一種城鎮(zhèn)智慧水務(wù)體系結(jié)構(gòu)

王衛(wèi)峰　湯強

摘要：在以推動實現(xiàn)水務(wù)現(xiàn)代化為目標的前提下，圍繞水務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)，結(jié)合智慧城市的建設(shè)背景，明確智慧水務(wù)的基本內(nèi)涵與和新特征，提出了一個包含水務(wù)監(jiān)測體系、水務(wù)控制體系、水務(wù)數(shù)據(jù)中心、水務(wù)應(yīng)用體系的一種城鎮(zhèn)智慧水務(wù)體系結(jié)構(gòu)，分析了其建設(shè)思路，闡述了智慧水務(wù)的發(fā)展戰(zhàn)略以及實施途徑。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù)；體系結(jié)構(gòu)；發(fā)展戰(zhàn)略；實施途徑

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）24-0169-03

One Wisdom Water Resources Architecture of Town

WANG Wei-feng1， TANG Qiang2

（1.Shihezi ZeZhong Water Supply Limited， Shihezi 832000， China；2. School of Economics and Management， Xidian University， Xian 710071， China）

Abstract： Under the objective of modernise water resources，surrounding the construction of modernise water resources，considering the constructionof wisdom city，expliciting the basic connotation and new features of wisdom water resources， raising a kind of wisdom water resources system structure of town which contains monitoring system， control system， data center， application system and analyzing the way of the construction of each system. Then，stating the development strategy and implement way of wisdom Water resources.

Key words： wisdom water resources； architecture； development strategy； implement way

1 概述

隨著人口數(shù)量與資源之間的矛盾日益加劇，而且多數(shù)地區(qū)均開始出現(xiàn)嚴重的水資源短缺和水環(huán)境污染的問題，再加上現(xiàn)代化、信息化進程還遠未完成，社會的發(fā)展與進步也越來越受到水資源問題的制約。許多國家都在試圖回歸人文、綠色發(fā)展的道路，例如阿姆斯特丹、首爾等一系列城市。而由于智慧城市、智慧地球的提出，智慧水務(wù)的概念也應(yīng)運而生，并且在水務(wù)管理方面不斷地探索實踐。

在國內(nèi)，很多城市已經(jīng)相繼開展了智慧水務(wù)的建設(shè)。例如江蘇省無錫市實施的“感知太湖、智慧水利”項目，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為輔導(dǎo)，對太湖水質(zhì)、藍藻、湖泛等一系列問題進行智能處理，可實現(xiàn)對運輸車船等的智能調(diào)度以及對藍藻的智能打撈，有效提升了藍藻打撈、太湖治理的效率，無錫也因此成為全國水生態(tài)系統(tǒng)的典范。上海市提出了以應(yīng)用為核心、需求為導(dǎo)向，緊緊圍繞“環(huán)境、資源、安全”三位一體治水思路及上?！八膫€中心”建設(shè)來開展水務(wù)信息化建設(shè)，以此來建立一個更加智能的“智慧水網(wǎng)”，并且迎合“智慧城市”的概念，充分發(fā)揮體制改革的長處，推進業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、智能化，使水務(wù)管理更加精細化，使服務(wù)更加快速、便捷。深圳水務(wù)按照“效益水務(wù)、民生水務(wù)、安全水務(wù)、低碳水務(wù)”總體目標，堅持“統(tǒng)一管理、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一規(guī)劃”的要求，統(tǒng)籌規(guī)劃信息化水務(wù)建設(shè)，從平臺共享、數(shù)據(jù)開放以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等方面出發(fā)，積極推動智慧水務(wù)的發(fā)展。

國外在智慧水務(wù)方面，也開展了不斷的實踐。IBM在提出“智慧地球”[1]概念之后，在智慧水務(wù)方面進行了比較深入的探討。IBM 將智慧水資源管理細分為圖1所示三個步驟。

