智慧水務標準規范體系研究與設計

蔡衛國

（湖州市水務集團有限公司，浙江 湖州 313000）

依托“水十條”環境治理政策，借助互聯網技術，大力建設“智慧水務”，全面提升水務管理、服務質量已成為必然的趨勢。近年來，北京、上海、廣州、深圳等各大城市的水務管理機構相繼推出了各自的智慧水務建設方案，隨著智慧水務項目的建設，提高了企業的科技化運營水平和現代化服務水平。然而在智慧水務建設實踐中，缺乏長期的數據積累和分析，依然存在部門信息孤島、信息煙囪等現象，迫切需要構建一套與水務特色相符的完善化標準體系，規范系統建設，促進智慧水務建設的統一、協調，打造出可持續、可推廣的智慧化水務管控模式，并為相關研究提供參考意見。

1 智慧水務標準規范體系建設現狀分析

處在“互聯網+”時代背景下，智慧水務信息化建設過程中開展了智慧海綿、智慧排水及智慧供水等項目，在水務資產數字化、應用場景數字化等方面獲得了一定的成就，使水系統的綜合管控質量得到了顯著提升。就當前我國水務智慧化發展現狀來看，所建立的一體化數據治理平臺能夠動態化地對數據進行匯集，并開展數據關聯關系分析，成功打造出水旱災害防御、水庫管理及工單管理等應用場景，實現了數字城市水務設施、物力城市水務設備的有效銜接和集成。但現行智慧水務標準大多結合市政、信息化行業及水利等角度來限定技術要求規范，并沒有從整體角度開展系統化的分析和研究，所以使智慧水務標準規范體系建設具有局限性、片面性，仍存在一定的問題，例如：業務無法有效融合、未實現數據共享等。在缺少統一的標準規范及設計的情況下，無法統一水務數據標準，導致數據質量較低，無法進行有效傳輸、共享，進而阻礙了業務的整合，使各類應用場景因技術壁壘而無法融通。

結合國家水利部、水務行業標準及城市稅務局信息化標準規范，參考城市市場監督管理局域網、行業標準信息服務平臺和國家標準全文公開系統搜集的數據，可以收集到智慧水務的相關標準規范。其中很多標準規范已不符合當前智慧水利要求形勢和新技術，過于分散化，急需進行統籌規劃和進一步的修訂完善。

2 智慧水務標準體系總體框架

建設智慧水務的主要目標為：基于智慧化的感知、管理與決策，實現水務一體化，達到多方共贏的效果，并促進信息共享，促進資源利用效率的最大化，在保證智慧水務建設與城市整體發展戰略布局相統一的前提下，對水務系統建設標準規范進行逐步優化，從而有效改善民生，提高政府水務管理決策水平，詳見圖1。

圖1 智慧水務建設目標

結合智慧水務建設目標，應將其總體框架劃分為四個層次。

2.1 立體感知層

鑒于水務管理監測范圍廣、對象多，智慧水務要依托食品智能分析技術，科學規劃和構建幾大核心自動感知及監控系統，包括：水生態、供水、水源、排水等，借助立體感知層來自動化、遠程化的監管水務工程和相關設施，達到協同監督、感控水務業務的目的。在城市水務監測系統內，通過立體感知層下的水源監控體系，統一調配水源、再生水及應急水源，能夠監測小流域、內城水系和生態廊道等處的水流量和水質。其中，洪水監測系統可以查看城市上蓄、中疏及下排的防洪狀況，為防控格局的及時調整提供指導；排水監控系統由污水收集、處理兩大體系組成；供水監控體系包括郊區、城區供水監控體系，將兩大供水單元進行整合，形成立體化的供水格局。

2.2 信息處理層

智慧水務視頻智能分析技術的關鍵在于信息處理層，能夠利用水務云平臺、云計算平臺下的決策支持系統、并行水務數據挖掘技術，深度挖掘、分析大量水務數據，發揮智慧水務的信息搜集、運算、處理等功能。信息處理層中的數據處理與存儲依賴于高性能計算及云存儲，能夠對立體感知層所搜集的多元耦合氣象水文信息進行利用，開展大數據挖掘運算，逐步實施同化數據等操作，綜合性處理、預測后臺數據，推出水務智能管理預案，建立水務數據庫、預案庫等，使水務數據運用效率得到顯著提升，避免信息孤島狀況的發生。信息處理層憑借其強大存儲能力、共享平臺、數據倉庫等，有效共享了水務資源，保證了業務處理水平。

2.3 智能應用層

智慧水務框架體系的核心部分為智能應用層，其具備自動響應、制定事件處理方案兩大功能。首先，開展智慧水務建設，設計者通常會對不同事件的應用模型進行組建，設置事務預案，確保智能應用層中的自動響應裝置可以對達到標準要求的事件進行感知，進而利用云計算平臺開展自動化分析、處理任務，給出最優的解決方案；其次，智能應用層也可以結合用戶實際需求，模擬集成到水務管理信息系統中，對突發性水安全事故進行分布式診斷，參考生態需水、水量水質及水生態等多方面的狀況制定專業模型，對水安全事件特征、事故影響范圍和演變規律進行自動分析，借助虛擬現實及可視化技術全方位的呈現事故。電子終端可以對預警信息進行發布，制定出處理方案，輔助水務管理部門開展決策制定、跟蹤管理工作。

2.4 支撐保障層

智慧水務的支撐保障層是實現水務信息快速并行運算、智能信息高效處理的基礎，為城市水務實時性管控工作的開展提供了便利，同時還可以為用戶提供接口，大大提升了智慧水務建設的管理及組織協調效率。

