鄧延利，王立朝

（1.永定河流域投資有限公司，100193，北京；2.河北省水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，050021，石家莊）

永定河流經(jīng)內(nèi)蒙古、山西、河北、北京和天津五省（自治區(qū)、直轄市），流域面積47016 km2。永定河是推進京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略實施的生態(tài)廊道，也是國家水網(wǎng)的骨干水資源配置通道，戰(zhàn)略地位顯著。近年，經(jīng)過各方共同努力，永定河流域治理管理工作取得了明顯成效。河道生態(tài)水量得到基本保障，河湖生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量明顯提升，水旱災(zāi)害防御能力穩(wěn)步提高，流域協(xié)同治理能力明顯提升。圍繞推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)路徑，加快推進永定河流域治理管理現(xiàn)代化，永定河流域投資有限公司（以下簡稱永定河公司）開展了數(shù)字孿生流域資產(chǎn)運營管理系統(tǒng)建設(shè)。

一、永定河流域資產(chǎn)情況

為落實《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確“六河五湖”生態(tài)修復(fù)，2017年國家發(fā)展改革委、水利部、原國家林業(yè)局聯(lián)合印發(fā)的《永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案》正式實施，拉開了新一輪永定河治理序幕。截至目前，永定河公司實施生態(tài)治理項目57 項，總投資超140 億元，累計完成中央投資超40 億元，累計治理河段804 km，新建和加固堤防369 km，建設(shè)巡河道路477 km，建設(shè)濕地類自然保護區(qū)4 個、濕地公園19個，濕地面積增加到250 km2，構(gòu)建了藍綠交織的生態(tài)空間。流域資產(chǎn)類型以水利項目為主，兼顧水生態(tài)、水環(huán)境、新能源、文旅康養(yǎng)等，具有點多面廣線長、生態(tài)廊道系統(tǒng)龐雜的特點。

二、永定河流域資產(chǎn)管理需求分析

1.提高資產(chǎn)管理效率的需要

水利部印發(fā)的《加快推進永定河流域治理管理現(xiàn)代化工作方案》要求將永定河恢復(fù)為“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”，打造全國流域治理管理規(guī)范化、法治化、現(xiàn)代化標(biāo)桿，對管理標(biāo)準(zhǔn)提出了較高要求。但永定河公司管理人力嚴(yán)重不足，無法實現(xiàn)企業(yè)跨區(qū)域、多層組織架構(gòu)的高效、協(xié)同管理。從公司資產(chǎn)管理效率來看，迫切要求創(chuàng)新工作模式，充分發(fā)揮建管運一體化優(yōu)勢，加快標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和智能化建設(shè)，確保永定河綜合治理各項目推進實施順利高效。

2.提升資產(chǎn)管理精細(xì)化水平的需要

資產(chǎn)運營管理是永定河公司最重要的日常管理業(yè)務(wù)，管理系統(tǒng)生命周期長。但目前公司在運資產(chǎn)多以傳統(tǒng)人工管理方式為主，缺乏現(xiàn)代化管理技術(shù)手段，尤其巡查、維修、養(yǎng)護等日常管護工作多以紙質(zhì)表單記錄為主，對管理過程規(guī)范性、合理性、全面性無法準(zhǔn)確掌握，缺乏精細(xì)化管理手段；建筑物設(shè)計、建造、運營和維護全生命周期管理缺乏精細(xì)化的數(shù)據(jù)和信息支持，尚未實現(xiàn)自動化控制和優(yōu)化管理，距離精細(xì)化管理目標(biāo)有差距。

