智慧水務背景下天津市防汛業務系統設計與應用

齊師杰

（天津市龍網科技發展有限公司，天津 300170）

天津市地處海河流域最下游，承擔著流域水系75%的洪水宣泄任務。轄區地勢低洼，極易發生內澇，東部地區常常遭遇風暴潮與暴雨洪水的疊加，加大了洪水對下游地區的災害程度。特殊的地理位置、地形特點和水文氣象條件決定了天津市必須承擔“上防洪水、中排瀝澇、下擋海潮”的多重任務，防洪壓力巨大，做好城市防汛工作成為筑牢城市公共安全網的關鍵。伴隨智慧水務建設的不斷推進，以信息技術為支撐的智慧水務系統正成為城市防洪管理的新型手段。2018年，天津市水務局在現有天津市防汛抗旱自動傳真服務系統的基礎上，集成和整合信息服務、業務應用、數據集成等多個方面的防汛業務，開發建設天津市防汛文件信息傳輸系統，旨在進一步提升防汛信息共享和傳輸效率，增強天津市防汛預警反應速度、應急處置能力，促進天津市防汛抗旱信息化建設向數字化、智能化穩步推進。本文以防汛為核心業務，探討智慧水務背景下防汛文件信息傳輸系統在天津防汛工作中的設計應用與未來展望。

1 智慧水務概述

“智慧水務”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，并明確了以“組織（人）、業務/政務、交通、通訊、水和能源”為主體要素的6 個核心系統[1]。作為智慧城市系統中重要的組成部分，智慧水務是指利用傳感技術、互聯網、物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術，對給水、排水、防洪、污水回用、節水等水務相關業務的各個環節實施智能化管理，最終達到水務管理協同化、水資源利用高效化、水務服務便捷化的智慧狀態[2，3]。目前，我國智慧水務技術已經歷了“數字化-智能化-智慧化”3 個發展階段的蛻變，并逐漸向著以新一代信息技術為驅動的嶄新階段快速邁進[4]。

2 傳真系統在天津市水務局防汛業務中的應用不足

防汛抗旱工作涉及面廣，只有多部門密切配合、暢通信息渠道，才能確保各項工作順利開展，因此協作單位之間防汛抗旱文件、工作動態等信息傳輸的通暢度、傳達和響應速度直接關系到防汛工作的成效以及人民群眾的生命財產安全。2015 年，為有效提高防汛抗旱工作效率和信息傳輸質量，天津市水務局依托在建的水務業務管理平臺，結合天津市防汛抗旱指揮部辦公室傳真辦公業務實際需求，建設天津市防汛抗旱自動傳真服務系統，基本實現了防汛抗旱相關部門之間的傳真文件自動收發、有效存儲與規范管理等功能。然而，受制于建設之初的技術條件和業務需求所限，該系統在使用過程中仍然存在諸多問題，難以滿足新形勢下天津市防汛預警業務的工作需要。

2.1 傳輸效率較低，信息發送不及時

由于受電話線路傳輸速度影響，天津市防汛抗旱自動傳真服務系統傳輸較大文本文件時，就會出現速度較慢、傳送不及時的問題，難以滿足防汛信息快速傳輸工作需要。特別是2016 年汛期，為應對“7·20”強降雨，天津市防汛抗旱指揮部辦公室連續發送文件達1 920人次，傳真的收發速度嚴重滯后于防汛工作的安排部署。河北邢臺大賢村防汛信息發送不及時，造成重大洪澇災害損失，現有系統難以滿足日益增多的極端天氣應急工作需要。

2.2 服務目標單一，功能有待完善

實時掌握全市雨水情和汛情信息是天津市水務局防汛業務工作精準施策和精細管理的重要數據支撐。然而，天津市防汛抗旱自動傳真服務系統由于建設初期需求不夠明確，系統服務目標單一，只能進行收發文，未能實現雨水情、防汛預案及規章制度等信息查詢功能，不能滿足相關單位及時了解汛情整體形勢和實時防汛信息的工作需求。

2.3 缺乏統一平臺，信息難于共享

天津市水務局作為市防汛抗旱指揮部門，承擔著城市防汛調度、抗洪搶險物資儲備、管理等職責。市防汛工作需要多部門協調配合、多方面信息及時有效傳達，包括30個天津市防汛抗旱指揮部成員單位、水務集團、3 個天津市防汛抗旱指揮部分部、11個水利工程管理單位、10個區防汛抗旱指揮部辦公室，共計56 個部門。然而，目前已建的天津市防汛抗旱自動傳真服務系統在使用時，用戶要登錄多個操作系統才能完成一系列工作，尚未建立統一的文件傳輸共享系統，防汛業務相關信息難于及時共享。

