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解决方案

SOLUTION
城市智慧水务建设研究

       随着智慧城市的不断建设,智慧水务也“应运而生”,目前全国各方面的水资源信息化建设投资力度逐渐加大,但是由于没有统一的平台建设,使得建设的各方面水资源信息化建设出现“信息孤岛”的现象。为了水务信息化的可持续发展,水务部门需要建设一个开放式的、跨平台的、智能的、可定制的、适应性强的智慧水务平台。该文结合当前我国水务信息化建设发展遇到的实际问题和结合实际建设案例详细阐述了智慧水务系统建设内容及目的。

1引言

1.1国内发展趋势
  2008年以来,智慧地球理念即在世界范围内悄然兴起,许多发达国家积极开展智慧城市建设,将城市中的水、电、油、气、交通等公共服务资源信息通过互联网有机连接起来,智能化作出响应,更好地服务于市民学习、生活、工作、医疗等方面的需求,以及改善政府对交通的管理、环境的控制等等。党的十八大报告明确提出了2020年全面建成小康社会的主要目标,并强调走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路。智慧城市建设作为实现新型城镇化,已提升到国家战略的髙度。2013年1月29日,由住建部组织召开的国家智慧城市试点创建工作会议在北京召开,会议公布了首批国家智慧城市试点名单。首批国家智慧城市试点共90个,试点城市将经过3-5年的创建期,住建部将组织评估,对评估通过的试点城市(区、镇)进行评定。8月5日,住建部又公布了第二批试点名单。在智慧城市框架下,智慧水务概念应用而生。  

1.2建设背景  

       水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源,水务是国民经济的重要基础设施,是实现社会经济可持续发展的重要物质基础。水务事业发展和水资源的可持续利用直接关系到国家全面建成小康社会目标的实现。水务部门作为政府的水行政主管部门,肩负着防汛减灾、水资源管理、供水节水管理和排水与水环境保护的重任。  全国各水务局主要承担着水资源开发、利用、配置、节约、保护,水利建设,防洪抗旱,水土保持,水产和渔政管理等职能。水务局作为统一管理水资源的综合部门,对城乡的防洪、水源、供水、排水、节水、污水处理与回用以及农村水利、水土保持、农村水电等涉水事务实行一体化管理。水利局目前信息共享、交换还非常匮乏,存在“信息孤岛”和“信息荒岛”,重复投资的现象或者欲望很大。而且,随着各单位部门业务规模的扩大和方式的变化,信息流也随之进行或大或小的调整。因此,需要建设一个开放式的、跨平台的、智能的、可定制的、适应性强的智慧水务平台。

2建设的必要性及任务

2.1现状分析
  全国水务局在水资源、防汛抗旱、供排水、农村水利、水土保持等方面的信息化建设都有了一定的基础,并建有相应的信息化系统,取得了一定的成绩。2012年至2014年全国开始陆续建设了区县级山洪灾害监测预警系统,项目实施中还建设了一部分自治州至区县的计算机网络、视频会商系统,装修了机房并配置了一批计算机设备。  但是目前全国水务信息化建设还存在一些较突出问题,在一定程度上还阻碍和限制着水务信息化的进一步发展。具体表现在以下几个方面:  

(1)机构设置不完善。

        目前,全国水务局仍未成立信息中心,未形成专人专责管理维护信息化系统和网络,信息化管理和运行维护水平较低。  

(2)计算机网络不健全。

        目前,全国水务局除信息设备不全外,还存在城域网、局域网络建设缺少的问题,主要体现在市水利局与所辖范围之间的网络不完善,局机关内部局域网建设不完全,无法发挥已有的信息化设备和系统的优势。  

(3)信息化设施不匹配。

        信息化设备和系统需要专业建设的机房,并配备专人管理和维护。目前,全国水务局未建设相应的机房,信息化设备和系统存放地点不合格。  

(4)信息化设备较少。目前,全国水务局内已有信息化设备较少,无法智慧水务平台的需求。  

(5)各业务应用系统孤岛现象严重。全国水务局当前建设和运行的业务应用系统之间不能进行数据共享,数据存储较为分散。业务系统分散,缺乏统一的管理。  

(6)分散建设,资源有待进一步整合。各单位、各部门都进行了大量的信息化建设,积累了丰富的数据资源和软硬件资源,但由于缺乏统一的规划,存在建设分散、内容重复或者交叉,标准、数据规范不统一、应用系统协同工作水平和信息资源开发利用程度不高等问题,需要统一规划、统筹建设,各单位的数据资源、网络资源和应用系统等资源整合和综合利用水平需要提高。  

