從基層開始，推動“數字水利”向“智慧水利”轉變

韓強兵

“智慧水利”是在水利信息化的基礎上高度整合水利信息資源并加以開發利用，通過物聯網技術、無線寬帶、云計算等新興技術與水利信息系統的結合，實現水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程運用和管理的效率和效能。“智慧水利”涵蓋了水文、水質、水資源、供水、排水、防汛防澇等方面，是通過各種信息感測設備，測量雨量、水位、水量、水質等水利要素，通過無線終端設備和互聯網進行信息傳遞，以實現信息智能化識別、定位、跟蹤、監控、計算、管理、模擬、預測和管理。

基層智慧水利防汛抗旱方案的總體架構

基層智慧水利防汛抗旱方案是建立在國家防汛抗旱指揮系統的基礎上，建成覆蓋全基層水、工、旱情信息采集系統，提高防汛抗旱移動應急指揮能力，增強業務應用系統的信息處理能力，提高洪水預報精度和優化調度方案，強化旱情信息分析處理的能力，整合資源，擴展和提高異地會商能力，提高信息的安全保障水平，構建科學、高效、安全的省級防洪防旱決策支撐體系。基層防辦業務應用系統將成為國家防汛抗旱指揮系統工程的重要組成部分，建設基層防辦業務應用系統旨在構建一個產品化、標準化、接口規范化，可共享移植、靈活定制的業務應用系統。

安全架構方案

安全體系及安全管理服務系統主要包括用戶應用系統、應用支撐平臺、水利數據、數據匯集系統、網絡通訊系統、信息采集系統等，可以完成決策支持系統、移動視頻會商系統、防汛防旱移動查詢系統等功能，如圖1所示。

數據層構建

其系統按層次可以分為基礎設施層、數據資源層、平臺支撐層、業務應用層四個方面（如圖2所示），其具體內容如下：

基礎設施層，采用虛擬化技術對基礎設施進行整合形成基礎設施層（IAAS），提供寬帶網絡聯通、泛在通信接入、彈性計算服務、按需存儲空間。同時實現網絡、通信和辦公工具集成。

數據資源層，采用大數據技術對數據資源進行分析處理形成數據服務層（DAAS），為上層業務應用提供數據及其產品的接入、訪問、管理等支撐。

平臺支撐層，采用服務總線技術對平臺進行集成形成平臺支撐層（PAAS），為業務應用提供基礎工具、一張圖、大數據、移動應用、集中交換、開發框架和運行管理框架等平臺服務。

業務應用層，采用多租戶技術對軟件進行集成形成業務應用層（SAAS），為最終用戶提供零安裝、零維護、體驗好的web和移動應用服務。采用門戶技術，提供單點登錄、內容匯聚和個性化定制等Web門戶服務，以及綁定登錄、分類展示和用戶設置等移動門戶服務。

系統的五大功效亮點

為全面服務水利水務工作，建設門戶子系統、防汛防旱子系統、水利工程管理系統、水資源管理子系統、供水管理子系統、農水管理子系統、移動巡查子系統等業務應用系統奠定基礎，同時通過良好的架構設計與安全設計，確保信息的安全。此外，其安全體系及安全管理服務系統的構建具有如下幾個功效：

防汛管理系統化

建立防汛管理系統、旱情信息查詢服務系統，加強防汛與防旱工作信息化，提升與上級單位、縣市防指成員單位的聯動協同能力，提升管理效率。構建一個集可視化、數字化、信息化、智能化技術于一體的三維可視化系統，實現水利基礎設施、實時雨水情、洪水演進三維模擬、三維街景等數據與基礎地形的無縫結合，提供規范、高效、豐富的數據資源和功能。

信息采集自動化

建立視頻監控系統、提升信息采集的自動化、智能化及時效性，服務業務管理。采用云GIS技術為一張圖支撐系統保駕護航，實現對底層云GIS資源池的管理，它可將資源池中的底層資源自動快速地整合為云GIS站點提供給用戶，而用戶則能夠在云GIS站點中搭建自己的業務系統。云GIS資源管理將復雜的云GIS實例生成、管理、監測等的步驟自動化完成，從而最大化降低用戶對于云GIS平臺的使用門檻和運維壓力。

