智慧海河建設現(xiàn)狀分析與思考

張夏，張洋

（海河水利委員會信息中心，天津300170）

新時期國家發(fā)展戰(zhàn)略和信息化方針的重大調(diào)整，對水利信息化提出了新要求。2019年，鄂竟平部長全國水利工作會議上提出“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”水利改革發(fā)展總基調(diào)，并將信息化列為水利四大短板之一，強調(diào)強大的信息系統(tǒng)是水利監(jiān)管的重要支撐。水利部組織開展《智慧水利總體方案》編制工作，以保障防洪、供水、糧食、經(jīng)濟、生態(tài)和國家的安全為向導，圍繞水利中心工作，加快推進水治理體系和治理能力現(xiàn)代化[1]，指導全國智慧水利建設。

本文在智慧水利框架下，針對海河流域信息化建設的特點，對標智慧水利建設目標和任務提出智慧海河建設具體任務，規(guī)劃了一批信息化項目，搶抓信息化發(fā)展機遇，補齊海河流域管理信息化短板。

1 智慧水利的發(fā)展形勢

智慧水利旨在應用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新一代信息技術，實現(xiàn)對水利對象及活動的透徹感知、全面互聯(lián)、智能應用與泛在服務，從而促進水治理系統(tǒng)和能力現(xiàn)代化[2]。當前，互聯(lián)網(wǎng)+、窄帶物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的發(fā)展與革新得到了廣泛應用，使各行業(yè)在IT基礎設施動態(tài)擴展、平臺云化管理、應用智能化、無人值守方面實現(xiàn)了顛覆性發(fā)展。傳統(tǒng)水利已難以滿足新時代經(jīng)濟社會發(fā)展要求，需以流域為單元、以江河水系為經(jīng)絡、以水利工程為節(jié)點，通過智慧水利構建起現(xiàn)代水利基礎設施網(wǎng)絡平臺，滿足新時代經(jīng)濟社會發(fā)展新要求。

2020年，水利部選擇11家基礎較好、有流域和區(qū)域代表性的單位開展實施36項智慧水利先行先試工作，以解決水災害、水資源、水工程、水監(jiān)督、水政務等業(yè)務領域的重點、難點、痛點問題為突破點，大力探索物聯(lián)網(wǎng)、視頻、遙感、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、區(qū)塊鏈等技術在水利行業(yè)的創(chuàng)新應用，推進智慧水利率先突破，并以“智慧水利助力水利行業(yè)強監(jiān)管”為主題亮相第三屆數(shù)字中國建設峰會。

2 海河流域智慧水利現(xiàn)狀與問題

海河流域地處京畿要地，承擔著服務京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)、北京城市副中心建設等重大國家戰(zhàn)略實施的水安全保障任務。面對新時代治水的新形勢，按照水利部《智慧水利總體方案》要求，需要深刻認識水利信息化向水利現(xiàn)代化轉變的必要性與重要性，準確把握技術發(fā)展趨勢，充分利用新一代信息技術驅動水利改革發(fā)展。現(xiàn)階段，海河流域信息化存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 透徹感知能力不足

面向海河流域主要業(yè)務應用的數(shù)據(jù)需求，各類水利信息的采集能力還存在不足，主要表現(xiàn)在感知范圍覆蓋和要素內(nèi)容不全面、感知手段智能化不足等方面。

2.2 數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用程度不夠

海委及流域內(nèi)各省市均圍繞水文測報、水資源開發(fā)利用、防洪工程、山洪災害、天氣預報、科技成果等工作積累了大量的基礎數(shù)據(jù)，支撐了各業(yè)務系統(tǒng)的建設。但數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用程度尚存在數(shù)據(jù)來源單一、數(shù)據(jù)分散存儲、數(shù)據(jù)共享程度較低等問題。

2.3 業(yè)務應用協(xié)同和智慧化水平不高

海委業(yè)務系統(tǒng)分散建設，標準不統(tǒng)一，相互之間沒有聯(lián)系，存在業(yè)務壁壘，難以協(xié)同。監(jiān)管工作信息化支撐能力有待提高，跨地區(qū)業(yè)務協(xié)同能力不足，與新技術融合不深入。

