智慧水務(wù)在新型城市的應(yīng)用研究

徐建軍

【摘? 要】論文提出從局部單一發(fā)展向全面推進(jìn)轉(zhuǎn)變，從信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)向應(yīng)用需求轉(zhuǎn)變，從信息化資源分散使用向共享利用轉(zhuǎn)變，從片面強(qiáng)調(diào)建設(shè)向建設(shè)與管理并重轉(zhuǎn)變，從滿足日常需求向提升綜合決策支撐能力轉(zhuǎn)變，努力提高水務(wù)工程與管理的效率和效能，全面提升水務(wù)信息化、智慧化管理能力，高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)地加快推進(jìn)智慧水務(wù)的建設(shè)，是新時(shí)代建設(shè)新型城市的基本要求。

【Abstract】The paper proposes to transform from local single development to comprehensive promotion， from information technology driven to application demand， from decentralized use of information resources to shared use， from one-sided emphasis on construction to both construction and management， and from meeting daily needs to improving comprehensive decision-making support ability， strive to improve the efficiency and effectiveness of water engineering and management， comprehensively improve water informatization and smart management capabilities， and accelerate the construction of smart water from a high starting point and high standards. These are the basic requirements for constructing a new type of city in the new era.

【關(guān)鍵詞】智慧水務(wù);水務(wù)物聯(lián)網(wǎng);新應(yīng)用

【Keywords】smart water; water internet of things; new applications

【中圖分類號(hào)】TV213.4;TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）05-0124-02

1 智慧水務(wù)相關(guān)概念

智慧水務(wù)是指利用傳感器、電子標(biāo)簽等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建成覆蓋信息類型和時(shí)空尺度完善的水務(wù)信息感知網(wǎng);建成水生態(tài)水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)全區(qū)水源地、河流、湖泊、干渠、排污設(shè)施水質(zhì)全面自動(dòng)監(jiān)測(cè);建成水資源監(jiān)控能力，實(shí)現(xiàn)源水供水水量、水廠供水量、原水供水信息、二次供水、城市生態(tài)供水、農(nóng)田水利灌溉用水全面自動(dòng)監(jiān)測(cè);建成汛情監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)全區(qū)河流、湖泊、泵站、閘渠、堤防、城市易澇點(diǎn)水情全面自動(dòng)監(jiān)測(cè);建成水務(wù)設(shè)施監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)全區(qū)泵站（供水、排污、農(nóng)田灌溉）、閘壩、管網(wǎng)（供水、排污、農(nóng)田灌溉）、井蓋、消防栓運(yùn)行（完好）狀態(tài)的全面自動(dòng)監(jiān)測(cè);建成支持各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與政務(wù)專網(wǎng)、移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的“多網(wǎng)融合”。利用“云計(jì)算”“虛擬化”等新技術(shù)建成實(shí)現(xiàn)水務(wù)信息匯集、存儲(chǔ)、處理、服務(wù)于一體的大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)水務(wù)工程基礎(chǔ)信息、水雨情信息、視頻監(jiān)控信息在數(shù)據(jù)中心的整合，與公安部門、氣象部門、國(guó)土部門、應(yīng)急管理等部門的信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換。實(shí)現(xiàn)對(duì)源、供、排、污、災(zāi)等水務(wù)管理環(huán)節(jié)的歷史回溯、現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)、未來(lái)預(yù)測(cè)與綜合調(diào)控分析，基于深度模型（分布式水文模型、水動(dòng)力模型、水質(zhì)模型和管網(wǎng)模型）支撐的水資源調(diào)度、水生態(tài)治理、水環(huán)境整治、水系聯(lián)控聯(lián)調(diào)系統(tǒng)建成。

2 新型城市智慧水務(wù)建設(shè)的必要性

智慧水務(wù)對(duì)于新型智慧城市建設(shè)意義重大，主要意義如下。

2.1 推進(jìn)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)

中國(guó)大部分城市因水而興，優(yōu)于水，但也憂于水。面臨當(dāng)前嚴(yán)峻水資源、水環(huán)境和水生態(tài)環(huán)境形勢(shì)，必須創(chuàng)新治水思路，大力推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)，為順利推進(jìn)工業(yè)化、文明化、城鎮(zhèn)化，全面建設(shè)水生態(tài)。

