何 蒙

（湖北省武漢市水務(wù)防汛信息中心 湖北武漢 430010）

0 引言

近年來(lái)，隨著信息化水平不斷提高，具有“感知、互聯(lián)、智能”等基本特點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用極大地改變了行業(yè)信息化服務(wù)的效率、易用性和行為范式，由此水務(wù)信息化建設(shè)也取得了矚目的成績(jī)[1]。武漢素有“百湖之城”的美譽(yù)，江河縱橫，湖港交織，水資源豐沛，水域面積居全國(guó)首位[2]，城市水務(wù)治理需求大，水務(wù)業(yè)務(wù)范圍廣。隨著武漢市水務(wù)業(yè)務(wù)的逐步擴(kuò)展、需求的不斷變化以及新技術(shù)的進(jìn)一步革新，其水務(wù)信息化發(fā)展亦受到高度重視。

1 水務(wù)信息化建設(shè)成效

水務(wù)是以水的大循環(huán)為線索，涉及“水安全、水環(huán)境、水資源”的各個(gè)方面[3]?！笆濉逼陂g，武漢市水務(wù)信息化發(fā)展受到高度重視，總投資達(dá)2.5 億元。隨著水務(wù)信息化發(fā)展速度逐步加快，建設(shè)力度持續(xù)增大，信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)等取得了長(zhǎng)足發(fā)展。

1.1 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)初具規(guī)模

目前武漢市水務(wù)物聯(lián)感知體系主要覆蓋市轄長(zhǎng)江段、漢江段，針對(duì)險(xiǎn)工險(xiǎn)段、重點(diǎn)湖泊河流、水庫(kù)等監(jiān)測(cè)監(jiān)控覆蓋較為全面。其中，堤防、險(xiǎn)工險(xiǎn)段、泵站、采砂、水源地等視頻監(jiān)控站點(diǎn)共計(jì)175 個(gè)，接入公安系統(tǒng)視頻監(jiān)控點(diǎn)60 000 余個(gè)，湖泊水系、水庫(kù)、涵閘、港渠、河道等水位監(jiān)測(cè)站點(diǎn)共計(jì)763 個(gè)，污水管網(wǎng)、污水廠、水源地、湖泊等流量、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)共135 個(gè)，雨量監(jiān)測(cè)507 個(gè)，墑情監(jiān)測(cè)22 個(gè)，泵站工情44 個(gè)，閘門(mén)監(jiān)測(cè)22 個(gè)，各類監(jiān)測(cè)站點(diǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大。

1.2 水務(wù)數(shù)據(jù)不斷完善

武漢市已建成了水務(wù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和交換系統(tǒng)。一方面，其內(nèi)部數(shù)據(jù)逐漸數(shù)字化轉(zhuǎn)型：現(xiàn)已將水利普查、湖泊普查、中心城區(qū)排水設(shè)施普查以及各業(yè)務(wù)部門(mén)的存量數(shù)據(jù)整編入庫(kù)，形成了涵蓋河流、湖泊、堤防、水庫(kù)、涵閘、泵站、水廠、灌區(qū)、分蓄洪區(qū)、橡膠壩、塘堰、取水口、排污口、管網(wǎng)等要素的專題數(shù)據(jù)庫(kù)。另一方面，外部數(shù)據(jù)步入?yún)^(qū)域化整合，對(duì)長(zhǎng)江委、省、市水文部門(mén)關(guān)于長(zhǎng)江、漢江、中小河流及部分湖泊的流量、水位、降雨等水文數(shù)據(jù)，城市道路和橋涵視頻監(jiān)控信息、實(shí)時(shí)路況及漬水路段等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合，實(shí)現(xiàn)了武漢市空間地理信息和市氣象局115 個(gè)雨量站點(diǎn)的實(shí)時(shí)信息、天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波、重大天氣預(yù)警等氣象信息的共享。這一系列的數(shù)據(jù)資源接入、整合、共享，在水務(wù)管理和應(yīng)急指揮調(diào)度中發(fā)揮了重要的支撐作用。