2.4 網(wǎng)絡安全防護能力還需全面加強

海委網(wǎng)絡安全防護體系已按照等級保護1.0的標準建設完成，并通過等級保護測評，但是從網(wǎng)絡安全檢查、攻防演練以及對照2019年新發(fā)布的等級保護2.0標準來看還存在不少隱患和薄弱環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡安全防護能力從管理、技術及運營等方面還需全面加強。

3 智慧海河建設規(guī)劃

面對新時代治水的新形勢，海委研究提出了“智慧海河”的總體構想，并進一步確定了海委網(wǎng)信事業(yè)發(fā)展“七個一”總目標。海委一直注重海河流域信息化發(fā)展的規(guī)劃指導，先后制定了《海河流域水利信息化建設規(guī)劃》《海河流域綜合規(guī)劃（2012—2030年）》《海委水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等專項規(guī)劃，并編制了《海委水利信息化頂層設計》《智慧永定河技術方案》《智慧海河總體方案》等信息化建設的重要技術指導文件，對流域水利信息化發(fā)展做出一系列規(guī)劃與安排。《智慧海河總體方案》從目標、框架和建設任務對標《智慧水利總體方案》，規(guī)劃一批信息化項目，利用新一代信息技術賦能流域綜合管理，為打造“幸福海河”提供有力支撐和強力驅動。

3.1 目標對應

由補齊短板、支撐監(jiān)管，到提升重點領域智能化水平，再到全面支撐水治理體系和治理能力現(xiàn)代化，目標一致，方向一致。

3.2 框架對應

智慧海河總體框架根據(jù)海河流域業(yè)務特點進行了規(guī)劃，與智慧水利總體框架相對應，包括水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利大腦、智能應用、安全體系和保障體系6個部分，詳見表1。

表1 智慧海河與智慧水利總體框架對應

3.3 任務對應

遵照智慧水利總體架構，本著“安全、實用”的總要求，規(guī)劃智慧海河建設6項任務，主要包括構建全時全域立體感知網(wǎng)、完善全面互聯(lián)高效通信網(wǎng)、建設海河智慧融合賦能中心、打造海河創(chuàng)新協(xié)同智能應用、鑄牢網(wǎng)絡安全防護體系、完善多維并重保障體系。

4 智慧海河重點建設項目

基于《智慧水利總體方案》要求，結合海河流域已有的信息化建設基礎，按照“透徹感知、全面互聯(lián)、深度挖掘、智慧應用、泛在服務”智慧水利特征，以流域立體感知網(wǎng)和水利通信網(wǎng)為基礎，以“一云一池兩平臺”構成的賦能中心為內(nèi)核，以創(chuàng)新協(xié)同智能應用為重點，以網(wǎng)絡安全體系和多維保障體系為保障，在建項目統(tǒng)籌納入智慧海河總體框架，為新建項目提供基礎支撐，逐步推動智慧海河六大任務的實現(xiàn)，形成智慧海河的“四梁八柱”[3]。

智慧海河總體框架，如圖1所示。

4.1 海河流域信息資源整合與共享

在水利信息化資源整合共享頂層架構下，以海委電子政務工程、永定河水資源實時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)項目等已有水利信息化項目為建設基礎，統(tǒng)籌已建系統(tǒng)和在建項目，按照“整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建”的思路推進海河流域水利信息資源整合共享工作，圍繞跨部門的業(yè)務協(xié)同，完成海委大數(shù)據(jù)中心、水利一張圖、水利視頻云和統(tǒng)一業(yè)務門戶等信息化資源的整合與共享。同時，推動智慧海河大數(shù)據(jù)資源池的建設、應用支撐平臺的建設和系統(tǒng)整合。

4.2 海河流域應用智慧化程度提升

根據(jù)《智慧水利總體方案》《水利網(wǎng)信水平提升三年行動方案》的總體要求，結合海河流域在水旱災害防御、水生態(tài)環(huán)境管理、地下水超采監(jiān)管、水文決策支持、水政監(jiān)察執(zhí)法、水安全等方面的信息化短板，統(tǒng)籌在建、擬建項目，重點建設華北地下水超采綜合治理信息管理系統(tǒng)、永定河水資源實時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)、海河流域水工程防災聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，打造海委水政監(jiān)察隊伍執(zhí)法能力建設項目、海河流域水文決策支持會商系統(tǒng)、海河流域水利工程管理能力提升項目和京津冀核心區(qū)水安全保障智慧化提升工程項目，推動智慧海河創(chuàng)新協(xié)同智能應用的建設，保障海河流域水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水災害安全。

