周?chē)?guó)民
(浙江禹貢信息科技有限公司,浙江 杭州 310052)
隨著全球氣候變化的影響加劇,臺(tái)風(fēng)、暴雨等水災(zāi)害越來(lái)越頻繁,這對(duì)浙江平原型縣(市、區(qū))的水災(zāi)害防御帶來(lái)較大難度,目前存在的問(wèn)題也逐步暴露出來(lái),主要體現(xiàn)在:
(1)基礎(chǔ)設(shè)施還未形成完整體系
依據(jù)調(diào)研,浙江平原型縣(市、區(qū))基本建成了一批水雨情、水量、視頻、工情等水利數(shù)據(jù)采集設(shè)施,但是在采集種類(lèi)、采集密度、設(shè)備維護(hù)和更新、智能化應(yīng)用等方面和水利業(yè)務(wù)工作的需求還有差距,還沒(méi)有形成完整的水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施體系。需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)視頻、流量、水質(zhì)、工程安全監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)采集,采用網(wǎng)格化的方式加密各類(lèi)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),利用“物聯(lián)網(wǎng)”將分散的采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),進(jìn)一步加強(qiáng)各類(lèi)工程的自動(dòng)化控制和聯(lián)調(diào)聯(lián)控能力,加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行維護(hù)和老化設(shè)備更新,加強(qiáng)運(yùn)行環(huán)境建設(shè),建立統(tǒng)一的市水利指揮中心,形成滿足水利業(yè)務(wù)需求的,資源統(tǒng)一管理的水利基礎(chǔ)設(shè)施體系。
(2)資源共享還有差距
在水利信息化建設(shè)過(guò)程中,資源共享問(wèn)題尚未解決。數(shù)據(jù)和應(yīng)用的結(jié)合過(guò)于緊密,一些基礎(chǔ)性、共用性的數(shù)據(jù)存在于不同系統(tǒng)之中,未能實(shí)現(xiàn)“一數(shù)一源”,數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)治理機(jī)制還未形成。應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)數(shù)量多,但相對(duì)獨(dú)立,未形成統(tǒng)一融合的工作平臺(tái)和服務(wù)平臺(tái),應(yīng)用系統(tǒng)中相同功能的模塊存在于不同的應(yīng)用系統(tǒng)中。信息化系統(tǒng)建設(shè)缺少頂層設(shè)計(jì),應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量眾多但各自孤立。
(3)應(yīng)用系統(tǒng)未和業(yè)務(wù)深度融合
應(yīng)用系統(tǒng)和水利業(yè)務(wù)工作還未充分深度融合,信息化基本還停留在信息采集和查詢(xún)的深度,還沒(méi)有對(duì)水旱災(zāi)害防御、水資源管理、河湖管理等的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行專(zhuān)題的深入分析,業(yè)務(wù)流程還是以手工為主進(jìn)行,未充分利用信息化手段優(yōu)勢(shì)。各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)水利管理業(yè)務(wù)的支撐在深度和廣度及各系統(tǒng)的融合度方面還不能滿足工作需求。
(4)智慧應(yīng)用有待深化
水利信息化項(xiàng)目建設(shè)在知識(shí)化、智慧化方面的應(yīng)用不足,智慧水利建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略以及關(guān)鍵實(shí)施途徑仍處在探索過(guò)程中,建設(shè)成功的智慧化案例還較少。需要在充分利用水利模型建設(shè)的基礎(chǔ)上,利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù),在洪水風(fēng)險(xiǎn)分析、水資源管理、水利工程安全運(yùn)行方面進(jìn)一步加強(qiáng)智慧化應(yīng)用建設(shè),形成對(duì)決策的有力支撐。
為了解決以上問(wèn)題,依托水利部提出的智慧水利總體規(guī)劃要求,對(duì)浙江平原型縣(市、區(qū))的“十四五”智慧水利總體規(guī)劃進(jìn)行研究和策劃[1-3]。
本智慧水利建設(shè)總體框架采用“一個(gè)體系”、“兩個(gè)平臺(tái)”。