(7)需要进一步统一思想、提高认识。信息化建设是一个整体性、系统性、时效性很强的工作,需要各部门和单位统一思想、通力协作、统筹建设,在统一的“数字水务”的框架下,开展信息化建设,使之有效支撑政府职能转变、增强公共服务。  

2.2建设任务 

       全国水务局智慧水务平台的建设任务是对水务局机房、网络资源、信息资源等软硬件环境建设,整合、补充、完善全国水务局统一的水务数据资源环境和共享交换体系,建设支持全国各类应用系统和水利、供水、排水部门信息共享和业务协同的公共核心支撑平台。建设任务主要包括技术规范与管理办法制定、水务数据资源目录建设、数据资源整合建设、综合信息管理平台开发、数据管理与维护、信息安全体系、系统集成等。  

(1)建设城市水务的智能传感和测控系统,运用先进的传感和测控设备,自动、实时、准确的釆集雨情、水情、墒情、工情、水量、水质、气象、地下水、积水、闸泵站监控、排污、管道压力、图像等信息,全面提升基础感知能力。  

(2)基于4G等现代通信组网技术,合理规划,建立智慧水务信息传输的通信网络系统,实现高效、可靠、安全的立体信息传输。  

(3)建立一体化的智慧水务数据中心和应用支撑平台,实现各类数据的汇聚交换、统一管理和共享分发服务。  

(4)基于统一的数据中心和应用支撑,整合全国水务局各类应用系统,建设和整合智慧水务的各类业务应用。  

(5)建设智慧水务的建设运行管理机制和保障体系。

3智慧水务系统建设

3.1建设思路
  全国智慧水务釆用“全面感知、资源共享、业务协同、标准统一、服务一体”的建设思路,本着标准先行、统一规划、分步实施、日趋完善、日渐丰富的原则,遵循“七统一”(即统一部署、统一协调、统一规划、统一标准、统一开发、统一平台、统一数据)目标。  建设从感知层、通信层、到中心层的统一软硬件解决方案,通过合理规划,利用各类智能终端传感器与设备,建设全面覆盖水务应用领域的智能终端设施,釆集各类数据,提供可靠的基础数据来源。借助先进的通信技术,如4G网、GPRS网、卫星网、计算机网络等手段,全面感知,自动实时获取各类水务数据。前端遥测站由统一的测控中心控制,数据处理后进入智慧水务数据中心,中心提供基础支撑平台,主要完成对水务信息的汇集、处理、整合、存储与交换,形成综合水信息资源,通过提供各类信息服务,实现水信息资源的开发利用,实现规范信息表示、信息资源共享、改进工作模式、降低业务成本和提高工作效率。平台提供对水务管理部门、政府部门、社会公众的各类信息服务与数据分析应用功能,主要覆盖涵盖水资源、水管理(含水安全)、水环境、水生态、水文化等领域。为水务监视、调度、决策、预警、信息发布等提供完整的信息化建设。  
3.2系统架构与组成
  全国水务信息化建设以《全国水利信息化规划(金水工程规划)》及《全国水务局信息化规划》为原则。确定三个平台(网络平台、数据平台、应用平台)、三个层次(决策层、调度层、操作层)、三大行业(水利、供水、排水)为总体框架。
  在三大平台中,网络平台是载体,数据平台是基础,应用平台是核心。在三个层次中,决策层对应局领导和机关处室,调度层对应行业管理单位,操作层则对应市、区县两级的水闸、排灌站、水文测站、防汛站、管线所等信息采集站点。 

 (1)数据平台:

       建立具有统一标准、分层次交换和共享、具有数据更新维护机制的数据平台,包括建设标准体系、行业基础数据库和局核心数据库、数据更新维护机制等。 

 (2)电子政务:

      以办公自动化系统、政府信息公开系统、网上办事系统为主要内容,整合政务信息资源,深化社会公共服务的应用,推动政务信息资源依法公开,简化办事手续,形成高效共享、便捷可靠的网上办公和网上办事平台。  