2.2 全面提升水務(wù)綜合管理能力

建立起一套貫穿多層級(jí)、多部門的城市水務(wù)綜合管理體制，可以實(shí)現(xiàn)從源頭到終端、從底層到上層的全部門全業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)橫向到邊，縱向到底。例如，全面提升武漢臨空港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)水務(wù)綜合管理能力，積極應(yīng)對(duì)新形勢(shì)下城市水務(wù)發(fā)展面臨的新問(wèn)題、新挑戰(zhàn)。

2.3 提高各級(jí)水利部門的信息化水平

近年來(lái)，基層水利信息化快速發(fā)展，在防汛抗旱、水資源調(diào)度、政務(wù)辦公等業(yè)務(wù)工作中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。建設(shè)智慧水務(wù)項(xiàng)目，可提高城市水務(wù)部門、大型灌區(qū)、泵站、水務(wù)公司等基層管理部門的信息化水平，整合信息資源，有效提高行政工作效率和管理水平。

2.4 為傳統(tǒng)工程措施向現(xiàn)代化工程措施轉(zhuǎn)變打好基礎(chǔ)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)及業(yè)內(nèi)專家對(duì)內(nèi)澇的防治方法主要為采取工程措施。傳統(tǒng)的內(nèi)澇防治方法主要是增大城市雨水排水系統(tǒng)的管徑，以增加在強(qiáng)降雨或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)性降雨條件下的輸水能力。然而工程措施造價(jià)高、工期長(zhǎng)、擾民大，難以短期內(nèi)助力城市內(nèi)澇問(wèn)題的改善并解決。

3 業(yè)務(wù)流程梳理

系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

3.1 監(jiān)測(cè)體系（發(fā)現(xiàn)問(wèn)題）

通過(guò)積水電子水尺、窨井液位計(jì)、港渠水位計(jì)、視頻監(jiān)控等監(jiān)測(cè)設(shè)備，感知現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的問(wèn)題并傳送到平臺(tái)。

3.2 預(yù)警預(yù)測(cè)體系（分析問(wèn)題）

通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和GIS空間分析對(duì)前端監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行運(yùn)算分析，得出分析結(jié)果。同時(shí)，項(xiàng)目為了今后發(fā)展考慮建設(shè)多模型管理與集成服務(wù)系統(tǒng)，為今后發(fā)展過(guò)程中新的模型提供統(tǒng)一的集成與管理服務(wù)，避免新模型重新耗費(fèi)大量工作適配本系統(tǒng)。對(duì)于分析結(jié)果可運(yùn)用于預(yù)警指標(biāo)管理系統(tǒng)，為其提供預(yù)警參數(shù)的設(shè)定，并經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)將超過(guò)閾值的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行提示告警，同時(shí)，也能夠?qū)⑶岸藢?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行統(tǒng)一展現(xiàn)。在整個(gè)預(yù)警預(yù)報(bào)運(yùn)算過(guò)程中自主化學(xué)習(xí)提升系統(tǒng)收集前端監(jiān)測(cè)信息、水系要素控制等反饋信息，結(jié)合系統(tǒng)接入的省、市氣象、水文預(yù)報(bào)預(yù)警信息，持續(xù)優(yōu)化分析結(jié)果。

3.3 科學(xué)調(diào)度系統(tǒng)

基于預(yù)警預(yù)報(bào)信息，系統(tǒng)同時(shí)生成初步方案，提出后同步進(jìn)行多方會(huì)商討論，并對(duì)會(huì)商之后的方案進(jìn)行三維情景推演，最終擇優(yōu)選取調(diào)度方案。對(duì)于已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造的水系要素通過(guò)自動(dòng)化控制集成系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)于未進(jìn)行自動(dòng)化改造的水系要素則通過(guò)綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)將調(diào)度指令發(fā)送給各個(gè)科室，由科室通過(guò)電話或系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行水系要素調(diào)度。