3 傳輸系統在市防汛抗旱業務中的設計與應用

3.1 系統目標

以天津市水務業務管理平臺框架為基礎，通過升級改造天津市防汛抗旱自動傳真服務系統，開發信息傳輸、防汛值守、防汛動態、系統管理等模塊的防汛文件信息傳輸系統，實現防汛抗旱業務信息在各級防汛部門之間的高效傳輸、集中存儲和統一管理，提高天津市防汛抗旱指揮調度、防汛搶險、水情會商等工作的安全高效性，加快推進天津市防汛抗旱信息化建設向數字化、智能化發展。系統所涉及的用戶整體分為2 類：天津市防汛抗旱指揮部辦公室和其他單位，每個單位分配1 個用戶。系統用戶描述，詳見表1。

表1 系統用戶描述

其中，其他單位包括30個天津市防汛抗旱指揮部成員單位、水務集團、3個天津市防汛抗旱指揮部分部、11 個水利工程管理單位、10 個區防汛抗旱指揮部辦公室。

3.2 系統總體框架

系統以天津市水務業務管理平臺框架為基礎，采用SOA 面向服務的設計理念進行開發建設。系統總體架構分為軟硬件環境、數據資源層、應用支撐層、業務應用層、技術標準體系、安全保障體系等方面[5]。系統總體架構設計情況，如圖1所示。

圖1 系統總體框架

（1）數據資源層。數據資源層存儲防汛抗旱工作相關數據資源，實現對數據資源的統一存儲和管理，為應用層提供數據服務。數據庫主要包括防汛信息類數據庫、組織機構類數據庫、防汛多媒體類數據庫、防汛值班管理類數據庫、水雨情數據庫等。

（2）應用支撐層。系統以應用中間件、地理信息平臺、安全平臺和數據庫管理系統為應用支撐，以水務局原有已搭建的水務平臺軟硬件環境為基礎，利用數據庫管理軟件等，實現防汛信息的交互共享功能。

（3）業務應用層。結合天津市防汛抗旱工作任務和業務流程，開發信息傳輸、防汛動態、防汛值守、系統管理等模塊，實現各級防汛單位對防汛信息的傳輸交換、分類存儲和防汛值班管理等。防汛動態集成海河防總信息共享平臺、天津市水務業務管理平臺、天津市防汛抗旱自動傳真服務系統的相關內容。

（4）軟硬件環境。為各防汛相關單位和部門配備服務器、臺式機、打印掃描傳真一體機、交換機和網線等。其中，服務器部署在市防汛抗旱指揮部辦公室機房，臺式機、打印掃描傳真一體機下發至各防汛單位，專門用于防汛文件信息傳輸系統。為相關區和河系處配置一定的網線和交換機，以便接入視頻會議系統網絡。同時，考慮到系統用戶較多且分散在不同的地理位置，項目依托其余項目建設的網絡進行網絡結構設計，其中市水務局內部分用戶，利用現有水務業務網；天津市防汛抗旱指揮部成員、水務集團等單位，利用公網+VPN；各區防汛抗旱指揮部辦公室和河系處等單位，利用異地會商視頻會議系統中MSTP網絡專線進行數據傳輸。

（5）技術標準體系。防汛文件信息傳輸系統建設，遵循國家、地方水務信息化建設方面的法律、法規以及有關技術標準，并符合天津市水務業務管理平臺基本框架的相關技術要求[6]。

（6）安全保障體系。防汛文件信息傳輸系統利用天津市水務局統一的網絡安全設施和VPN 防火墻，保障文件信息傳輸的安全。

3.3 系統設計方案

天津市防汛文件信息傳輸系統在天津市防汛抗旱自動傳真服務系統的基礎上建設，購置數據庫管理軟件，建成防汛文件信息傳輸系統，實現56 個部門用戶通過統一的界面進行訪問，通過職責權限、任務劃分，確保各級用戶在職責范圍內實現防汛信息的查詢、接收、管理工作。系統包括信息傳輸、防汛動態、防汛值守、系統管理等功能模塊，各功能模塊清單詳見表2。

