防汛预案文档管理等功能，实现天津市防汛抗旱指挥部办公室和各级防汛相关部门人员的工作信息共享。

（5）系统管理。系统管理实现对各业务模块的功能维护和配置管理，包括用户设置、权限设置和访问量统计等功能。其中，用户设置包含添加、删除和修改用户等功能；权限设置分为用户权限设置和系统权限设置，用户权限设置允许具有administrator权限的管理员对用户进行相应的权限分配，系统权限设置提供数据库连接设置、数据维护，并包括针对一些全局性的代码所做的添加、删除和修改等操作。此外，通过该模块可查询系统访问量等信息。

3.3.2 数据库设计

数据库建设是防汛文件信息传输系统的重要组成内容，主要解决数据资源之间的逻辑关系，确定数据存储方案，也是各模块建设的基础[7]。系统在天津市防汛抗旱自动传真服务系统已建数据库基础上，补充建设防汛文件收发数据库、防汛信息多媒体数据库、用户管理信息表、值班管理数据库。

3.3.3 集成设计

运行环境充分利用天津市水务局现有机房环境、计算机网络、VPN、传真服务器等基础设施，统一规划基础运行环境，合理搭建本系统所需技术环境，提升系统安全性、稳定性和可靠性，保障系统运行效率和处理性能。

外部系统集成包括海河防总信息共享平台，天津市水务业务管理平台，天津市防汛抗旱自动传真服务系统，中央气象台以及市水务局ftp上的雨情公报和天津区县天气预报等。

3.3.4 安全设计

为保证系统安全运行，有效防止数据信息泄露、丢失和破坏，本系统部署于天津市水务局机房，在充分利用现有软硬件条件基础上，保障管理系统安全。

3.4 系统应用评价

自2018 年正式投入运行以来，系统已为天津市防汛抗旱指挥部办公室与全市防汛各有关单位的防汛文件信息传输提供了高效、安全的共享渠道。通过保障信息传输、防汛值守、防汛动态等功能稳定运行，实现了防汛抗旱业务信息在各级防汛部门之间的高效传输、集中存储和统一管理，提高了天津市防汛抗旱指挥调度、防汛抢险、应急管理等工作的安全高效性，从而为天津市防汛抗旱指挥调度工作提供有力支撑[8，9]。

4 智慧水务系统建设思考与展望

2021年12月，《天津市智慧水务专项规划》（征求意见稿）编制完成，即将成为“十四五”时期天津市智慧水务工作重要的纲领性文件。随着天津市智慧水务管理转型升级步伐的不断加快，未来亟待开发建设以“4+N”项业务为核心功能的水务智能协同应用平台[10]。通过整合包括防汛文件信息传输系统在内的市水务局现有业务应用系统，逐步构建智慧业务、智慧政务、智慧公众、智慧监督等多类应用场景，实现市水务局综合信息多维度、多角度的动态感知和三维展示，辅助管理人员业务人员快速掌握市辖区雨水情与汛情形势并做出精准研判和科学决策，加快推进天津市水务局防汛抗旱信息化建设向数字化、智能化发展。