遼河防洪管理信息化總體建設(shè)方案探討

董 軍

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110006）

1 建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 感知層現(xiàn)狀

1.1.1 監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

遼河遼寧省內(nèi)水系共有水文站56 處：國(guó)家基本水文站37 處，遼河干流水文站9 處（鐵嶺市3 處、沈陽市4 處、鞍山市1 處、盤錦市1 處），清河、柴河、柳河、繞陽河等支流上共有水文站28 處（鐵嶺市13 處、沈陽市4 處、阜新市8 處、錦州市2 處、盤錦市1）；中小河流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水文站19 處（鐵嶺市5 處、沈陽市3 處、阜新市2 處、錦州市3 處、盤錦市6 處）。

雨量站462 處，國(guó)家基本雨量站148 處，專用雨量站314 處；地下水站354 處；墑情站20 處。

1.1.2 水利工程監(jiān)控現(xiàn)狀

結(jié)合國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程建設(shè)，省水利信息中心已經(jīng)建立全省52 座水庫視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全省52 座水庫會(huì)商室、大壩、建筑物及重點(diǎn)防洪區(qū)的視頻監(jiān)控，為防汛會(huì)商及遠(yuǎn)程視頻會(huì)議提供支撐[1]。用戶可以交互查詢所有視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控信息查詢管理和歷史監(jiān)控錄像的查詢管理，并可以對(duì)其進(jìn)行各個(gè)方向以及對(duì)焦等功能的操作，可實(shí)現(xiàn)與省直水庫的視頻會(huì)議。

1.1.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

環(huán)保部門、水文局對(duì)遼河水系的水質(zhì)檢測(cè)采樣進(jìn)行《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》（HJ 828-2017）的實(shí)驗(yàn)室方法來驗(yàn)證，鬧德海等2 個(gè)水庫由生態(tài)環(huán)境廳建設(shè)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。

1.1.4 信息采集與傳輸現(xiàn)狀

遼河水系平原地區(qū)的水文站、雨量站采用GPRS/4G通信方式傳輸，山區(qū)的水文站、雨量站采用北斗衛(wèi)星通信方式，數(shù)據(jù)上報(bào)到省水文情報(bào)預(yù)報(bào)中心。

小型水庫采用人工觀測(cè)，利用報(bào)汛APP發(fā)送短信息形式報(bào)送。

1.2 基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀

隨著全國(guó)性水利信息化重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施和各地水利信息化重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)的快速推進(jìn)，水利信息基礎(chǔ)設(shè)施建成得到了快速發(fā)展，信息采集、通訊、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等初具規(guī)模，初步形成了對(duì)水利業(yè)務(wù)應(yīng)用的基本支撐能力。

1.2.1 省水文情報(bào)預(yù)報(bào)中心機(jī)房現(xiàn)狀

中心機(jī)房面積300 m2，標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)裝修，機(jī)房?jī)?nèi)有33 臺(tái)機(jī)柜；機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)通信正常；機(jī)房?jī)?nèi)配備1臺(tái)空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、1 套配電及UPS供電系統(tǒng)、防火系統(tǒng)；機(jī)房已建防雷接地系統(tǒng)；安全監(jiān)控采用海康威視監(jiān)控設(shè)備。

1.2.2 通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

在網(wǎng)絡(luò)連接方面：全省水利系統(tǒng)包括省水利廳、14 個(gè)市、98 個(gè)縣（區(qū)）、49 座水庫、14 個(gè)水文分局、11 個(gè)水文站接入全省水利信息骨干網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)帶寬省到市兩個(gè)10 M，市到縣10 M。

1.3 數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀

通過對(duì)全省測(cè)站雨水情遙測(cè)數(shù)據(jù)庫、小型水庫報(bào)訊數(shù)據(jù)庫和省直水庫雨水情遙測(cè)數(shù)據(jù)庫三個(gè)數(shù)據(jù)庫的同步整合，目前已經(jīng)形成了最終的雨水情數(shù)據(jù)，為防汛會(huì)商提供數(shù)據(jù)支撐。

1.4 應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)狀

遼寧省省水利信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)方面目前已經(jīng)建成使用的有22 個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，另外還有14 個(gè)子系統(tǒng)，在各自領(lǐng)域發(fā)揮著作用。