1.3 應(yīng)用支撐平臺(tái)不斷豐富

目前已建成水文監(jiān)測(cè)接收和運(yùn)維平臺(tái)、視頻監(jiān)控管理平臺(tái)及地理信息服務(wù)平臺(tái)。水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)完成對(duì)800 余處水位監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的接收、解析、運(yùn)維和分析，站點(diǎn)類型涵蓋了河道站、水庫(kù)站、湖泊站、涵閘站、港渠站、泵站等，涉及的監(jiān)測(cè)要素包括水位、雨量以及圖像。視頻監(jiān)控管理平臺(tái)已接入視頻近1 100 路，接收原有、現(xiàn)有及新建的所有視頻監(jiān)控信息，整合集成其它平臺(tái)的視頻監(jiān)控資源，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一管理。地理信息平臺(tái)對(duì)接市規(guī)劃局時(shí)空云平臺(tái)，疊加電子政務(wù)底圖和多年高分辨率遙感影像，全面集成66個(gè)水務(wù)設(shè)施空間數(shù)據(jù)圖層，支撐所有水務(wù)空間數(shù)據(jù)的管理、展示及分析。

1.4 水務(wù)應(yīng)用逐步深入

2015年—2020年，先后建設(shè)了政務(wù)辦公、武漢市水務(wù)局空間地理信息、水庫(kù)管理、城市排水管理、防汛物資管理、污水處理廠監(jiān)測(cè)信息、排水管網(wǎng)及隱患信息、智慧排澇管理、水務(wù)通、綜合管理平臺(tái)門(mén)戶、湖泊管理等十余個(gè)信息化應(yīng)用系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展完善，已建成以防洪排澇、資產(chǎn)管理為主，同時(shí)融合視頻監(jiān)控以及移動(dòng)端應(yīng)用的系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)。

1.5 基礎(chǔ)設(shè)施支撐及網(wǎng)絡(luò)通信能力進(jìn)一步提高

現(xiàn)今，武漢市水務(wù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房在用的服務(wù)器共有55 臺(tái)，存儲(chǔ)設(shè)備3 套，基本可以滿足當(dāng)前的使用需求。隨著水務(wù)業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，信息安全管理制度不斷完善，已形成上至省水利廳、武漢市委市政府，下至各區(qū)水務(wù)局及市水務(wù)局屬各單位，橫向與市屬各部門(mén)、各區(qū)政府互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)體系。

2 水務(wù)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題

近年來(lái)，武漢市各流域以及各區(qū)的水務(wù)信息化建設(shè)不斷發(fā)展，但由于水務(wù)業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展及新興技術(shù)的進(jìn)一步革新，水務(wù)信息化現(xiàn)狀已不能滿足水務(wù)管理的需要[4]。

2.1 物聯(lián)感知不透，難以支撐武漢市水體全面態(tài)勢(shì)感知

現(xiàn)有監(jiān)測(cè)監(jiān)控站點(diǎn)主要以水位和視頻為主，主要用于防洪排澇，少量視頻用于采砂執(zhí)法和水源地監(jiān)控。其主要表現(xiàn)為：監(jiān)測(cè)要素單一，缺乏水質(zhì)、水量和工況等監(jiān)測(cè)監(jiān)控；站點(diǎn)覆蓋度不足，在管網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)、大型排口、易澇點(diǎn)監(jiān)測(cè)、閘門(mén)的工情監(jiān)測(cè)仍存在大量盲區(qū)；部分監(jiān)測(cè)設(shè)備使用年限過(guò)長(zhǎng)，設(shè)備老化，故障率較高。武漢市江河湖庫(kù)、水務(wù)設(shè)施眾多，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)施在監(jiān)測(cè)范圍和要素方面覆蓋不全，其可靠性和穩(wěn)定性上存在一定程度的不足，無(wú)法滿足武漢市對(duì)水體的全面態(tài)勢(shì)感知需求。