3.企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需要

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路，數(shù)字孿生流域建設(shè)則是推動流域公司內(nèi)部數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級、提高公司核心競爭力、推動公司實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。數(shù)字孿生流域通過對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程的數(shù)字化映射、智能化模擬，可以支撐實現(xiàn)流域防洪，水資源管理與調(diào)配，預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”以及N項水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而有效提升流域管理公司的治理能力和管理水平。同時，可以解決公司水利行業(yè)數(shù)據(jù)資源體系不完備、基礎(chǔ)設(shè)施配套不完善、網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險高、數(shù)據(jù)分析和支撐能力弱、保障體系不健全等突出問題，打通內(nèi)部數(shù)據(jù)孤島，釋放數(shù)據(jù)價值。通過大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等孿生技術(shù)應(yīng)用，為流域管理公司的決策提供更加科學(xué)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，支撐企業(yè)在優(yōu)化資源配置、提升競爭力、增強企業(yè)品牌影響力等方面高質(zhì)量發(fā)展。

三、系統(tǒng)設(shè)計

永定河數(shù)字孿生流域資產(chǎn)運營管理系統(tǒng)建設(shè)，在確保系統(tǒng)符合數(shù)字孿生整體規(guī)劃要求下緊扣實際，確保實用性與前瞻性。

1.用戶設(shè)計

按照應(yīng)用至上原則，分析系統(tǒng)用戶及對象。通過對永定河公司資產(chǎn)管理模式調(diào)研分析，當(dāng)前用戶包括總公司、運營公司、管護公司三個層級，涉及總公司領(lǐng)導(dǎo)、資管部領(lǐng)導(dǎo)及人員、總公司相關(guān)部門、運營公司管理人員、管護公司人員等五類人員。用戶權(quán)限設(shè)置采用基于權(quán)限對象的用戶管理策略，從多個維度對權(quán)限進行約束，有效實現(xiàn)動態(tài)、靈活的在線權(quán)限配置，包括權(quán)限控制、權(quán)限生成與權(quán)限變更等。

2.業(yè)務(wù)設(shè)計

資產(chǎn)管理對象包括水閘、泵站、水庫、水電站、河道、自來水廠、污水處理廠、濕地、公園、酒店、民宿、營地等，業(yè)務(wù)主要包括日常巡視檢查、維修養(yǎng)護、績效考核、資金管理等方面?？紤]各類資產(chǎn)特性及管理主體差異性較大、管理標(biāo)準(zhǔn)不一，通過對業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施全面分析，設(shè)計通過分層的方式對業(yè)務(wù)進行有效的分解，逐步細(xì)化，使其邊界清晰，做到高內(nèi)聚、低耦合。

3.總體架構(gòu)

通過對流域資產(chǎn)管理對象、內(nèi)容、流程的梳理，共設(shè)計流域資產(chǎn)全景、項目信息管理、資產(chǎn)信息管理、資金管理、運維管理、考核管理、資料管理、組織管理8個模塊，同時建設(shè)數(shù)據(jù)駕駛艙和移動應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.技術(shù)路線選擇

根據(jù)使用要求對客戶機/服務(wù)器（C/S）方式和瀏覽器/服務(wù)器（B/S）方式進行比選，考慮到系統(tǒng)應(yīng)用場景及后期維護便捷性，系統(tǒng)采用B/S 結(jié)構(gòu)進行設(shè)計開發(fā)?；谇昂蠖朔蛛x開發(fā)模式，利用Spring Boot和Vue.js技術(shù)棧設(shè)計、開發(fā)表單管理，實現(xiàn)定制化的表單管理流程。技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 技術(shù)架構(gòu)

5.典型功能設(shè)計

（1）資產(chǎn)管理

根據(jù)資產(chǎn)管理對象類型多、數(shù)量多、差異大的特點，利用GIS技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立網(wǎng)格化、多維度資產(chǎn)圖層，實現(xiàn)全域資產(chǎn)快速定位、瀏覽、查詢、統(tǒng)計分析等功能。同時建立了不同數(shù)據(jù)類型的更新維護機制，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及唯一性。結(jié)合數(shù)字孿生流域平臺開發(fā)資產(chǎn)一張圖，為孿生平臺提供資產(chǎn)相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)建設(shè)充分考慮共享要求，采用共享孿生平臺數(shù)據(jù)底板，構(gòu)建二維、三維一體化資產(chǎn)全景圖。資產(chǎn)全景圖建立多層數(shù)據(jù)穿透，便于各類數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計及查看，實現(xiàn)所見即所得，避免功能菜單過多過深影響使用體驗。