“一個(gè)體系”是指水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施體系的建設(shè)。通過(guò)水利數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與環(huán)境和水利數(shù)據(jù)倉(cāng)的建設(shè),新建和整合資源、形成一個(gè)較為完整的水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施支撐體系,為各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。進(jìn)一步加強(qiáng)水文、水資源、水保、水環(huán)境、水生態(tài)等方面的信息采集,豐富采集種類(lèi)、加密采集覆蓋、整合采集站點(diǎn)、規(guī)范采集數(shù)據(jù),充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建“萬(wàn)物相連、連物連人”的水利數(shù)據(jù)采集體系。建立水利數(shù)據(jù)倉(cāng),集中管理各類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),使數(shù)據(jù)從分散到統(tǒng)一。通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)為應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。建設(shè)平湖水利基礎(chǔ)地圖,提供地理空間基礎(chǔ)底圖和業(yè)務(wù)專(zhuān)題地圖服務(wù)。
“兩個(gè)平臺(tái)”是指水利業(yè)務(wù)平臺(tái)和公眾服務(wù)平臺(tái)[4]。水利業(yè)務(wù)平臺(tái)在現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充整合,將所有和水利業(yè)務(wù)相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)納入進(jìn)來(lái),實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的統(tǒng)一管理和登錄,形成統(tǒng)一的水利業(yè)務(wù)工作平臺(tái)。水利公眾服務(wù)平臺(tái)面向社會(huì)公眾和企業(yè)服務(wù)。公眾服務(wù)平臺(tái)政務(wù)服務(wù)部分依托政務(wù)服務(wù)網(wǎng)進(jìn)行建設(shè),按照省市縣政府的統(tǒng)一布署,利用信息化手段持續(xù)推進(jìn)水利工作為公眾服務(wù)、為企業(yè)服務(wù),提高政府服務(wù)效率和透明度,向社會(huì)宣傳水利工作,提高水利行業(yè)的社會(huì)地位。總體構(gòu)架圖如圖1所示。
圖1 平原河網(wǎng)型區(qū)域智慧水利建設(shè)總體框架圖
為了進(jìn)一步加強(qiáng)水文、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)等方面的信息感知,豐富感知種類(lèi)、加密感知覆蓋、整合感知站點(diǎn)、規(guī)范感知數(shù)據(jù),提高感知的智能化水平,充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建“萬(wàn)物相連、連物連人”的能充分支撐各項(xiàng)水利業(yè)務(wù)工作的水利智能感知體系[5]。對(duì)超過(guò)運(yùn)行生命的老化陳舊設(shè)備進(jìn)行逐步更新,保持完整的水利數(shù)據(jù)感知能力。
(1)水文數(shù)據(jù)感知
深化和完善河道、圩區(qū)、水閘、泵站等重要水利工程實(shí)時(shí)水位、雨量、監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)水雨情監(jiān)測(cè)采集站點(diǎn)網(wǎng)格化態(tài)勢(shì)。整合不同性質(zhì)、不同層級(jí)、不同管理單位的已建采集站點(diǎn),形成全市統(tǒng)一的水文實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)感知體系。切實(shí)規(guī)范感知措施,保證感知數(shù)據(jù)的正確性和可用性。
(2)水資源、水土保持?jǐn)?shù)據(jù)采集
為了推進(jìn)取用水量、水質(zhì)等水資源數(shù)據(jù)采集,坡度、坡向等的水土保持信息的實(shí)時(shí)采集。在工業(yè)用水方面對(duì)取用地表水的取水單位全部安裝取水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施。對(duì)公共制水企業(yè)、自備取水大戶(hù)和限額以上的公共供水的非居民用戶(hù)實(shí)行強(qiáng)制性取水在線監(jiān)控。在農(nóng)業(yè)灌溉用水方面,建設(shè)覆蓋全市主要農(nóng)業(yè)用水取水口的計(jì)量設(shè)施。對(duì)全市主要排污口排污量和水質(zhì)情況進(jìn)行采集,加強(qiáng)重要水功能區(qū)水質(zhì)巡測(cè)、重要飲用水源地水質(zhì)在線監(jiān)測(cè),對(duì)縣級(jí)以上河道和鄰近縣區(qū)的交界斷面全部實(shí)現(xiàn)水量、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè),推進(jìn)全市農(nóng)村供水工程供水水量水質(zhì)監(jiān)測(cè),試點(diǎn)建設(shè)水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。
