農(nóng)村智慧水利探索實踐
——以徐州市銅山區(qū)為例

佟保根

(徐州市銅山區(qū)水務局， 江蘇 徐州 221116)

徐州市銅山區(qū)地處蘇、魯、豫、皖四省交界處，境內(nèi)主要河流有京杭大運河、廢黃河、鄭集河等，日常工農(nóng)業(yè)用水主要依靠江淮水，屬于干旱缺水地區(qū)。但銅山區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，夏季汛期經(jīng)常發(fā)生水澇災害，因此做好抗旱防汛工作對于保障銅山區(qū)糧食生產(chǎn)和人民正常生活至關重要[1]。

長期以來，銅山區(qū)的基礎水務工作主要依靠人工巡邏與監(jiān)測，費時耗力，效率低下。近年來銅山區(qū)旱澇災害頻發(fā)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成極大危害。傳統(tǒng)的水務管理方式暴露出許多問題，如：缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫環(huán)境、信息共享不充分、沒有統(tǒng)一的應用服務平臺、旱澇災害預警能力低等。與此同時，大數(shù)據(jù)、人工智能、無人機等新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展也在催生水務工作的變革。

1 建設目標

銅山區(qū)正處于加快轉(zhuǎn)型發(fā)展、建設生態(tài)文明、發(fā)展民生福祉的重要時期。“江蘇水利十三五規(guī)劃”期間，徐州市銅山區(qū)水務局積極謀劃，深入貫徹落實黨中央、國務院關于加快災后水利薄弱環(huán)節(jié)建設的決策部署，按照新時期防災減災救災工作“兩個堅持，三個轉(zhuǎn)變”的新理念、新要求，針對徐州市銅山區(qū)防汛抗洪搶險救災中暴露出的問題和短板，以防洪排澇為重點，堅持問題導向，統(tǒng)籌規(guī)劃、突出重點、因地制宜、科學治理，著力構(gòu)建農(nóng)村基層防汛預報預警體系，加快推進銅山區(qū)水利信息化進程。

2 建設內(nèi)容

2.1 建設原則

一是系統(tǒng)的實用性。水利數(shù)據(jù)形式多樣，并且隨著監(jiān)測站的增多，數(shù)據(jù)量急劇上升，數(shù)據(jù)上傳頻率也逐漸加快，因此在建設過程中采用的技術(shù)和設備要以系統(tǒng)的實用性為重要前提，最大限度實現(xiàn)水情監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、傳輸、預報預警等程序自動化。

二是充分考慮信息系統(tǒng)的升級換代，當前新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，水利信息系統(tǒng)的建設要謹慎選擇通訊設備和相應技術(shù)，既要保證技術(shù)和設備的先進性，也要有利于今后系統(tǒng)的業(yè)務擴展和升級換代，避免資源浪費和重復建設。

2.2 體系架構(gòu)

為了能夠達到與國家、省市級防汛防旱決策支持系統(tǒng)資源與信息共享互通的目的，銅山區(qū)農(nóng)村基層防汛預報預警體系(圖1)建設項目遵循“兩臺一庫”技術(shù)框架進行構(gòu)建。采用面向服務SOA的體系架構(gòu)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)對各項建設內(nèi)容進行架構(gòu)[2-3]。

基礎設施層是對各類水情信息的感知，除計算機和軟件環(huán)境外，還包括雨量傳感器、水位傳感器、視頻傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設備。

數(shù)據(jù)服務層是對各類水情信息的存儲管理。隨著監(jiān)測站數(shù)量增多，產(chǎn)生大量關于水文、水情信息的多媒體數(shù)據(jù)以及文檔等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。采用關系型數(shù)據(jù)庫的傳統(tǒng)存儲形式已不能滿足需求，銅山區(qū)水務局創(chuàng)新存儲方式，采用大數(shù)據(jù)、超融合、虛擬化技術(shù)等有效解決了非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲的難題。