（2）運維管理

作為系統(tǒng)核心模塊，運維管理涵蓋全流域資產(chǎn)日常運行維護工作，創(chuàng)新采用“標(biāo)準(zhǔn)化制度+信息系統(tǒng)開發(fā)”的方式，推動資產(chǎn)運行管理標(biāo)準(zhǔn)化。模塊功能設(shè)計方案充分考慮系統(tǒng)如何輔助生產(chǎn)作用，基于管理模型建立預(yù)警中心，實現(xiàn)運維任務(wù)系統(tǒng)自動提示，運維標(biāo)準(zhǔn)自動加載，最大限度降低使用難度。同時考慮運維標(biāo)準(zhǔn)不確定性，如巡查頻率、檢查事項等系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)建立可維護機制，避免重復(fù)修改代碼。針對運維中巡查任務(wù)重、使用頻繁等特點，結(jié)合不同資產(chǎn)日常巡查、特別巡查及維修養(yǎng)護標(biāo)準(zhǔn)及要求，定制開發(fā)巡檢系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化采集、上報、受理、下達、執(zhí)行、反饋全流程閉環(huán)管理。

（3）考核管理

考核管理是推動管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的重要抓手，考核方式系統(tǒng)化有助于營造公平、高效的管理環(huán)境，提升考核人員工作效率，避免層層上報匯總計算各類數(shù)據(jù)，因此考核管理模塊設(shè)計充分考慮考核詳細(xì)環(huán)節(jié)，著力打造數(shù)字化考核管理體系，力求各項指標(biāo)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化，使各項指標(biāo)能夠通過系統(tǒng)自動匯總生產(chǎn)，自動賦分，減少人為干預(yù)。同時考慮考核指標(biāo)可變性，考核模塊采用可配置表單進行開發(fā)，滿足后期更新使用。

四、應(yīng)用成效

通過系統(tǒng)建設(shè)全面梳理了永定河公司資產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，共建立目錄圖層8項，形成矢量數(shù)據(jù)1000余條、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)2000余條、資產(chǎn)基本信息數(shù)據(jù)20000余條，實現(xiàn)了全流域資產(chǎn)數(shù)字化可視化管理，數(shù)據(jù)隨時可查可用，信息獲取能力顯著提升，基本實現(xiàn)無紙化辦公?；跇?biāo)準(zhǔn)化考核管理模塊，依托平臺數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計分析，實現(xiàn)一鍵考評，管理效率提升50%以上，成為資產(chǎn)管理提質(zhì)增效、降本節(jié)支的有力抓手。同時根據(jù)運維標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，推進標(biāo)準(zhǔn)化制度落地落實，工程管理標(biāo)準(zhǔn)化水平顯著提升。系統(tǒng)上線后經(jīng)受住了高并發(fā)數(shù)據(jù)錄入壓力，驗證了其穩(wěn)定性和可靠性。同時通過了網(wǎng)信部門網(wǎng)絡(luò)安全測試，安全性滿足相關(guān)規(guī)定要求。隨著功能及性能不斷優(yōu)化，系統(tǒng)易用性逐步提高，維護難度逐步下降。

系統(tǒng)建設(shè)在需求牽引、應(yīng)用至上的原則指導(dǎo)下，明確了用戶對象，清晰準(zhǔn)確地確定了建設(shè)任務(wù)及目標(biāo)，深入研究應(yīng)用場景，保證了系統(tǒng)的實用性和易用性。此外采取制度建設(shè)與系統(tǒng)建設(shè)相結(jié)合的管理模式，開創(chuàng)了流域協(xié)同治理新思路，對于流域資產(chǎn)協(xié)同管理高質(zhì)量發(fā)展具有借鑒意義。