數字化轉型要求下的水務信息系統建設研究

陳吉

一、引言

如何通過信息化手段去提升城市治理能力，保障城市運行，解群眾燃眉之急一直是各級政府領導所關心的一件大事。國務院印發的《關于加強數字政府建設的指導意見》中提出了創新行政管理和服務方式，全面提升政府履職效能等重點任務。

二、目標需求

本文以水務治理為核心，以數字化轉型為驅動，以深化水務管理能力為目標，從整體架構設計、數據庫體系建設、展示界面設計、核心場景建設等方面出發，著手水務信息系統的設計研究。

三、整體架構設計

水務信息系統體系建設時間跨度較長，歷經自動化、數字化、信息化等多階段提升后積累了大量的軟硬件設施，包括自控系統、物聯網采集設備體系、人工采集系統、服務器（云存儲）、業務（分析、展示、匯聚）系統、大屏展示（硬件）等一系列信息系統和配套設備。因此在新建系統時要充分考慮如何利用以往的信息系統、網絡和其他設備，實現對已建的應用系統進行整合。一要保證原有的設備可以重新利用，二要保證以往的應用完善后更能貼合城市治理的實際需要，三要在系統設計時滿足國家安全、數據安全及數據共享等相關要求。為此對水務數字化綜合管理體系總體架構自下而上共分為7大內容進行研究，包括智能感知層、網絡傳輸層、數據層、平臺層、應用層、展示層及信息安全和標準規范。

智能感知層包括電子水尺、PLC、液位計、流量計、壓力計、水質檢測儀、視頻監控、GPS定位等設備，實現將采集監測等動態業務數據通過網絡傳輸層傳輸至數據層。

網絡傳輸層包括主要物聯網、政務網、互聯網、水務專網等等。

數據層：數據層為各類應用系統的運行提供數據支撐，是整個系統的數據存儲和管理核心。數據層整合匯聚涉水設施的基礎數據、業務運營數據、在線監測數據等，經數據處理及整合后構建基礎數據庫、監測感知數據庫、業務專題數據庫，為應用層提供數據支撐，是系統建設的核心內容。

平臺層：平臺層是提供應用服務的共性功能組件，主要包括GIS系統、工單推送、模型計算以及大數據平臺，實現水務平臺的數據監測、數據分析、業務優化與決策等，為應用層的各類應用功能提供支撐。

應用層：應用層是實現各項具體業務功能的集合，提供設施運行體征監控、視頻綜合展示模塊、業務管理模塊、數字化場景接入、權限控制等功能模塊。

展示層：展示層主要分為監控大屏、臺式終端、筆記本終端、移動端等方式為各級用戶提供統一業務和服務入口。

信息安全和標準規范：主要在網絡安全要求和數據共享要求框架下規范購置或構建數據庫、GIS、中間件、網絡體系、服務器等各級終端等軟硬件設施。

四、數據庫體系建設

數據庫體系建設要緊緊圍繞在大數據共享分析這一理念下開展。要在充分利用好當前已有數據體系的基礎上，做好對當前數據的查漏補缺和相關部門數據資源的整合共享工作，全力打造形成全維度的涉水務數據體系。

首先要實現對涉水務數據的接入工作。涉水數據包括水務部門直管數據和相關部門的關聯數據。直管涉水數據資源比較復雜，包括水閘、河道、護欄、綠化、泵站、管道、窨井、污水處理廠、防汛墻等各類設施對象，及依托以上設施形成的各類工程建設、設施養護、行政許可、案件投訴、問題發現及各種物聯監測相關數據。相關部門的關聯數據來源更廣，涉及道路位置、小區四至、企業信息等，具體數據需求隨業務場景需要進行調整。其中對實時監測數據的擴容問題要予以關注，往往隨著時間的增長而迅速遞增，監測數據庫的容量也會不斷膨脹，因此除了在硬件上有所支持外，還需要一系列減少冗余的機制來存儲大量的并不斷增加的監測數據。