3 智慧水務標準規范體系構建設計

在設計智慧水務標準規范體系的過程中，應深入研究國家、省市新型智慧城市的建設需求，參考智慧水利標準，根據水務感知對象、業務類型等，促進智慧水務的業務融合、數據共享。智慧水務標準規范體系的基本設計思路為根據《標準體系構建原則和要求》，對基于信息服務序列（對信息進行搜集、加工、存儲、訪問、應用等）、項目管理序列（項目的立項、建設、驗收及維護等）分別進行構建，與國家《水利技術標準體系表》下的水利信息化內容相銜接，結合城市實際進行調整，確保標準規范體系設計的協調性、系統性及實用性。智慧水務標準規范體系主要涵蓋七大信息化服務關鍵環節，分別是基礎通用、分類編碼、監測感知、傳輸交換、數據存儲、數據治理、應用支撐和業務應用，兩大項目管理階段，包括建設管理、運行維護。

3.1 基礎通用

智慧水務標準規范體系中的水利信息化術語、信息系統初步設計報告、項目建議書及可行性研究報告及智慧城市公共信息及服務平臺等都屬于基礎通用類標準規范，在整個水務智慧化建設過程中都發揮著重要作用。應在基礎通用中對智慧水務的技術詞匯、屬于及建設總體要求、建設導則等進行細化，限定建設方式、提供服務，以此來明確智慧水務概念。

3.2 分類編碼

智慧水務標準規范體系中分類編碼主要指的是水務對象分類及編碼標準、水務信息分類及編碼標準兩大內容。其中，前者為建立智慧水務大數據中心的基礎，需要針對水務對象的特點、屬性，統一化地對編碼規制、水務編碼進行研制，推出編碼總則、編碼規范等內容；后者為智慧水務業務應用層功能發揮的前提，要求統一對水生態、水資源、水工程進行分類及編碼。分類編碼標準可以使智慧水務信息語義更加清晰化，能夠使數據目錄更加規范化，可為數據信息共享提供保障，實現水務資產物、碼的一一對應。

3.3 監測感知

智慧水務監測感知標準指的是為水務大數據物聯感知站點、監測技術和設備提供標準規范，需要結合當前水務工作現狀、監測感知現行標準，對感知點的建設指南、工程安全監測和水質等標準進行完善，做到統一數據采集標準，集中監測感知站點。具體需要對水務物聯感知站點建設標準、水利工程安全監測自動化采集標準及污水處理設施水質實時監控技術導則等內容進行補充。

3.4 傳輸交換

智慧水務智能感知層的建設依賴于傳輸交換，主要涵蓋數據交換規約、數據傳輸規約、水務數據在各類平臺及系統的共享規約、物聯感知設備傳輸規范等內容。要想對數據交換過程進行規范，需要對水務碼應用接入標準、感知數據傳輸及接入標準進行完善，使水務對象編碼、場景可以實現有效接入。

3.5 數據資源

智慧水務標準規范體系中的數據資源標準指的是數據加工、存儲、治理及服務等方面的規范。其中，數據存儲涉及基礎庫表結構規范、元數據管理標準規范、監測庫表結構規范等內容，通過對數據庫的庫表結構、數據標識、數據庫建設及管理標準進行統一，能夠促進數據共享；數據治理標準要求對數據的匯集、治理、管理標準進行設定，使數據治理環節、平臺應用工具等進行規范，發揮各類數據的價值和作用。

3.6 應用支撐

智慧水務標準規范體系中的應用支撐標準能夠對平臺技術規范進行規定，需要對綜合監測平臺、接入認證規范、服務設計規范、建設基本要求等多方面的內容進行補充，明確應用系統建設指南、圖示表達等標準規范，依靠智慧水務應用圖示表達、系統建設指南和水務食品監控系統技術規范來促進業務協同。

3.7 業務應用

業務應用標準包括信息產品服務規范、圖示表達規范兩大內容，前者需要規范水務基礎信息、空間要素及監測分析等信息化圖示，對系統建設風格、控件模式進行限定，保證智慧水務信息化系統結構和語義的統一性；后者應規范不同種類水務信息產品的服務類型、管理標準、服務注冊及服務形式等內容，明確標準化組件，助力智慧水務應用系統的構建。

3.8 建設管理

智慧水務標準規范體系中的建設管理包括發展目標、總體框架、基本原則等內容，需要對建設過程中的具體模式、任務、要求、責任分工等進行細化，并明確項目前期、中期和后期的建設技術規范，對各類系統的高質量建設提供可行性較強的規范指引，將全市所有智慧水務項目進行整合，保證水務業務間的有效聯通和協同。

3.9 運行維護

運行維護標準主要指的是針對智慧水務建設過程中和后期不同設施、業務正常運行和開展所需的運行維護標準規范，對網絡安全運行和維護具有重要意義，能夠有效解決運行資源利用率不高、業務效率低等問題。運行維護標準需要對音視頻會議、工程養護、網絡安全及感知運維等標準規范進行補充，規定出水務網絡安全建設及運營實施規范、水務物聯感知運維管理導則、水利工程巡檢標準等具體標準內容，程序化、規范化的落實各項水務監管工作。

4 結語

智慧水務標準規范體系是整合水務資源、共享數據的關鍵，結合國標、行標和城市水務需求，設計完善的智慧水務標準規范體系，能夠更好地指導智慧水務管理平臺的構建，為預測預報、工程調度、決策指揮提供有力支撐，促使傳統經驗決策向科學決策轉變，形成“用數據管理、用模型決策”的工作機制，推進智慧水務標準化建設進程，支撐水務治理體系和城市治理能力現代化，為相關智慧水務、智慧水務標準的開展提供可靠、真實的參考。