(3)工情數(shù)據(jù)采集
逐步實(shí)現(xiàn)大中型水利工程工情監(jiān)測(cè)和安全監(jiān)測(cè)全覆蓋,全面掌握工程實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。新建小型水利工程應(yīng)建設(shè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)與防汛任務(wù)相關(guān)的水利工程所有閘(閥)、泵實(shí)現(xiàn)閘(閥)位、泵機(jī)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集、大中型以上水利工程所有新建和除險(xiǎn)加固、擴(kuò)容改造均須列入安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和工情實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容。加大主要河道斷面與水域面積的監(jiān)測(cè)頻次和覆蓋范圍。
(4)空間及影像數(shù)據(jù)采集
利用遙測(cè)遙感技術(shù),進(jìn)行定點(diǎn)精細(xì)化影像空間數(shù)據(jù)采集,全面直觀地反映工程管理情況、工程建設(shè)進(jìn)度、河道治理實(shí)景、水情及災(zāi)情。對(duì)重點(diǎn)工程隱患、險(xiǎn)點(diǎn)險(xiǎn)段按需進(jìn)行定點(diǎn)采集,為除險(xiǎn)排患指揮提供重要決策依據(jù)。
(4)自動(dòng)化控制系統(tǒng)
在城防工程、圩區(qū)工程自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)上,將自動(dòng)化控制逐步推廣到區(qū)域中型以上工程和有條件的小型工程。加大自動(dòng)化控制系統(tǒng)和工程運(yùn)行管理系統(tǒng)的整合力度,在保證安全的前提下將自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入工程標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理系統(tǒng)中。
依據(jù)水利數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn),遵循“一數(shù)一源”標(biāo)準(zhǔn),對(duì)平湖市水利局各科室及下屬單位信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查分析,理清數(shù)據(jù)資源之間的關(guān)系,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整編、整合,構(gòu)建統(tǒng)一的平湖市水利數(shù)據(jù)庫(kù)。平湖市水利數(shù)據(jù)庫(kù)包括基礎(chǔ)庫(kù)、監(jiān)測(cè)庫(kù)、業(yè)務(wù)庫(kù)、主題庫(kù)和元數(shù)據(jù)庫(kù),基礎(chǔ)庫(kù)包含水利工程、河道、水文、水利空間、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù);監(jiān)測(cè)庫(kù)包含水雨情、工情、水資源、水質(zhì)、氣象等監(jiān)測(cè)感知數(shù)據(jù);業(yè)務(wù)庫(kù)包含水旱災(zāi)害防治、河湖管理、水資源管理、水利工程建設(shè)與管理等水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。利用元數(shù)據(jù)技術(shù)建立數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)和應(yīng)用的聯(lián)系,構(gòu)建一套覆蓋業(yè)務(wù)主題的即時(shí)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、決策分析的主題數(shù)據(jù)體系。將工程檔案、工程照片、視頻、圖紙等逐步進(jìn)行數(shù)字化并整理入庫(kù),注意收集歷史版本數(shù)據(jù)[6]。
智慧使能平臺(tái)包括水利模型、機(jī)器認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)算法和知識(shí)圖譜,是智慧水利建設(shè)智能化的引擎和動(dòng)力,智慧使能平臺(tái)通過(guò)應(yīng)用接口為上層水利業(yè)務(wù)應(yīng)用提供模型、算法、知識(shí)等基礎(chǔ)能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、工程調(diào)度、輔助決策、迭代優(yōu)化等智慧水利核心功能的關(guān)鍵支撐。通過(guò)不同應(yīng)用場(chǎng)景,如數(shù)據(jù)分析、專(zhuān)業(yè)模型、機(jī)器視覺(jué)、綜合決策等分類(lèi)輸出單項(xiàng)能力,支撐新一代水利業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)和創(chuàng)新。
