葛召華

（山東省水利綜合事業(yè)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250013）

0 引言

當(dāng)前，新一代信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會生活的深度融合，深刻改變著政府社會管理和公共服務(wù)的方式[1]。智慧水利是智慧社會建設(shè)的重要組成部分，是對傳統(tǒng)水利信息化的一種升級和擴(kuò)充。本研究在山東省已經(jīng)開展的水利信息化建設(shè)基礎(chǔ)上，依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，探索提出山東省智慧水利建設(shè)的基本思路，為山東省智慧水利建設(shè)提供理論借鑒。

1 智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀

信息化、智慧化已成為全球經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的顯著特征。我國智慧化發(fā)展已具備了一定基礎(chǔ)，進(jìn)入了全方位、多層次推進(jìn)的新階段。大力推進(jìn)智慧化發(fā)展，已成為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展新階段重要而緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)[1]2。水利作為國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要領(lǐng)域，加快智慧水利建設(shè)步伐，也成為事關(guān)水利發(fā)展全局重大而緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)。

2018 年全國水利廳局長會議提出，智慧水利是水利現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，要全面加快智慧水利建設(shè)，大力推進(jìn)水利科技創(chuàng)新[2]11。這標(biāo)志著智慧水利建設(shè)正式擺上我國水利建設(shè)的重要議事日程。會議同時(shí)明確要求，要高層次推動智慧水利建設(shè)，高起點(diǎn)謀劃智慧水利建設(shè)，高標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)智慧水利基礎(chǔ)，高水平推進(jìn)智慧水利實(shí)施[2]12。

1.2 山東省智慧水利發(fā)展現(xiàn)狀

自 2012 年山東省啟動“金水工程”項(xiàng)目以來，借助云計(jì)算、虛擬化、數(shù)據(jù)治理等手段，將基礎(chǔ)計(jì)算、存儲、數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)等資源進(jìn)行了整合，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施的云化管理，數(shù)據(jù)資源的一數(shù)一源和資源共享，以及各應(yīng)用系統(tǒng)功能的模塊化管理，初步形成全省水利數(shù)據(jù)中心體系[3]。山東省發(fā)布了《山東省水安全保障總體規(guī)劃》和《山東省水利信息化“十三五”規(guī)劃》，提出了以創(chuàng)新為動力，以需求為導(dǎo)向，以整合為手段，以應(yīng)用為核心，以安全為保障，推進(jìn)水利業(yè)務(wù)與信息技術(shù)深度融合，深化水利信息資源開發(fā)利用與共享，推動數(shù)字水利向智慧水利轉(zhuǎn)變，以水利信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化帶動水治理體系和能力現(xiàn)代化[4]。

目前，在落實(shí)國家、山東省大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略基礎(chǔ)上，山東省探索大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能在水利中的應(yīng)用模式和方向[5]。在綜合展示應(yīng)用方面，建成了集綜合值班、遠(yuǎn)程監(jiān)測、智能分析、應(yīng)急指揮、聯(lián)席會議等功能于一體的智慧水利調(diào)度中心，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了水利綜合和各分項(xiàng)業(yè)務(wù)可視化展示，做到了實(shí)時(shí)掌握水利動態(tài)，形成監(jiān)控、應(yīng)急指揮、聯(lián)合調(diào)度一體化綜合指揮平臺。在智慧河湖管理方面，圍繞“管河、管人、管事”一體化目標(biāo)，整合水文、環(huán)保、國土、農(nóng)業(yè)等各類涉河湖數(shù)據(jù)，標(biāo)繪了 8 228 條河、6 346 個(gè)湖庫、岸線規(guī)劃 7 萬多條河湖長責(zé)任段，形成省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級應(yīng)用，河湖數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、涉河事件協(xié)同辦理，為河湖精細(xì)化監(jiān)管河合理開發(fā)保護(hù)提供全方位的信息和技術(shù)支撐。在大數(shù)據(jù)分析和智能應(yīng)用方面，山東省開展水利大數(shù)據(jù)分析與智能應(yīng)用項(xiàng)目建設(shè)，基本形成了“全、統(tǒng)、通”的山東水利大數(shù)據(jù)體系；建立了水利知識庫，采集標(biāo)準(zhǔn)、專利、報(bào)告、資訊等各類互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，初步實(shí)現(xiàn)了多源異構(gòu)水利大數(shù)據(jù)的整合及智能分類；建立了水利知識圖譜，應(yīng)用人工智能技術(shù)對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體識別、實(shí)體鏈接、屬性填充，并建立實(shí)體屬性的集成，構(gòu)建了水利工程和業(yè)務(wù)的知識圖譜集，揭示了水利數(shù)據(jù)的來源與業(yè)務(wù)實(shí)體之間的關(guān)系；建立了水利智能推薦系統(tǒng)，應(yīng)用人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對用戶行為、文本內(nèi)容進(jìn)行分析，構(gòu)建和更新用戶畫像，提供智能化推薦服務(wù)。山東省形成了“魯水智信”“熱點(diǎn)圖譜”“水利百科”等典型應(yīng)用，在防汛、河長制、水資源等業(yè)務(wù)領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。