在實現涉水數據資源的接入后，需要對數據資源進行梳理，再利用面向對象的水務數據模型，采用物理集中和邏輯集中相結合的方式，完成構建對象基礎庫、業務共享數據庫的建設工作，形成水務信息資源體系。根據內容和業務工作的需要，水務信息資源可劃分為河湖管理（河長制）數據、防汛數據、設施數據、水資源數據、排水調度數據、水文數據、水行政數據、在建工程數據等8大板塊。

數據分析與處理方面，通過對信息需求和數據源的分析，確認數據整合共享的數據項目。在確定數據庫及數據項目后，再對確定的數據項目進行抽取、轉換、加載，對底層的數據資源，進行加工處理，加載到業務共享數據庫，并根據實際需求進行更新維護。

五、展示層建設

大屏顯示頁面是領導決策的最直觀界面，可采用三段、四段甚至多段式分布設計，中間部分部署GIS地圖，其余位置展示內容包括涉水設施的各項城市運行體征值數據、各設施總量數據、視頻實時監控圖像及專題分析數據。其中城市運行特征值可選用防汛代表站的水位、水面率、農田灌溉水有效利用系數、萬元工業增加值用水量、水質達標率、日污水處理量、水網負荷（本日供水量/最高日供水量）以及各類來自自動監測、人工采集、模型推算數據發現的問題數據。點擊主屏內相關數據或圖標可和地圖開展聯動，在地圖中點擊具體位置或詳細（更多）等按鈕可進一步查看所點擊的設施或存在問題的詳細列表，再次點擊內容后彈出次級彈窗，展示詳細內容。

大屏同時作為整體門戶入口的概念，要做好匯總展示上下級水務系統已建數字場景，實現各水務場景關鍵性指標的全量可視化展示，并預留一定量的空間，支持后續場景的接入。

六、專題分析場景

通過對各類設施運行狀態、存在問題和投訴等相關內容整合后，將各類數據在各種分析碰撞后加以提煉，可對以下問題進行分析關聯，包括道路積水；水閘閘門開度異常、通行船只停靠異常、船只噪音；泵站超水位未開泵、超水位未滿負荷、超水位滿負荷；管道堵塞、管道滲水；河道綠化養護異常、垃圾傾倒河道、排放污水、水生動物大量死亡；防汛墻體破損、開裂，墻體滲水，防汛墻工程垃圾堆放，防汛墻倒塌，防汛墻違章使用；窨井蓋丟失，窨井蓋損壞，窨井蓋移位，窨井蓋不平，窨井蓋松動，窨井蓋被氣體沖頂，窨井內不明氣體爆炸，油污物從窨井處冒溢；河道水位超警戒；在建工程的工程進度，是否存在停工、欠薪、資金撥付存在異常等。

在分析關聯完成后，可結合基礎數據、在線監測數據等進行歸類形成如防汛防臺、河長制、排水調度等城市治理中重點關注的專題場景，以統計圖表、模型等方式對問題原因進行深入研究，可以進一步實現對問題發展趨勢的精確預判；通過類比分析，預判可能會發生問題的涉水設施點位和可能存在的問題原因，為徹底解決問題或提前發現問題提供技術支撐。

如防汛場景就聚焦于暴雨、臺風期間的搶險救災，從防御體系、組織指揮、物資保障、人員轉移和搶險救災等方面收集數據信息，推動防汛工作高效有序進行，提高轄區內應對突發災害的能力，最大限度地減少人員傷亡和災害損失，保障社會經濟持續穩定發展和城市安全運行。

七、結語

隨著城運中心、大數據中心和大數據局的陸續成立，解決信息孤島問題后的水務系統對于水務決策者獲取到的城市運行情況資料更為豐富，系統的輔助支撐能力也更強。但當前還面臨著幾個問題或者瓶頸：一是實現數據共享打通網絡體系后帶來的網絡安全問題；二是人工智能或者模型對數據或圖像分析問題的準確性問題；三是當前外部環境導致可能存在的技術封鎖問題。只有解決以上三個問題，水務信息系統對城市治理的幫助才能更上一個臺階。

作者單位：上海市閔行區水利管理所