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，不能支撐心中“有數(shù)”的水務(wù)管理要求

水務(wù)數(shù)據(jù)來(lái)源與構(gòu)成復(fù)雜，沒(méi)有形成“一數(shù)一源”機(jī)制和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有水利普查系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存在多年未更新與維護(hù)，且缺乏建立數(shù)據(jù)更新維護(hù)的長(zhǎng)效機(jī)制，給后續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析與利用帶來(lái)了困難。缺失基本的元數(shù)據(jù)管理、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理和數(shù)據(jù)質(zhì)量管理功能，缺少大數(shù)據(jù)平臺(tái)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)單獨(dú)建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致存在數(shù)字鴻溝、信息壁壘、水務(wù)數(shù)據(jù)資源的共享與交換程度較低等一系列問(wèn)題[5]。

2.3 應(yīng)用支撐能力不足，無(wú)法滿足水務(wù)精細(xì)化管理要求

目前已有信息化系統(tǒng)主要應(yīng)用于“防洪水”、“排澇水”業(yè)務(wù)場(chǎng)景，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的查詢、展示及簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析功能，但功能較為分散，響應(yīng)速度和交互性還不完善，預(yù)警預(yù)報(bào)及指揮調(diào)度功能薄弱，與當(dāng)前防洪排澇的科學(xué)調(diào)度的實(shí)際要求還有差距。首先，“保供水、治污水、促節(jié)水、嚴(yán)管水”應(yīng)用系統(tǒng)缺失，尚未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理，制約了治水能力和體系的現(xiàn)代化發(fā)展；其次，支撐應(yīng)用系統(tǒng)的平臺(tái)能力有限，技術(shù)較為落后，無(wú)法支持現(xiàn)有新技術(shù)、新產(chǎn)品，導(dǎo)致應(yīng)用開(kāi)發(fā)量劇增，代碼冗余，響應(yīng)速度降低，不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的輕量開(kāi)發(fā)和快速上線。

2.4 基礎(chǔ)設(shè)施不強(qiáng)，不能支撐民生水務(wù)的高可靠性要求

計(jì)算存儲(chǔ)資源設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，故障率較高，且沒(méi)有備用資源，給現(xiàn)有系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn)，難以支撐事關(guān)城市運(yùn)行安全的水務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。由于網(wǎng)絡(luò)配置策略和管理較為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)故障難以排查和預(yù)警，且目前出口寬帶設(shè)備不具備萬(wàn)兆端口，性能也達(dá)不到萬(wàn)兆吞吐量，其大二層網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化等能力演進(jìn)支持也明顯不足，導(dǎo)致運(yùn)維響應(yīng)速度較慢，網(wǎng)絡(luò)部署效率和策略靈活性不夠。

3 新時(shí)期武漢市水務(wù)信息化發(fā)展思路探索

水務(wù)信息化是一個(gè)覆蓋多行業(yè)、多層面、多應(yīng)用的現(xiàn)代化管理進(jìn)程，武漢市水務(wù)信息化建設(shè)應(yīng)參照國(guó)家、省、市相關(guān)政策規(guī)范以及部、省水利信息化發(fā)展“十四五”規(guī)劃，結(jié)合業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，堅(jiān)持問(wèn)題和目標(biāo)導(dǎo)向，強(qiáng)化信息技術(shù)與水務(wù)業(yè)務(wù)深度融合，形成武漢市水務(wù)信息化發(fā)展規(guī)劃建設(shè)的總體發(fā)展構(gòu)架。