2 水利信息化與智慧水利的聯(lián)系與區(qū)別

通過對智慧水利的研究，發(fā)現(xiàn)智慧水利并不是一個(gè)新生事物，它是在原有水利信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過運(yùn)用大量的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能的高新技術(shù)，將原有以面向業(yè)務(wù)為核心轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛩诵枨鬄楹诵牡男畔⒒ㄔO(shè)，將原有單一功能的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過整合、協(xié)調(diào)、智能分析等構(gòu)建面向不同需求的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)。

因此，智慧水利與水利信息化建設(shè)既存在聯(lián)系又有本質(zhì)的區(qū)別，主要體現(xiàn)在：

1）水利信息化建設(shè)一般以單一的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)為主，為單一業(yè)務(wù)服務(wù)。傳統(tǒng)水利信息化建設(shè)都是需要信息化幫助做什么，就去開發(fā)什么信息化系統(tǒng)。智慧水利要有大數(shù)據(jù)、人工智能的概念，要發(fā)揮智慧的作用，要從最初的水利信息化服務(wù)于水利工作，上升到智慧水利引領(lǐng)水利工作。

2）智慧水利建設(shè)應(yīng)該是在傳統(tǒng)水利信息化基礎(chǔ)上，由為單一業(yè)務(wù)服務(wù)為主建設(shè)向以人為主服務(wù)建設(shè)轉(zhuǎn)變，是在集成傳統(tǒng)水利信息化建設(shè)基礎(chǔ)上的一種升華。智慧水利應(yīng)用數(shù)據(jù)整合、綜合性應(yīng)用、為人服務(wù)，要體現(xiàn)整合、融合、協(xié)同等理念。智慧水利的建設(shè)應(yīng)該是根據(jù)大數(shù)據(jù)、人工智能推算出應(yīng)該做什么，然后去做什么。

3）智慧水利建設(shè)不能拋棄傳統(tǒng)水利信息化建設(shè)，是對傳統(tǒng)水利信息化的一種升華，傳統(tǒng)水利信息化是智慧水利的基礎(chǔ)。智慧水利應(yīng)以更先進(jìn)的技術(shù)解決傳統(tǒng)水利中遇到的一些難題。

山東省智慧水利建設(shè)是水利信息化發(fā)展的高級階段，是實(shí)現(xiàn)山東水利現(xiàn)代化的關(guān)鍵，貫穿于防洪減災(zāi)、水資源配置、水環(huán)境保護(hù)與水管理服務(wù)等體系，具體體現(xiàn)為物聯(lián)感知、互聯(lián)互通、科學(xué)決策、智能管理。通過對雨情、水情、工情、旱情、墑情及管理等信息的采集，借助互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)各類信息的全面共享與互聯(lián)互通，利用大數(shù)據(jù)挖掘、仿真模擬、決策分析、人工智能、移動應(yīng)用等技術(shù)實(shí)現(xiàn)防汛抗旱，水資源高效利用，水生態(tài)環(huán)境保護(hù)，以及智慧化水利行業(yè)管理服務(wù)等領(lǐng)域科學(xué)預(yù)測預(yù)警和評估決策輔助，從而全面提高水利精細(xì)化管理能力和水平，建設(shè)山東省智慧水利系統(tǒng)，對于提升對自然災(zāi)害、突發(fā)事件的應(yīng)急決策能力，提升水利管理能力和現(xiàn)代化水平，推進(jìn)水利從粗放管理向精細(xì)管理、從傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代管理模式轉(zhuǎn)變，支撐和保障民生水利發(fā)展，具有十分重要的意義。