1.5 網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀

遼寧省水利系統(tǒng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上部署了防火墻、DDoS系統(tǒng)、防毒墻以及用戶上網(wǎng)行為監(jiān)控系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)備，并有網(wǎng)管系統(tǒng)、云監(jiān)控系統(tǒng)，終端準(zhǔn)入等安全運(yùn)維管理手段。在線運(yùn)行的37 個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中有水資源監(jiān)控能力平臺(tái)等4 個(gè)通過等級(jí)保護(hù)測(cè)評(píng)，8 個(gè)信息系統(tǒng)正在申請(qǐng)由省信息中心統(tǒng)一組織的等保測(cè)評(píng)。

2 存在問題

遼河流域防洪信息化建設(shè)目前存在主要問題包括：①透徹感知不夠；②互聯(lián)互通支撐不強(qiáng)；③信息資源開發(fā)利用不夠；④智慧應(yīng)用水平不高；⑤網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力不足；⑥認(rèn)識(shí)不到位。

3 建設(shè)目標(biāo)與任務(wù)

3.1 建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)智慧水利總體架構(gòu)和主要任務(wù)要求，堅(jiān)持問題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向，綜合考慮流域綜合管理需求，以流域防洪能力提升為建設(shè)重點(diǎn)，建成空天地一體化的全要素動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，基本實(shí)現(xiàn)流域各類水信息的全面實(shí)時(shí)感知、網(wǎng)絡(luò)全面互聯(lián)和信息實(shí)時(shí)共享[2]；建設(shè)遼河防洪數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)智能平臺(tái)、智能應(yīng)用系統(tǒng)，推進(jìn)新一代技術(shù)在遼河流域管理的充分應(yīng)用與融合，構(gòu)建智能化、信息化支撐保障環(huán)境，實(shí)現(xiàn)遼河流域涉水管理的全面感知、自動(dòng)控制、智能決策和主動(dòng)服務(wù)，打造數(shù)字遼河、安全遼河、智慧遼河。

3.2 建設(shè)任務(wù)

全要素監(jiān)測(cè)感知平臺(tái)；遼河防洪數(shù)據(jù)中心；業(yè)務(wù)智能平臺(tái)；智能應(yīng)用系統(tǒng)；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；安全保障系統(tǒng)。

3.3 建設(shè)原則

堅(jiān)持問題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向，以河長(zhǎng)制為抓手，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，全面推進(jìn)治污水、防洪水、排澇水、抓節(jié)水、保供水“五水共治”，全力以赴打好遼河流域治理攻堅(jiān)戰(zhàn)，以新一代信息技術(shù)為動(dòng)力，以服務(wù)水利改革發(fā)展為宗旨，以產(chǎn)業(yè)快速、可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，積極探索智慧水利發(fā)展的新理念和新模式，促進(jìn)治理體系和治理能力的智能化，努力實(shí)現(xiàn)人水和諧發(fā)展。主要有以下幾個(gè)原則：

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，融合發(fā)展。堅(jiān)持創(chuàng)新是持續(xù)發(fā)展的第一動(dòng)力，著力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、科技創(chuàng)新，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)等創(chuàng)新應(yīng)用，拓展新一代信息技術(shù)應(yīng)用的廣度和深度，實(shí)現(xiàn)與水利發(fā)展的深度融合，形成智能應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展良性互動(dòng)的智慧水利建設(shè)格局。

統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)指引。“智慧水利”涉及水利全行業(yè)，要堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃、強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，緊緊圍繞遼寧省遼河流域管理實(shí)際，以需求為導(dǎo)向，強(qiáng)化信息技術(shù)在水旱災(zāi)害防御、水工程建設(shè)與運(yùn)行、水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理、農(nóng)村水利與水土保持、河湖長(zhǎng)效保護(hù)與動(dòng)態(tài)管控等領(lǐng)域集成應(yīng)用，大力推進(jìn)智慧水利項(xiàng)目建設(shè)。

突出重點(diǎn)，梯次推進(jìn)。聚焦水旱災(zāi)害防御、水工程建設(shè)與運(yùn)行、兼顧水資源、水土保持，以流域綜合治理為重要抓手，加快實(shí)施智慧水利建設(shè)的重大工程和重要項(xiàng)目，先行先試，梯次推進(jìn)，以試點(diǎn)和示范帶動(dòng)遼寧省智慧水利建設(shè)全面發(fā)展。