3.1 深入推進(jìn)“水地空”系統(tǒng)化物聯(lián)感知體系的構(gòu)建

“水地空”系統(tǒng)化物聯(lián)感知體系是指以水量水質(zhì)傳感器、視頻監(jiān)控設(shè)備、氣象觀測(cè)站、設(shè)施工況監(jiān)測(cè)設(shè)備等智能感知終端為基礎(chǔ)，利用高空衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)及低空無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)，結(jié)合先進(jìn)模型算法與大數(shù)據(jù)、BIM建模等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面化、系統(tǒng)化、智能化、便捷化、精細(xì)化的涉水業(yè)務(wù)和涉水事務(wù)監(jiān)管的水利水務(wù)智能感知網(wǎng)絡(luò)。武漢市河湖水系眾多，水系網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，進(jìn)一步加強(qiáng)非重點(diǎn)流域、水源地、管網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)、大型排口、易澇點(diǎn)等水域與地面監(jiān)測(cè)監(jiān)控點(diǎn)位建設(shè)，補(bǔ)齊水情、水質(zhì)、水量、工情、設(shè)施設(shè)備健康監(jiān)測(cè)及視頻監(jiān)控短板，優(yōu)化各項(xiàng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的布局，有利于提升河流湖泊水文、水庫(kù)水雨情、大中型水庫(kù)安全等監(jiān)測(cè)覆蓋率，全面感知江河湖庫(kù)、水務(wù)設(shè)施和水務(wù)管理活動(dòng)，形成“全流域、全要素、全時(shí)段、全天候”物聯(lián)感知體系。通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)與地面、水面?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)相結(jié)合，將高分辨遙感影像識(shí)別與在線監(jiān)測(cè)體系引入到武漢市水務(wù)執(zhí)法管理、重點(diǎn)河湖監(jiān)測(cè)、自然水資產(chǎn)評(píng)估、水生態(tài)管理等系統(tǒng)應(yīng)用之中，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)占湖、采砂、管網(wǎng)偷排等違法行為的智能識(shí)別，以及自然水資產(chǎn)的分區(qū)管理、評(píng)估和藍(lán)、綠藻預(yù)測(cè)預(yù)警。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展水政務(wù)、水資產(chǎn)、水資源、水安全、水環(huán)境等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，采集衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、導(dǎo)航及無(wú)人機(jī)、無(wú)人船監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻解析數(shù)據(jù)等大量數(shù)字化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析，將分級(jí)分類后的數(shù)據(jù)信息在水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)上進(jìn)行匯聚，有利于全面掌握涉水綜合信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估自然—社會(huì)水循環(huán)[6]，實(shí)現(xiàn)水情評(píng)估、水資源配置、河湖監(jiān)管的精細(xì)化和精準(zhǔn)化，以及防汛抗旱、水資源管理、安全監(jiān)測(cè)等應(yīng)用的智慧化，對(duì)推動(dòng)武漢市水務(wù)信息化建設(shè)具有重要支撐作用。

3.2 集約化建設(shè)水務(wù)大數(shù)據(jù)中心，形成數(shù)據(jù)管理長(zhǎng)效機(jī)制

武漢水務(wù)信息化數(shù)據(jù)管理應(yīng)聚焦業(yè)務(wù)發(fā)展需要，匯集整合水務(wù)全時(shí)空、全方位、全要素?cái)?shù)據(jù)資源，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、體系完善、覆蓋全面的水務(wù)數(shù)據(jù)資源體系，打造“結(jié)構(gòu)清晰、數(shù)據(jù)全面、使用順暢、管理規(guī)范”的水務(wù)大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)水務(wù)數(shù)據(jù)匯集、治理、計(jì)算、開(kāi)發(fā)應(yīng)用及交換共享的全過(guò)程規(guī)范化管理，為水務(wù)應(yīng)用提供全面數(shù)據(jù)支撐。此外，依托社會(huì)專業(yè)力量開(kāi)展互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)交互分析，提供所需的智能服務(wù)功能開(kāi)發(fā)條件，補(bǔ)齊數(shù)據(jù)管理短板，并完善數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示和共享交換機(jī)制，從而打破數(shù)字鴻溝與信息壁壘，保障水務(wù)數(shù)據(jù)有效更新和充分共享[7]。同時(shí)立足武漢市現(xiàn)有安全技術(shù)基礎(chǔ)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全、邊界防護(hù)等方面的安全保障，增強(qiáng)基礎(chǔ)安全防護(hù)能力；利用各類網(wǎng)絡(luò)連接資源強(qiáng)化信息安全設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、管理和運(yùn)營(yíng)體系，提升本地網(wǎng)絡(luò)及基于云服務(wù)的信息安全等級(jí)測(cè)評(píng)級(jí)別，讓水務(wù)網(wǎng)絡(luò)安全由被動(dòng)防御向主動(dòng)控制轉(zhuǎn)變；完善安全數(shù)據(jù)采集、建立威脅感知預(yù)警系統(tǒng)、安全管理控制平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)從物聯(lián)通信、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)應(yīng)用等多維度全方位保障信息安全。