4.3 海河流域水模擬平臺構建

圍繞水利智能應用需求構建涵蓋水文預報、水動力模擬、水質(zhì)模擬、地下水模擬等功能的流域水模擬平臺。搭建模型庫，開發(fā)水利模型管理功能，并提供模型應用場景構建功能。實現(xiàn)納入管理的模型服務和模型對象具備靈活配置和動態(tài)裝配功能，快速完成模型與業(yè)務的融合應用。推動智慧海河智慧模擬平臺的構建，提升模型服務水平，為智能應用的預報、預警、分析、決策、評估提供專業(yè)模型支撐。

4.4 網(wǎng)絡安全能力提升與IPv6網(wǎng)絡設備改造

根據(jù)《水利網(wǎng)絡安全任務細化實化實施方案》的總體部署，快速補齊海委網(wǎng)絡安全短板，優(yōu)化完善海委機關本級網(wǎng)絡安全防御技術體系，實現(xiàn)網(wǎng)絡安全具備可內(nèi)外協(xié)同、上下聯(lián)動的主動監(jiān)測預警能力、可對抗有組織攻擊的縱深防御能力和可及時進行事件處置的應急響應能力，并滿足國家《網(wǎng)絡安全等級保護基本要求》。通過海委網(wǎng)絡安全能力提升與IPv6網(wǎng)絡設備改造項目實現(xiàn)網(wǎng)絡安全設備的更新，并對網(wǎng)絡防病毒系統(tǒng)和安全管理平臺進行升級，優(yōu)化海委機關網(wǎng)絡結構，實現(xiàn)分區(qū)分域安全管理，增強各區(qū)域的安全防護能力。統(tǒng)籌其他在建信息化項目資源，結合電子政務、永定河水資源實時監(jiān)控、華北地下水超采在線監(jiān)控等項目實施，全面開展基礎性防御設施、多因子認證平臺、云安全防護體系、統(tǒng)一用戶管理體系等安全建設，初步構建海委智能安全防御體系。

4.5 海河水利基礎設施云建設

為解決海委數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)傳輸鏈路帶寬小、基礎環(huán)境落后、服務器和磁盤陣列等計算和存儲資源不足、硬件未集中存儲和統(tǒng)一管理等問題，按照水利部的統(tǒng)一部署，結合《智慧海河總體方案》中相關要求，通過建設統(tǒng)一的計算資源池和存儲資源池，動態(tài)化按需向海委機關、委屬四局提供云服務，為海委綜合政務、海委水資源監(jiān)控管理、海委水行政執(zhí)法管理、海委水旱災害防御、海委視頻監(jiān)控、海委水文業(yè)務、海委地下水監(jiān)測7大類業(yè)務系統(tǒng)以及信息資源管理平臺、應用支撐平臺和統(tǒng)一運維平臺3個支撐平臺提供基礎支撐服務，推動智慧海河水利云的建設。

5 前景分析

為落實《智慧海河總體方案》，海委出臺了《海委網(wǎng)信基礎建設“六大”任務實施方案》，完善了網(wǎng)信項目調(diào)度機制，統(tǒng)籌指導在建1.6億的網(wǎng)信項目，全力提升網(wǎng)信基礎能力，確保“項目上一批、短板少一批”。未來海河流域水利信息化建設，將以新發(fā)展理念為引領，以技術創(chuàng)新為驅動，以信息網(wǎng)絡為基礎，面向高質(zhì)量發(fā)展，構建海河流域新型水利基礎設施體系。運用空天一體的立體監(jiān)測技術，提升海河流域水利工程、重要監(jiān)測斷面的水安全智能監(jiān)測能力；借助新一代通信技術，建設全面互聯(lián)互通的高速水利基礎設施通信網(wǎng)；融合人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術，建設高效協(xié)同的海河流域水安全調(diào)度控制中心，為海河流域水安全保障提供“自動監(jiān)測、及時傳輸、智能分析、智慧調(diào)度、安全管控”全閉環(huán)信息化支撐服務，推進水利治理體系和治理能力現(xiàn)代化。