基于此，IBM也進行了實踐。IBM 公司為了使哥倫比亞水務(wù)局的管理水務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)具有前瞻性，能夠預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題，把原來的被動響應(yīng)問題變成了主動的預(yù)測， 并實現(xiàn)預(yù)先維護和優(yōu)化流程，以延長設(shè)備使用時間，哥倫比亞水務(wù)局創(chuàng)建了一套系統(tǒng)，主要是進行智慧水資源的數(shù)據(jù)分析。后來IBM在美國加利福尼亞州的索諾瑪?shù)貐^(qū)，為了滿足當?shù)仄咸逊N植業(yè)對水資源環(huán)境的特殊要求，IBM 公司為此開發(fā)了一套具有多組織數(shù)據(jù)共享，可視化方式統(tǒng)一展示管網(wǎng)、事件和預(yù)警信息，可視化的管網(wǎng)和設(shè)備以及信息發(fā)布等眾多功能的智慧水資源管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了實時采集、及時發(fā)現(xiàn)問題、梳理管網(wǎng)順序、優(yōu)化調(diào)度以及跨部門的共享和促進協(xié)同。

2 智慧水務(wù)的體系結(jié)構(gòu)

智慧水務(wù)的本質(zhì)可以理解為，把信息技術(shù)與水務(wù)的管理相結(jié)合，整合多方面的資源，建立起平臺共享、數(shù)據(jù)開放，并且跨行業(yè)協(xié)調(diào)管理，社會各界多方位參與，使水務(wù)管理變得智慧化、綜合化，從而使城市水務(wù)進行規(guī)劃變得更加精細、動態(tài)、靈活、高效，達到“智慧水務(wù)”的狀態(tài)[2]。

2.1 智慧水務(wù)總體體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)信息技術(shù)的發(fā)展，以及為了迎合“智慧地球”的概念，可以將智慧水務(wù)的體系結(jié)構(gòu)劃分為一下幾個方面，如圖2所示：

監(jiān)測體系、控制體系、數(shù)據(jù)資源體系以及應(yīng)用體系，這四個體系相互支撐共同構(gòu)成了智慧水務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。

2.2 智慧水務(wù)監(jiān)測體系

監(jiān)測體系主要應(yīng)該包含四個部分，包括防汛、水資源、水環(huán)境和水生態(tài)管理。和傳統(tǒng)的監(jiān)測手段相比，智慧水務(wù)監(jiān)測體系更應(yīng)該借助科學技術(shù)的力量，例如利用一些新興技術(shù)，比如遙感、衛(wèi)星、物聯(lián)網(wǎng)等，建立起智能的感知體系，以此來確保信息的互通和資源的共享，形成一體化的立體智能監(jiān)測體系。

2.3 智慧水務(wù)控制體系

控制體系包含洪水、水源、供水、排水、生態(tài)河湖五類控制體系，涉及面比較廣，需要多方面考慮。例如洪水，應(yīng)該考慮一些主要的河流干道，；對于水源的控制，要實現(xiàn)相互補充，統(tǒng)一配置的理念，南水北調(diào)的工程就是一個體現(xiàn)；供水控制體系主要是指城市內(nèi)部的供水控制體系，不僅與水源的控制息息相關(guān)也與排水系統(tǒng)息息相關(guān)。排水控制體系主要是針對城市污水的排放收集管制和處理體系，使其不要污染環(huán)境，可以多循環(huán)利用。生態(tài)河湖控制體系主要包含主要的生態(tài)廊道和一些比較典型的流域的管制。

2.4 智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心

水務(wù)數(shù)據(jù)中心的建立，對于實現(xiàn)智慧水務(wù)尤為重要，也是非常關(guān)鍵的一步，通過采用元數(shù)據(jù)庫來結(jié)合數(shù)據(jù)資源目錄的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標準化管理，并在現(xiàn)有綜合庫的基礎(chǔ)上建設(shè)數(shù)據(jù)倉庫，為分析、統(tǒng)計、決策等過程，來為智慧水務(wù)平臺提供必要的數(shù)據(jù)支撐。建設(shè)水務(wù)信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，形成形式多樣、使用靈活方便快捷的資源共享服務(wù)系統(tǒng)，建立“一張圖，一個庫，一個平臺”的理念。而我們把水務(wù)數(shù)據(jù)中心的建立分為兩部分，資源體系建立和功能結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。

2.4.1 智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心資源體系

如圖3所示，本文把水務(wù)數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)類型劃分為屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)又可以分為結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)是整個智慧水務(wù)數(shù)據(jù)資源的主體，它又可以分為監(jiān)測、基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，這主要是依據(jù)更新頻率的不同。這一套數(shù)據(jù)體系涵蓋量非常全面，借此能夠構(gòu)建一套比較完整高效的水務(wù)數(shù)據(jù)資源體系。