3.3 深化水務(wù)一體化業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)，保障信息功能交互及應(yīng)急指揮調(diào)度[8]

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與水務(wù)管理深度融合，整合現(xiàn)有業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，依托武漢市水聯(lián)網(wǎng)與視頻管理平臺(tái)的物聯(lián)感知數(shù)據(jù)、水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)及應(yīng)用支撐平臺(tái)，考慮統(tǒng)一認(rèn)證及用戶管理、統(tǒng)一網(wǎng)頁(yè)和移動(dòng)端門(mén)戶、數(shù)據(jù)表單填報(bào)審核、業(yè)務(wù)應(yīng)用專題數(shù)據(jù)服務(wù)、水務(wù)空間數(shù)據(jù)管理及服務(wù)、視頻管理服務(wù)、水專業(yè)模型應(yīng)用、微服務(wù)架構(gòu)、業(yè)務(wù)和消息集成、統(tǒng)一運(yùn)維、信息安全保護(hù)等共性能力，建設(shè)一體化的應(yīng)用支撐平臺(tái)，為“防洪水、排澇水、治污水、保供水、促節(jié)水、嚴(yán)管水”六大業(yè)務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用提供支撐服務(wù)。為避免每個(gè)應(yīng)用的煙囪式開(kāi)發(fā)，應(yīng)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)需要的共性能力，減少重復(fù)開(kāi)發(fā)，并根據(jù)事件的類型驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的決策分析專題進(jìn)行深度分析、處理及多級(jí)協(xié)同指揮，從而提升治水能力和體系的現(xiàn)代化發(fā)展。

3.4 強(qiáng)化信息化基礎(chǔ)，構(gòu)建完善智慧水務(wù)信息保障體系

在“十四五”期間，以《武漢市水務(wù)發(fā)展“十四五”規(guī)劃（2021-2025年）》為指導(dǎo)，以現(xiàn)代化水務(wù)的管理建設(shè)為中心，強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及支撐平臺(tái)建設(shè)等水務(wù)信息化的基礎(chǔ)建設(shè)，保障水務(wù)管理和服務(wù)的暢通[9]。充分利用武漢云和武漢政務(wù)網(wǎng)資源與能力，加快構(gòu)建廣域覆蓋、彈性伸縮、穩(wěn)定可靠、高速泛在、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性水務(wù)數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)新建系統(tǒng)全部上云，舊系統(tǒng)逐步上云。并基于水務(wù)信息化建設(shè)要求，結(jié)合水務(wù)信息“感知、互聯(lián)、共享、支撐、應(yīng)用”各層面運(yùn)維的特點(diǎn)，發(fā)布《武漢市智慧水務(wù)建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確建設(shè)任務(wù)，落實(shí)工作分工和協(xié)調(diào)機(jī)制，建立覆蓋各級(jí)水務(wù)部門(mén)和信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行管理單位的智慧水務(wù)信息保障專職機(jī)構(gòu)，全面保障智慧水務(wù)信息建設(shè)與發(fā)展[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入信息時(shí)代，物聯(lián)感知及數(shù)據(jù)成為行業(yè)核心資產(chǎn)，信息技術(shù)創(chuàng)新將賦能水務(wù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。抓住信息技術(shù)發(fā)展機(jī)遇，深入推進(jìn)“水地空”系統(tǒng)化物聯(lián)感知體系與政務(wù)服務(wù)大數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建，深化水務(wù)一體化業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)及智慧水務(wù)信息保障體系建設(shè)，對(duì)形成智能高效、科學(xué)創(chuàng)新的水務(wù)綜合管理體系，提高武漢市水務(wù)信息化建設(shè)質(zhì)量和水平，驅(qū)動(dòng)武漢水務(wù)治理能力現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)全方位、深層次、高效率的公眾服務(wù)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。