建立平湖智慧水利框架平臺(tái),在統(tǒng)一工作平臺(tái)上整合所有水利業(yè)務(wù)功能,把原先分散在各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)中的通用功能在框架平臺(tái)中實(shí)現(xiàn),為各個(gè)業(yè)務(wù)模塊提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)展示、基礎(chǔ)功能服務(wù)、機(jī)構(gòu)人員管理、部門(mén)協(xié)同工作等公共服務(wù)。智慧水利框架平臺(tái)提供數(shù)據(jù)報(bào)表與統(tǒng)計(jì)分析、統(tǒng)一用戶(hù)管理、多系統(tǒng)單點(diǎn)登錄等功能。
(1)水旱災(zāi)害防御應(yīng)用場(chǎng)景
通過(guò)完善各類(lèi)信息采集,豐富水旱災(zāi)害防御信息數(shù)據(jù)庫(kù),擴(kuò)展水旱災(zāi)害防御業(yè)務(wù)應(yīng)用。在整合現(xiàn)有防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水文應(yīng)用系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深化水文預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)、抗旱信息管理、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的應(yīng)用,提升水旱災(zāi)害決策業(yè)務(wù)支撐水平,提高水旱災(zāi)害防御業(yè)務(wù)系統(tǒng)整體效率、效益和效能,為決策指揮提供更加有力的信息支撐和保障。
(2)水資源水保應(yīng)用場(chǎng)景
依托縣域水資源強(qiáng)監(jiān)管工作,以“一張圖”、“一張網(wǎng)”和“一本賬”“三個(gè)一”為支撐建設(shè)平湖市水資源管理應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)水資源預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、水功能區(qū)管理、取水許可管理、取水實(shí)時(shí)監(jiān)控、水資源規(guī)費(fèi)征收、節(jié)水管理、入河排污口管理、水資源調(diào)度、水務(wù)綜合管理和綜合統(tǒng)計(jì)等功能,為提高水資源管理效率、管理水平和水資源管理輔助決策提供支持,提升平湖市水利部門(mén)的政務(wù)管理和社會(huì)服務(wù)水平。在自備水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建設(shè)水土保持管理系統(tǒng),按照監(jiān)督管理、綜合治理、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等需求完善應(yīng)用。
(3)河湖管理應(yīng)用場(chǎng)景
建設(shè)河湖管理應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)河道水域的在線監(jiān)管。結(jié)合水域調(diào)查,運(yùn)用遙感數(shù)據(jù)解譯分析、視頻智能感知、數(shù)據(jù)智能分析等技術(shù),全面感知水域面積變化信息、“四亂” 行為等,不斷提高水域動(dòng)態(tài)分析、河湖長(zhǎng)制考核等智能化應(yīng)用水平,為全面改善河源生態(tài)環(huán)境、提升居民生活品質(zhì)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。通過(guò)巡查、視頻監(jiān)視、動(dòng)態(tài)遙感數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)掌握河湖水域動(dòng)態(tài)、河湖保潔、水域侵占、河道采砂、河道整治、堤防岸線、堤防建設(shè)、堤防養(yǎng)護(hù)、堤防隱患等情況,對(duì)河湖水域進(jìn)行在線綜合管理。
平湖市位于東海之濱,地處浙江省東北部杭嘉湖平原東端,長(zhǎng)江三角洲南翼,屬太湖水系、是典型的平原河網(wǎng)型縣級(jí)市。境內(nèi)河流眾多,水網(wǎng)密集,水域類(lèi)型為河流與湖泊,無(wú)山塘與平原水庫(kù),境內(nèi)河流2 259 km,河網(wǎng)密度4.29 km/km2。
本次對(duì)平湖市的規(guī)劃在感知體系上重點(diǎn)關(guān)注大中型水閘、泵站、閘站應(yīng)采集上、下游水位,圩區(qū)(城防)應(yīng)采集外河水位和內(nèi)河水位,海塘、堤防應(yīng)采集外海(河)潮(水)位和內(nèi)河水位,市、縣級(jí)河道應(yīng)每隔10 km采集河道水位。雨量采集站點(diǎn)密度規(guī)劃達(dá)到20 km2一個(gè),重點(diǎn)防洪區(qū)域適當(dāng)加強(qiáng)密度,滿足洪水預(yù)報(bào)的需要。在已實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集的70個(gè)自備取水監(jiān)測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)上,對(duì)新建自備水取水點(diǎn)全部實(shí)現(xiàn)水量、水質(zhì)實(shí)時(shí)采集。