應用支撐層主要是對應用層的服務支撐，包括一個應用集成平臺和各類底層應用服務組件、文檔等，為應用層提供運行保障。

應用層包括防汛防旱綜合服務、水利工程管理、水資源管理、電子政務、移動綜合服務、河長制管理等多個子系統(tǒng)。

門戶層和用戶層主要涉及系統(tǒng)管理、應用整合、角色設置、用戶登錄方式等。銅山區(qū)水務局多措并舉，設置防火墻、入侵檢測、病毒防范、網(wǎng)絡信息審計等保障各系統(tǒng)的安全運行[4]。

2.3 基礎設施建設——物理設備選用

銅山區(qū)計劃建立集中的網(wǎng)絡監(jiān)控管理系統(tǒng)，按照“高安全性、高可用性、高可擴展性、高可管理性”的建設方針，最終選擇了智能微模塊機房數(shù)據(jù)中心解決方案。其中，基礎設施一體柜集成配電、UPS、機架式空調(diào)和監(jiān)控模塊等配置，能夠大大節(jié)省機房空間。IT機柜在基礎設施一體柜兩側(cè)又可以靈活擴展，單個模塊最多可以支持8個柜位，最大支持15kWIT負載，單柜最大功率密度能夠達到7kW。模塊冷熱通道隨意選擇，PUE低至1.37。同時獨有的器件失效預警、部件主動預防、系統(tǒng)冗余設計等三重保障，確保業(yè)務高可靠運行。現(xiàn)已實現(xiàn)省、市、區(qū)、鎮(zhèn)(場、辦事處)及相關水管單位的網(wǎng)絡互聯(lián)互通，其中銅山區(qū)水務局與徐州市的水利專網(wǎng)及視頻會商網(wǎng)絡帶寬均為4M，銅山區(qū)與各個鎮(zhèn)及水管單位的水利專網(wǎng)和視頻會商網(wǎng)絡帶寬均為百兆光纖，實現(xiàn)區(qū)、鎮(zhèn)、村網(wǎng)絡三級互通。

2.4 基礎網(wǎng)絡特色應用——高清視頻會商系統(tǒng)

在基礎網(wǎng)絡的支撐下，銅山區(qū)水務局建設了一套高清視頻會商系統(tǒng)，涉及核心機房、1個主會場，28個二級分會場。系統(tǒng)建設采用硬件終端設備結(jié)合軟終端，整體實現(xiàn)1080p(720p)的圖像效果，同時向下兼容4CIF、CIF標清圖像，視頻會商系統(tǒng)采用分布式一體化架構(gòu)，以主會場、28個二級分支為節(jié)點，形成一個完整的視頻會議系統(tǒng)。同時銅山區(qū)水務局采購衛(wèi)星電話、單兵等先進前端設備建設現(xiàn)已建成語音綜合管理調(diào)度系統(tǒng)及海康云監(jiān)控系統(tǒng)。通過一套平臺實現(xiàn)語音調(diào)度、會議調(diào)度、廣播調(diào)度、視頻調(diào)度、移動視頻會商、相關人員定位管理、水情消息推送等多媒體綜合指揮調(diào)度功能，滿足日常值班、應急指揮、移動執(zhí)法、巡檢等多種工作場景，從而提高了行政效率和信息化管理程度，縮短面臨自然災害和突發(fā)情況的決策周期。

2.5 智慧水利平臺——防汛防旱綜合服務系統(tǒng)

銅山區(qū)防汛防旱綜合服務系統(tǒng)集數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、存儲、分析、告警以及可視化查詢、統(tǒng)計分析預測、決策支持等強大功能于一身，其主要功能有：

圖1 銅山區(qū)基層防汛預警體系

(1)全面、迅速、及時、準確地掌握境內(nèi)主要河流、大中型水庫、大型水閘、重點堤圍、重點地區(qū)以及暴雨中心的雨水風情狀況，為流域洪水預報、災情評估提供及時的基礎資料。