(3)部分重点领域的辅助决策系统:主要在水闸泵站等水务工程设施自动监控、防讯保安辅助决策和应急指挥、供水管网一张网调度、中心城区的排水监测调度和积水预测等方面,实现辅助决策。  

智慧水务平台主要组成  

(1)现地测控层  
       由各类遥测站组成,可获取雨情、水情、墒情、工情、水量、水质、气象、地下水、积水、闸泵站监控、排污、管道压力、图像等信息,主要由前端传感器与测控设备组成。各类遥测站可将信息方便快速的传送至遥测中心。  
(2)通信网络系统  
       计算机网络系统承载在通信传输系统上,即由通信传输系统为计算机网络系统提供组网链路。在计算机网络与通信传输网之间依据不同层次和带宽需求采用不同的接口连接。  
(3)信息釆集与交换平台  
       信息釆集与交换平台是调度运行管理系统的基础,包括各类信息从采集、传输、加工处理、存储和管理,它包括自动采集、人工上报、外系统数据接入的各类信息。  
(4)数据资源管理平台  
       数据资源管理平台的主要作用是满足海量数据的存储管理要求;整合系统资源,避免或减少重复建设,降低数据管理成本;整合数据资源,保证数据的完整性和一致性。通过数据的容灾备份,保证数据的安全性;数据资源管理平台主要由各类数据库、数据库管理系统及数据备份系统三部分组成。  
(5)应用支撑平台  
       应用支撑平台是连接数据中心和业务应用的桥梁,其作用是实现资源的有效共享和应用系统的互连互通,为应用系统的功能实现提供技术支持、多种服务及运行环境,是实现应用系统之间、应用系统与其他平台之间进行信息交换、传输、共享的核心。应用支撑平台主要包括:数据处理、权限、日志、数据査询、图形、报表、综合报瞀、综合展示、跨区同步等服务或组件。  
(6)业务应用  
       为水业务管理部门、政府部门、社会及公众信息服务提供先进、高效、智能的技术平台,信息共享交换平台,提供灵活、便捷、畅通的信息服务,主要由水资源、水管理(含水安全)、水环境、水生态、水文化等领域的业务应用组成。  

3.3应用体系 
       完整的智慧水务解决方案包括了从信息感知、到信息汇总、信息分类与提取、服务于应用几个方面,由多层软硬件设备组成,主要包括遥测站,遥测中心,信息管理与发布中心等多个功能机构组成。应用体系如下图所示:  

3.4系统功能
  系统建设的主要目标是实现各类智慧水务实时信息的采集、存储、处理、发布等系列功能,其主要系统功能如下:
  (1)建设水资源综合监控、防汛调度决策指挥、水环境分析预警和综合评估、水利工程的信息化管理等业务应用组件,为水业务管理部门提供先进、高效、智能的技术平台,提高管理部门的预警、决策、调度、指挥能力;  
      (2)建立政府部门信息共享交换平台,实现水务与气象、环保、交通等行业信息的互联互通和共享分发,提升政府部门决策的准确性和科学性;  
      (3)建立社会及公众信息服务接口,运用个人电脑、手机、移动终端等手段,提升城市的信息化水平和政府的公众服务能力。
4、总结
       智慧水务建设应该紧紧围绕全国生态文明和和谐社会建设,以水务管理现代化,城市运行智能化,社会管理精细化、公众服务便捷化为出发点,运用先进的传感测控、通信网络、数据管理、信息处理等技术,构建涵盖水资源、水管理(含水安全)、水环境、水生态、水文化等领域的信息釆集、传输、处理、存储、管理、服务、应用为一体的智能和谐水务系统,对雨情、水情、墒情、工情、水量、水质、图像、生态、社会、经济、文化等信息进行汇集存储、共享分发、预测预警和决策支持(与社会等呼应),全面、准确、实时的感知自然界的水体,高效、科学、智能的管理水业务,开放、通畅、灵活共享信息,全面提高水业务管理部门的预警、决策、调度、指挥能力,增强城市防洪保安、供水保障和水资源承载能力,优化水资源配置格局,显著提升城市信息化水平,强化政府的社会管理和公众服务能力,逐步达到水业务“全面感知、可靠传递、智能处理、高效协同、便捷应用”的目标。
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