表2 功能模塊列表

3.3.1 功能設計

（1）首頁。首頁綜合展示天氣預報、工作動態、消息提醒等信息，同時提供信息傳輸、防汛值守、防汛動態、天氣預報等模塊的登錄入口，方便用戶快速登錄對應模塊。

（2）信息傳輸。信息傳輸集成天津市防汛抗旱自動傳真服務系統，方便天津市防汛抗旱指揮部辦公室向天津市防汛抗旱指揮部成員單位、各分部、各區防汛抗旱指揮部辦公室、市水務局有關單位批量下達防汛工作情況、工情、險情等防汛信息，實現信息下達、發送短信、信息接收、查詢統計、草稿箱、通訊錄、消息提醒等功能。

（3）防汛值守。防汛值守以防汛值班業務為主線，以防汛值班人員為核心，整合有關硬件、軟件、信息等資源，為天津市防汛抗旱指揮部和各部門提供防汛值班人員的查詢、編輯，值班日志，值班表導出等功能。

（4）防汛動態。防汛動態基于電子地圖，實現系統所轄范圍內實時雨水情、氣象雷達、天氣預報等重要防汛信息的展示、查詢、用戶管理、防汛預案文檔管理等功能，實現天津市防汛抗旱指揮部辦公室和各級防汛相關部門人員的工作信息共享。

（5）系統管理。系統管理實現對各業務模塊的功能維護和配置管理，包括用戶設置、權限設置和訪問量統計等功能。其中，用戶設置包含添加、刪除和修改用戶等功能；權限設置分為用戶權限設置和系統權限設置，用戶權限設置允許具有administrator權限的管理員對用戶進行相應的權限分配，系統權限設置提供數據庫連接設置、數據維護，并包括針對一些全局性的代碼所做的添加、刪除和修改等操作。此外，通過該模塊可查詢系統訪問量等信息。

3.3.2 數據庫設計

數據庫建設是防汛文件信息傳輸系統的重要組成內容，主要解決數據資源之間的邏輯關系，確定數據存儲方案，也是各模塊建設的基礎[7]。系統在天津市防汛抗旱自動傳真服務系統已建數據庫基礎上，補充建設防汛文件收發數據庫、防汛信息多媒體數據庫、用戶管理信息表、值班管理數據庫。

3.3.3 集成設計

運行環境充分利用天津市水務局現有機房環境、計算機網絡、VPN、傳真服務器等基礎設施，統一規劃基礎運行環境，合理搭建本系統所需技術環境，提升系統安全性、穩定性和可靠性，保障系統運行效率和處理性能。

外部系統集成包括海河防總信息共享平臺，天津市水務業務管理平臺，天津市防汛抗旱自動傳真服務系統，中央氣象臺以及市水務局ftp上的雨情公報和天津區縣天氣預報等。

3.3.4 安全設計

為保證系統安全運行，有效防止數據信息泄露、丟失和破壞，本系統部署于天津市水務局機房，在充分利用現有軟硬件條件基礎上，保障管理系統安全。

3.4 系統應用評價

自2018 年正式投入運行以來，系統已為天津市防汛抗旱指揮部辦公室與全市防汛各有關單位的防汛文件信息傳輸提供了高效、安全的共享渠道。通過保障信息傳輸、防汛值守、防汛動態等功能穩定運行，實現了防汛抗旱業務信息在各級防汛部門之間的高效傳輸、集中存儲和統一管理，提高了天津市防汛抗旱指揮調度、防汛搶險、應急管理等工作的安全高效性，從而為天津市防汛抗旱指揮調度工作提供有力支撐[8，9]。

4 智慧水務系統建設思考與展望

2021年12月，《天津市智慧水務專項規劃》（征求意見稿）編制完成，即將成為“十四五”時期天津市智慧水務工作重要的綱領性文件。隨著天津市智慧水務管理轉型升級步伐的不斷加快，未來亟待開發建設以“4+N”項業務為核心功能的水務智能協同應用平臺[10]。通過整合包括防汛文件信息傳輸系統在內的市水務局現有業務應用系統，逐步構建智慧業務、智慧政務、智慧公眾、智慧監督等多類應用場景，實現市水務局綜合信息多維度、多角度的動態感知和三維展示，輔助管理人員業務人員快速掌握市轄區雨水情與汛情形勢并做出精準研判和科學決策，加快推進天津市水務局防汛抗旱信息化建設向數字化、智能化發展。