(2)在短期內(nèi)對重點地段進行實時監(jiān)測，為防洪抗旱決策部署和調(diào)度方案提供精準有效的技術(shù)支持和科學依據(jù)。

(3)基于實時信息、歷史信息、防汛預案、處理機制等，將“簇類”信息和數(shù)據(jù)進行封裝，并按照業(yè)務需求進行組裝，信息不再是單獨為系統(tǒng)提供服務，而是轉(zhuǎn)向為事件服務。

2.6 防汛預警體系應用支撐——銅山區(qū)應用支撐平臺

應用支撐平臺是業(yè)務應用的載體，采用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)，保證平臺各類服務、管理模塊形成有機整體，為各類應用提供數(shù)據(jù)及業(yè)務組件服務，可根據(jù)需求進行業(yè)務組合及擴展。本系統(tǒng)建設基于面向服務的架構(gòu)(SOA)，在此架構(gòu)下，應用系統(tǒng)的交換接口發(fā)布成“服務”，部署于企業(yè)服務總線。應用支撐平臺向各個業(yè)務應用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、公共的開發(fā)運行環(huán)境，遵照平臺開發(fā)標準，接口規(guī)范技術(shù)。

3 建設成果

在銅山區(qū)水務局完成洪澇災害調(diào)查評價、自動監(jiān)測站點補充新建、預警救援設施配置等基礎工作后，銅山區(qū)智慧水利基礎網(wǎng)絡支撐與應用項目已初步建成并已投入運行。該項目的成功建成標志著徐州市銅山區(qū)防汛視頻會商系統(tǒng)實現(xiàn)從無到高清的全面提升，實現(xiàn)了省市縣鄉(xiāng)四級防汛高清視頻全覆蓋，省市縣鄉(xiāng)村五級防汛指揮部署信息全覆蓋。銅山區(qū)水務局將繼續(xù)推進實施農(nóng)村基層防汛預報預警體系，精進層級業(yè)務工序，促進水利綜合業(yè)務精細化管理，提高科學決策和統(tǒng)籌調(diào)度水平，最終實現(xiàn)全面感知，主動服務，資源整合，科學決策，能夠更自動的控制和更及時的應對突發(fā)事件和旱澇災害的目標，實現(xiàn)“數(shù)字水利”向“智慧水利”的轉(zhuǎn)型升級，全面提升徐州市銅山區(qū)水務管理的智慧運營能力[5]。

銅山區(qū)農(nóng)村基層防汛預報預警體系的建設與初步運行，使基層防汛預報預警能力得到了全面提高。銅山區(qū)農(nóng)村基層防汛預報預警體系的建設將現(xiàn)有的業(yè)務數(shù)據(jù)進行完善與封裝，對獨立的業(yè)務信息進行必要的要素提取，建立離散數(shù)據(jù)之間的業(yè)務邏輯，從而形成統(tǒng)一、規(guī)范、有序的數(shù)據(jù)集合，而不是傳統(tǒng)工作方式下的簡單的數(shù)據(jù)信息堆集。與此同時，信息服務、動態(tài)評價、成果共享、預報預警、會商決策、統(tǒng)籌調(diào)度等功能的協(xié)調(diào)連接，提高了防汛抗旱的水平和效率，為人民群眾的生命和財產(chǎn)安全提供了保障，也使得整個水務管理的業(yè)務更加精細以及體系化，水務水利工作管理水平得到全面提高，從而將會更加扎實推進銅山區(qū)水利現(xiàn)代化進程。

4 結(jié) 語

農(nóng)村水利信息化程度由于經(jīng)濟技術(shù)條件限制一直落后于城市，各級業(yè)務部門之間也與省市級水務管理部門存在脫節(jié)現(xiàn)象。建設省市縣鄉(xiāng)村五級互通的水利信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)防汛防旱指揮一張圖，將使決策系統(tǒng)和區(qū)域性統(tǒng)籌調(diào)度更好地發(fā)揮其強大作用，真正實現(xiàn)“物聯(lián)感知、互聯(lián)互通、科學決策、智能管理”[6]。同時，基層水利信息化也是智慧水利的重要組成部分，未來的水務工作將會是更加便捷、更加科學高效的智慧運營。