2.4.2 智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心功能體系

圖4智慧水務(wù)功能體系應(yīng)考慮日常狀態(tài)下和應(yīng)急狀態(tài)下兩種情況，建立起來的智能服務(wù)系統(tǒng)是以資源體系為基本構(gòu)建起來，包括智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預(yù)警、智能調(diào)度、智能處置和智能控制七個循環(huán)階段來進行，監(jiān)管著防洪管理、水資源管理、水生態(tài)管理和水環(huán)境管理。

2.5 智慧水務(wù)應(yīng)用體系

應(yīng)用體系主要是面向公眾、政府以及業(yè)務(wù)部門，強調(diào)的是服務(wù)對象，在智能水務(wù)底層結(jié)構(gòu)建立完備之際，如何來與有關(guān)的服務(wù)對象進行打交道，這是應(yīng)用體系需要解決的事情。這其中就需要三方面的相互配合，最直接的服務(wù)對象當然是公眾，他們是享受服務(wù)的主體，他們的反映直接反饋著智能水務(wù)體系建立的良好與否，智能服務(wù)平臺包含智能水務(wù)服務(wù)的各個方面，有智能水表、出行服務(wù)、繳費服務(wù)等一系列與生活息息相關(guān)的事情。而政府部門負責的則是智能水務(wù)管理平臺，起的作用就是管理與調(diào)控，及時響應(yīng)需求與問題，保證智能水務(wù)體系的正常運轉(zhuǎn)，這其中包括建管、支持、審批等一系列的舉措。而業(yè)務(wù)部門是直接與水資源打交道的相關(guān)部門，他們主要是對水資源的管理和調(diào)配工作，包括水資源管理、水生態(tài)管理以及水環(huán)境管理等方面。

經(jīng)過上面的探討，本文構(gòu)建了一個智能水務(wù)的體系，包含水資源體系、控制體系、監(jiān)管體系以及應(yīng)用體系四大版塊，這四大版塊的相互協(xié)調(diào)，形成了一個完備的智能水務(wù)體系結(jié)構(gòu)。

3 智慧水務(wù)的發(fā)展戰(zhàn)略與實施途徑

3.1 智慧水務(wù)的發(fā)展戰(zhàn)略

智慧水務(wù)，在當今信息時代的背景下，既具有了科學發(fā)展水資源管理的新模式的色彩，也是水務(wù)管理現(xiàn)代化發(fā)展的新目標。智慧水務(wù)必須依靠而且要協(xié)調(diào)政府管理部門、水供應(yīng)商、市民的多方的共同參與，利用新興的技術(shù)來對水資源的管理實現(xiàn)控制更自動、服務(wù)更主動、感知更全面、管理更協(xié)調(diào)、決策更科學。本文認為智慧水務(wù)的發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)該有以下幾點：

1）轉(zhuǎn)變觀念。時代的發(fā)展，水務(wù)的管理急需科學化決策、科學化應(yīng)對水突發(fā)事件；智慧水務(wù)迎合了智慧城市、智慧地球的概念，引領(lǐng)水務(wù)管理，充分發(fā)揮智慧水務(wù)的優(yōu)勢。

2）領(lǐng)域協(xié)同。圍繞社會公眾，能夠迎合社會公眾需求，利用移動終端和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)為市民一站式涉水業(yè)務(wù)的服務(wù)，并且加強提高水務(wù)服務(wù)水平。

3）服務(wù)融合。實現(xiàn)多領(lǐng)域協(xié)同，達到資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，協(xié)調(diào)多部門共同實現(xiàn)信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、決策支持，對所有的涉水事務(wù)應(yīng)急管理提供支撐，為公眾提供更加溫馨、快捷的服務(wù)，例如及時告知水利益相關(guān)者及社會各界水務(wù)的實施狀況等一些即時信息。

4）公眾參與。以平臺共享和數(shù)據(jù)開放為宗旨，來實現(xiàn)公眾參與、水供應(yīng)商、管理部門三者的供應(yīng)，讓智慧水務(wù)的發(fā)展融入集體的力量，這樣才能構(gòu)建起一個更加協(xié)調(diào)、智能的智能水務(wù)體系。更重要的是，公眾參與的模式，大大地減少了管理部門的成本，而且同時這也能夠讓公眾享受到高質(zhì)量、多樣化的服務(wù)。