3 智慧水利建設(shè)

山東省傳統(tǒng)水利信息化系統(tǒng)建設(shè)主要包括水利基礎(chǔ)設(shè)施層、水利云數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用展示層等 4 個(gè)分層支持體系，以及安全保障、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 2 個(gè)保障體系。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能的高速發(fā)展，智慧水利建設(shè)對傳統(tǒng)的信息化建設(shè)都提出來更高效、智能的解決方案。要使傳統(tǒng)水利信息化達(dá)到智慧水利的高度，就要應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對冰冷的和固化的水利信息系統(tǒng)賦予智慧化的大腦，稱之為對其進(jìn)行開智、賦能。

傳統(tǒng)采集站網(wǎng)通過物聯(lián)網(wǎng)、智慧感知、衛(wèi)星遙感、無人機(jī)等技術(shù)進(jìn)行賦能升級轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔鄹兄杉w系。

將水利基礎(chǔ)資料文檔同水利知識、互聯(lián)網(wǎng)上的水利資訊等信息通過智能抓取，大數(shù)據(jù)挖掘分析等手段進(jìn)行賦能升級形成面向全水利行業(yè)及社會的水利知識智庫。

將傳統(tǒng)水利數(shù)據(jù)中心只對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)進(jìn)行賦能升級形成水利大數(shù)據(jù)一體化智能管理平臺。

水利業(yè)務(wù)應(yīng)用從傳統(tǒng)的信息化到智慧水利應(yīng)用共經(jīng)歷 5 個(gè)層次的演進(jìn)，第 1 層次為水利各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用，第 2 層次為水利空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用，第3 層次為水利視頻的應(yīng)用，第 4 層次為水利大數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，第 5 層次為以人工智能引領(lǐng)水利大數(shù)據(jù)的智能應(yīng)用。要想達(dá)到智慧水利的智能應(yīng)用，就需要通過人工智能中的主題挖掘、知識圖譜構(gòu)建、用戶畫像、智能分類聚類、智能搜索、智能推薦、專家發(fā)現(xiàn)、決策支撐、智能預(yù)見等技術(shù)對其進(jìn)行逐步賦能升級，以實(shí)現(xiàn)水利業(yè)務(wù)應(yīng)用的智慧化。

通過對傳統(tǒng)水利信息化不同層次的開智、賦能，山東智慧水利建設(shè)應(yīng)在智慧的基礎(chǔ)上規(guī)劃總體框架，如圖 1 所示。

圖 1 智慧水利建設(shè)框架

山東省智慧水利建設(shè)緊緊圍繞“十三五”水利改革發(fā)展目標(biāo)任務(wù)，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)為支撐，構(gòu)建智能化監(jiān)測體系，推進(jìn)水利業(yè)務(wù)與信息技術(shù)深度融合，深化水利信息資源開發(fā)利用與共享，在全省范圍內(nèi)建成協(xié)同智能的水利業(yè)務(wù)應(yīng)用、有序共享的水利信息資源、集約完善的水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施、安全可控的水利信息化保障等體系，逐漸以面向業(yè)務(wù)為核心轉(zhuǎn)變?yōu)橐运诵枨鬄楹诵牡男畔⒒ㄔO(shè)，形成較為完善的智慧化管理體系，推動數(shù)字水利向智慧水利轉(zhuǎn)變，以水利信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化帶動水治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

4 結(jié)語

智慧水利是國家智慧社會建設(shè)中不可缺少的一部分，通過智能感知實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取，通過智能服務(wù)對外提供各應(yīng)用所需的軟硬件及數(shù)據(jù)資源，通過智能分析為各類人提供所需的信息服務(wù)，通過智能展示使水利工作更好地服務(wù)社會。智慧水利建設(shè)是一個(gè)延續(xù)性、漫長的工程，不可能一蹴而就，需要在對原有水利信息化的賦能升級的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)水利工程、業(yè)務(wù)的管理及信息化等進(jìn)行的整合，融合與協(xié)同，并通過大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)對水利進(jìn)行知識圖譜的構(gòu)建及按需構(gòu)建不同的用戶畫像，最終才能實(shí)現(xiàn)為人、為社會所需服務(wù)的目標(biāo)。