資源整合，共享共用。融合新一代信息技術(shù)，加強(qiáng)水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施、水利數(shù)據(jù)資源和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)涉水單位互聯(lián)互通和充分共享，提升數(shù)據(jù)價(jià)值。

加強(qiáng)運(yùn)維，確保安全。建立完善的信息系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作機(jī)制，落實(shí)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)制度，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理，加強(qiáng)重要信息系統(tǒng)和關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保障，確保安全可控。

4 總體布置方案

4.1 總體思路

本項(xiàng)目是遼寧省智慧水利中提出的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，是遼寧省遼河干流防洪提升工程建設(shè)信息化支撐工程。本項(xiàng)目依據(jù)遼寧省智慧水利提出的定位、功能、任務(wù)和建設(shè)內(nèi)容要求，遵循智慧水利的總體思路和框架，確定全要素監(jiān)測(cè)感知平臺(tái)、遼河防洪數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)智能平臺(tái)、智能應(yīng)用系統(tǒng)、安全體系、保障體系等建設(shè)內(nèi)容，共同打造全局性、整體性、協(xié)同性、開發(fā)性、前瞻性、服務(wù)性、泛在性、智能性為一體的智慧平臺(tái)和虛擬環(huán)境，全面提升流域治理開發(fā)、保護(hù)和管理。

4.2 建設(shè)模式

在《遼寧省信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《遼寧省政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享實(shí)施方案》和《遼河流域防洪規(guī)劃》的指導(dǎo)下，遵循“統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境、統(tǒng)一安全保障、統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心和統(tǒng)一門戶”的原則，充分利用遼寧省現(xiàn)有水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施，搭建遼河信息化統(tǒng)一平臺(tái)。

移動(dòng)通信生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地建成后,基本具備企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境，可以更好地進(jìn)行校企深度合作，為共同培養(yǎng)學(xué)生、承接生產(chǎn)性項(xiàng)目、更好地為通信行業(yè)提供報(bào)務(wù)打下良好的基礎(chǔ)。

1）充分利用遼寧省現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)施設(shè)備，在流域重點(diǎn)管理河湖補(bǔ)充和完善以視頻、工情為主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，提高流域洪澇災(zāi)害實(shí)時(shí)采集能力，構(gòu)建防洪管理的基礎(chǔ)信息源。

2）依托現(xiàn)有的水利信息網(wǎng)絡(luò)（防汛網(wǎng)），采用租用公網(wǎng)的方式建設(shè)系統(tǒng)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大覆蓋范圍，增加微信應(yīng)急通信，完善相關(guān)網(wǎng)絡(luò)和安全設(shè)備，避免重復(fù)建設(shè)。

3）在已建水雨情數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，對(duì)已有數(shù)據(jù)資源進(jìn)行補(bǔ)充和完善，按照相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、管理支持?jǐn)?shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一存儲(chǔ)與管理。

4.3 總體架構(gòu)

總體架構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮各業(yè)務(wù)協(xié)同需求，形成“四橫兩縱”的總體框架。其中，“四橫”包含全要素監(jiān)測(cè)感知平臺(tái)、基礎(chǔ)環(huán)境、遼河防洪數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)智能平臺(tái)4個(gè)平臺(tái)及智能應(yīng)用系統(tǒng)，“兩縱”分別為信息安全保障體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。具體見圖1。

圖1 遼河防洪信息化建設(shè)總體框架圖

接入、新建水庫水位、水量、水質(zhì)、視頻、堤防安全等監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息，構(gòu)建空天地一體化全要素監(jiān)測(cè)感知平臺(tái)，為遼河流域水事活動(dòng)提供基礎(chǔ)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)源；在信息資源規(guī)劃的基礎(chǔ)上建立遼河防洪數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)各級(jí)水利部門、各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的遼河綜合管理相關(guān)水利數(shù)據(jù)及部分其他行業(yè)涉水?dāng)?shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，同時(shí)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)；建設(shè)具有水利模型、三維虛擬仿真、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜等支撐功能的業(yè)務(wù)平臺(tái)及應(yīng)用支撐平臺(tái)，全面支撐各類水利應(yīng)用的信息化基礎(chǔ)支撐體系；圍繞遼河流域綜合業(yè)務(wù)需求，以防洪能力提升為重點(diǎn)，建設(shè)全景遼河平臺(tái)、水旱災(zāi)害防御、水利工程建設(shè)與管理、防汛物資動(dòng)態(tài)管理與調(diào)配、綜合辦公、智慧運(yùn)維、移動(dòng)服務(wù)支持、公眾服務(wù)系統(tǒng)等系列智能應(yīng)用，基于智慧遼河統(tǒng)一門戶面向各級(jí)用戶；基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施是遼河信息化的建設(shè)基礎(chǔ)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全保障體系作為建立智慧遼河的前提和保障，貫穿所有的平臺(tái)與應(yīng)用，在整個(gè)框架體系中起到支撐作用，保障智慧遼河的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 主要建設(shè)內(nèi)容