智慧水務(wù)的發(fā)展戰(zhàn)略主要包含轉(zhuǎn)變觀念、領(lǐng)域協(xié)同、服務(wù)融合、公眾參與四個方面，按照這樣的戰(zhàn)略進行，才回推動智慧水務(wù)的發(fā)展。

3.2 實施途徑

1）統(tǒng)一原則

制定標準與規(guī)范，使工作更具有協(xié)調(diào)性，對問題處理的相關(guān)辦法要逐步健全，并且采取有效處理措施，在一些關(guān)鍵技術(shù)上統(tǒng)一標準、框架，確保水務(wù)信息的互相聯(lián)通，不斷加強水資源的公用、共享，并且不斷的整合各類水資源信息，充分發(fā)揮各種資源的作用和功能。建立起多個統(tǒng)一的原則，例如統(tǒng)計口徑統(tǒng)一、技術(shù)標準統(tǒng)一、測量方法統(tǒng)一、共享程度統(tǒng)一，同一個云數(shù)據(jù)中心，同一個傳輸網(wǎng)絡(luò)等各種統(tǒng)一的原則。

2）資源共享

以資源共享的為宗旨，來對信息基礎(chǔ)設(shè)施進行建設(shè)和應(yīng)用，特別是要以水務(wù)數(shù)據(jù)中心建為依托基礎(chǔ)，在此之上來建立信息交換平臺，需要聯(lián)合水務(wù)部門，氣象、國土、環(huán)保等各個來實現(xiàn)數(shù)據(jù)、服務(wù)等各方面資源的共享， 使防汛抗旱、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)等涉水業(yè)務(wù)信息能夠更加及時、準確、完整地傳遞，進而來提高水資源綜合管理能力。實現(xiàn)資源的共享要滿足一下三個條件：第一，水務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部信息資源最大程度地共享；第二，社會公眾能夠最大程度地接觸公共信息；第三，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置、互相聯(lián)通的信息、公開透明的政務(wù)，最大化的促進信息基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用的建設(shè)。

3）信息技術(shù)結(jié)合管理模式

物聯(lián)網(wǎng)、云計算等的，為智慧水務(wù)的建設(shè)需要結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，例如物聯(lián)網(wǎng)、云計算等高速發(fā)展的技術(shù)，利用這些先進的技術(shù)才能最大化的促進智慧水務(wù)的建設(shè)，使一些原本不可能的事情變?yōu)榭赡?。例如感知?nèi)容全覆蓋、采集信息全掌握、傳輸時間全天候、應(yīng)用貫穿全過程。利用信息技術(shù)能使水務(wù)進行規(guī)劃、設(shè)計和管理變得更為精細化和智能化，不僅改善了人類社會與自然的關(guān)系，而且改進了水務(wù)部門與政府、水供應(yīng)商和社會公眾之間的協(xié)調(diào)方式，提高了水資源管理和利用的明確性、高效性、靈活性和有效性

4 結(jié)語

智慧水務(wù)建設(shè)是水務(wù)發(fā)展的必要途徑，它不但迎合了“智慧地球、智慧城市”的觀念，而且也意味著水務(wù)管理的變革，推動了水資源科學發(fā)展的新模式的興起。城鎮(zhèn)智慧水務(wù)建設(shè)是智慧水務(wù)建設(shè)的基礎(chǔ)，我們要向在此方面取得更好的進展，必須要在廣泛借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上，從我國水利發(fā)展的實際情況出發(fā)， 牢牢把握住各項關(guān)鍵因素，以信息技術(shù)結(jié)合實際環(huán)境明確智慧的指導(dǎo)智慧水務(wù)發(fā)展的正確進行。本文從智慧水務(wù)的體系結(jié)構(gòu)以及發(fā)展戰(zhàn)略和實施途徑闡述了一種城市智慧水務(wù)的構(gòu)想，在今后的研究中要具體到重點研究智慧水務(wù)實施的方案等。

參考文獻：

[1] 張永民. 解讀智慧地球與智慧城市[J]. 中國信息界，2010（10）：23-29.

[2] 北京市水務(wù)局. 北京市智慧水務(wù)頂層設(shè)計[S].北京：北京市水務(wù)局，2013.