實時監控全面化

建立防汛防旱指揮調度中心，搭建會商系統，實現對水利樞紐工程實時監控、專家會商。當險情發生時，搶險人員可以通過移動采集模塊，第一時間向系統提供照片、音頻、視頻、文字及GPS準確位置等信息。并且通過移動會商功能，參與汛情處理的相關討論、提供相關意見。在應急搶險的過程中，也可以通過移動搜索模塊，第一時間了解到汛情的變化。并且可通過移動社區的IM功能，與周邊的搶險隊員、總部的領導進行實時一對一溝通；通過移動社區視頻監測的調用功能，了解到周圍重點區域的情況，提高搶險效率。

業務管理機動化

建立移動圖像應用平臺、短信平臺，形成固定與移動辦公的協同交互體系，增強業務工作的機動性，提升水利水務的應急聯動能力。通過水利地理信息一張圖實現對雨、水、工、旱、災和天氣雷達數據的實時展現，在展示數據的獲取設計上，采用分層展現、按視野區域展現的方式，對數據展示點進行壓縮。同時通過服務端建立緩存點信息的機制，將數據點緩存起來，實現查詢時的快速響應，避免瀏覽器過多的消耗請求資源。

災情決策規范化

建設災情統計系統、數據分析系統，深度挖掘數據資源中蘊含信息，提升數據資源在管理決策中的價值，并可以實現資源共享。水利行業數據不僅有結構化數據，還有監測視頻、文檔等大量非結構化數據。利用大數據分析平臺從各種各樣類型的巨量數據中快速獲得有價值信息，為防汛抗旱、會商研判等提供大數據分析產品服務。同時對這些海量異構數據資源進行統計分析，通過即席查詢、多維分析、交互式圖表等各種形式對數據統計分析的結果與一張圖數據進行整合和數據融合，為防汛抗旱指揮決策、會商研判等提供重要數據支撐。

基層智慧水利防汛抗旱方案構建原則及目的

基層智慧水利防汛抗旱方案的構建原則需要遵循：先易后難，由點到面；從近到遠，小材大用；即時維修，定期保養；四是資源共享，全面覆蓋；顧全大局，不斷完善。

實現境內工程調度運行的信息采集自動化、運行監控網絡化、分析處理智能化、決策支持科學化，可以全面提高工程調度運行的現代化管理水平。安全體系及安全管理服務系統實現遙控指揮，即使不出門，在辦公室就可對水庫、溝渠進行管理，水利部門通過物聯網便知道哪片地需要灌溉，然后根據需求量進行供水。如果一個地方下了一場暴雨，在監控指揮室里，防汛部門就可以把各種情況、數據看得一清二楚，作出準確判斷。一部手機就可以監控溫室大棚，能實時查看遠在千里之外的農作物生長情況，甚至實現給菜地澆水等功能。可以實現全方位，多環節，治水管水用水，提高農田灌溉率，實現農田灌溉高效化。在蓄水上保障提供充足水源；在通水上實現農田水網全覆蓋；在節水方面，改變大水漫灌為精準噴滴灌，提高水資源利用率；在山洪災害防治上，可以提前預防災害發生，通過自動雨量站、自動水位遙測站、視頻監測站、圖像監測站等監控，及時掌握河流、湖泊、水庫等水量變化情況，如果發現險情便可適時組織人群撤離危險期，大大減少人員傷亡和財產損失。

基層智慧水利的重點在于智能化，讓系統管理充滿智能自動管理，并且利用移動終端或平臺可控性強，而非數字水利的信息堆集。因此，構建水利移動門戶，積極推進水利業務應用移動化，有利于實現全國防汛抗旱指揮一盤棋。地市級智慧水利的構建是根基，只有進一步豐富網絡安全信息獲取渠道，強化監測手段，及時獲取水利網絡安全情報，完善水利網絡安全信息通報機制，擴展覆蓋到水利關鍵信息基礎設施運行管理單位；同時，圍繞資源整合共享，重點從統一用戶管理、統一門戶集成、統一數據交換、共享工作底圖等方面推進國家防汛抗旱指揮系統工程項目建設進入良好發展階段。

（作者單位：山西省晉城市水利勘測設計院）