對(duì)區(qū)域水域?qū)崿F(xiàn)遙感衛(wèi)片監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)反映水域變化情況。對(duì)市縣兩級(jí)實(shí)行“河長(zhǎng)制”的河道按一定時(shí)間進(jìn)行無(wú)人機(jī)高分影像數(shù)據(jù)采集,并采集不同時(shí)期的遙感圖和全景圖,以對(duì)比河道治理前后情況。到2025年,全部中型以上工程和90%的小型工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,并實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)聯(lián)控,形成比較完備的水利工程自動(dòng)化控制體系。
本智慧水利建設(shè)總體框架由“一個(gè)體系”、“兩個(gè)平臺(tái)”組成,形成脈絡(luò)清晰、結(jié)構(gòu)完整的智慧水利建設(shè)體系。
本次針對(duì)平原河網(wǎng)型縣域智慧水利建設(shè)規(guī)劃的首次編制和探索,獲得如下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn):
(1)協(xié)同推進(jìn),關(guān)注上下結(jié)合
智慧水利建設(shè)的定位是縣級(jí)區(qū)域智慧水利建設(shè),放在浙江省水利信息化建設(shè)和政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧城市建設(shè)的總體框架下進(jìn)行統(tǒng)籌考慮,協(xié)同推進(jìn)。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上,在數(shù)據(jù)層面、應(yīng)用層面一方面盡可能利用上級(jí)部門(mén)規(guī)劃建設(shè)的統(tǒng)建應(yīng)用,另一方面要根據(jù)地方和行業(yè)特點(diǎn),建設(shè)適合自身需求的數(shù)據(jù)和應(yīng)用。
(2)結(jié)合工程,推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)
在水利工程項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí),推進(jìn)信息化內(nèi)容同步開(kāi)展建設(shè)。將水利信息化建設(shè)內(nèi)容從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就納入到工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,按照工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的規(guī)定,并適度超前,規(guī)范灌區(qū)、圩區(qū)、水閘、泵站、堤防、海塘、河湖水域等不同類(lèi)別、不同等級(jí)的水利工程信息化建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施程序和驗(yàn)收要求。明確水利工程建設(shè)從規(guī)劃設(shè)計(jì)到驗(yàn)收各階段信息化建設(shè)要求,規(guī)定工程項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí),信息化內(nèi)容必須同步開(kāi)展建設(shè)。把信息化建設(shè)內(nèi)容作為水利工程建設(shè)的一個(gè)必要組成部分,以工程建設(shè)推進(jìn)水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
(3)建管并重,重視系統(tǒng)運(yùn)維
建立智慧水利長(zhǎng)效穩(wěn)定的運(yùn)行維護(hù)機(jī)制,各單位需確保所轄范圍內(nèi)的各類(lèi)信息化基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行,協(xié)調(diào)和處理運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題;確保運(yùn)維資金,制定運(yùn)維考核制度,組織運(yùn)維培訓(xùn)工作,歸檔運(yùn)維過(guò)程資料。
(4)實(shí)施考核,注重建設(shè)績(jī)效
建立智慧水利考核指標(biāo)體系和日??己藱C(jī)制,對(duì)智慧水利建設(shè)和應(yīng)用進(jìn)行考核。將水利信息化建設(shè)投入占水利建設(shè)總投入比例納入工程建設(shè)考核指標(biāo), 2020年以后應(yīng)達(dá)到4%以上。制定水利信息化發(fā)展指標(biāo)體系,按照指標(biāo)體系規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)建設(shè)績(jī)效進(jìn)行考核評(píng)分,以提高水利信息化建設(shè)水平。制定數(shù)據(jù)責(zé)任考核制度,將數(shù)據(jù)責(zé)任考核納入到日常工作考核中。