4.4.1 全要素監(jiān)測(cè)感知平臺(tái)

圍繞遼河流域的水利業(yè)務(wù)需求和水利監(jiān)督工作要求，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器、視頻圖像捕捉、遙感、無人機(jī)等技術(shù)提升綜合感知能力，建設(shè)視頻、提防安全監(jiān)測(cè)體系，接入已建水雨情監(jiān)測(cè)信息，建成空天地一體化遼河感知網(wǎng)，為遼河流域水事活動(dòng)提供基礎(chǔ)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)源。

4.4.2 遼河防洪數(shù)據(jù)中心

實(shí)現(xiàn)各級(jí)水利部門、各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的遼河綜合管理相關(guān)水利數(shù)據(jù)及部分其他行業(yè)涉水?dāng)?shù)據(jù)全部匯集，通過構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)體系，實(shí)現(xiàn)遼河流域涉水?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算存儲(chǔ)的成本降低、業(yè)務(wù)效率提升、應(yīng)用創(chuàng)新的前提保障。

4.4.3 業(yè)務(wù)智能平臺(tái)

建設(shè)具有水利模型、三維虛擬仿真、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜等支撐功能的業(yè)務(wù)使能平臺(tái)及應(yīng)用支撐平臺(tái)，全面支撐各類水利應(yīng)用的信息化基礎(chǔ)支撐體系。

4.4.4 智能應(yīng)用系統(tǒng)

圍繞遼河流域綜合業(yè)務(wù)需求，以防洪能力提升為重點(diǎn)，建設(shè)全景遼河平臺(tái)、水旱災(zāi)害防御、水利工程建設(shè)與管理、防汛物資動(dòng)態(tài)管理與調(diào)配、綜合辦公、智慧運(yùn)維、移動(dòng)服務(wù)支持、公眾服務(wù)系統(tǒng)等系列智能應(yīng)用。

4.4.5 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

結(jié)合各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的需求，充分利用通信專網(wǎng)資源,結(jié)合租用公網(wǎng)鏈路，在現(xiàn)有流域網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上[3]，通過光纖、4G/5G、衛(wèi)星傳輸?shù)扔芯€、無線、近距離、中距離、遠(yuǎn)距離各種不同的組網(wǎng)方式，規(guī)劃建設(shè)覆蓋全流域的高速互聯(lián)信息網(wǎng)絡(luò)，依托遼寧省政務(wù)云統(tǒng)一的機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、安全等資源開展遼河信息化建設(shè)，建設(shè)統(tǒng)一的調(diào)度指揮及會(huì)商環(huán)境。

4.4.6 安全保障系統(tǒng)

圍繞遼河信息化建設(shè)需要，構(gòu)建覆蓋智慧水利綜合感知、分析處理和智能應(yīng)用全過程的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，包括網(wǎng)絡(luò)安全防御能力建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)能力建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)警與響應(yīng)能力建設(shè)。

5 結(jié)論

1）遼河防洪信息化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其重點(diǎn)在于融合現(xiàn)有信息化系統(tǒng)并加以整合改造，按照國(guó)家智慧水利的總體要求進(jìn)行建設(shè)，未來與國(guó)家構(gòu)建的全國(guó)水利一張圖應(yīng)可以有機(jī)結(jié)合。

2）遼河作為全國(guó)七大江河之一，其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)較高，其他各河各流域應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要參照建設(shè)，不宜盲目照搬照抄。

3）水利信息化和智慧化均應(yīng)堅(jiān)持頂層設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，堅(jiān)決走標(biāo)準(zhǔn)化、模式化的路線，便于流域和區(qū)域整體信息共享。