3.4 水系要素

對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造的，當(dāng)閘、泵站等接收到控制指令時(shí)進(jìn)行閘、泵門的開(kāi)啟，同時(shí)將控制信息反饋給系統(tǒng);對(duì)于未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造的，則由就地站工作人員將閘門開(kāi)啟情況反饋給指揮部人員。

3.5 統(tǒng)一信息發(fā)布

通過(guò)統(tǒng)一的信息發(fā)布將各類需要公布的信息一鍵多渠道發(fā)布，包括短信、APP、微信等。

4 推動(dòng)智慧水務(wù)發(fā)展的途徑

國(guó)內(nèi)通過(guò)信息化手段專門致力于極端天氣帶來(lái)的洪澇災(zāi)害，尤其是近年來(lái)在應(yīng)對(duì)極端性天氣的非工程措施方面取得了質(zhì)的飛躍，在洪澇監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警、會(huì)商、發(fā)布、調(diào)度、應(yīng)急搶險(xiǎn)方面形成了完備的洪澇非工程措施體系。通過(guò)非工程措施體系為城市內(nèi)澇防治提供信息化、科學(xué)化的輔助手段，為工程措施實(shí)施的科學(xué)性和實(shí)效性提供基礎(chǔ)資料補(bǔ)充和支持，具有投資少、落地快、影響小、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。

4.1 建成廣泛覆蓋的水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知體系

利用傳感器、電子標(biāo)簽等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建成覆蓋信息類型和時(shí)空尺度完善的防洪排澇信息感知網(wǎng)。建成一體化監(jiān)控體系，為汛情、澇情管控提供實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全區(qū)港渠、泵閘站、堤防、城市漬水點(diǎn)水情全面自動(dòng)監(jiān)測(cè)。并建成閘站遠(yuǎn)程控制體系，實(shí)現(xiàn)全區(qū)閘站運(yùn)行工況的全面自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

4.2 建成高度集成的智慧水務(wù)業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用體系

構(gòu)建以數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，智慧分析為手段，精準(zhǔn)的決策支持為核心，高效的防洪排澇調(diào)度為目的綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)從前端感知到分析，再到智慧決策的立體化應(yīng)用體系。例如，提高臨空港區(qū)水務(wù)管理決策與應(yīng)用服務(wù)方面的水平，驅(qū)動(dòng)全區(qū)防洪排澇業(yè)務(wù)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)防洪排澇調(diào)度指揮可視化、高效化以及智慧化。

4.3 建成滿足未來(lái)發(fā)展需求的信息化基礎(chǔ)設(shè)施

建成支持各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與政務(wù)專網(wǎng)、移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的“多網(wǎng)融合”。利用“云計(jì)算”“虛擬化”等新技術(shù)建成集水務(wù)信息匯集、存儲(chǔ)、處理、服務(wù)于一體的大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)水務(wù)工程基礎(chǔ)信息、水雨情信息、視頻監(jiān)控信息在數(shù)據(jù)中心的有效整合，開(kāi)展與公安部門、氣象部門、國(guó)土部門、應(yīng)急管理等部門信息的實(shí)時(shí)交互。

5 結(jié)語(yǔ)

新型城市在建設(shè)智慧水務(wù)的過(guò)程中，需要規(guī)范化集成，以水利部標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源管理，在規(guī)范、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)區(qū)、市、省三級(jí)水文資源共享。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，替代部分體力勞動(dòng)（巡堤、巡查），輔助部分腦力勞動(dòng)（數(shù)據(jù)分析、預(yù)警預(yù)報(bào)，提高調(diào)度效率）。通過(guò)大數(shù)據(jù)手段實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化決策方案。同時(shí)，利用已有的知識(shí)對(duì)信息進(jìn)行分析、計(jì)算、比較、判斷，以提高城市內(nèi)澇預(yù)測(cè)精度。緊緊圍繞“民生水務(wù)、現(xiàn)代水務(wù)”的目標(biāo)，以需求為導(dǎo)向，以創(chuàng)新為動(dòng)力，以應(yīng)用促發(fā)展，以信息化帶動(dòng)水務(wù)現(xiàn)代化，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)合建設(shè)、資源共享、安全保障”的指導(dǎo)方針，逐步穩(wěn)健地推進(jìn)新型城市智慧水務(wù)的建設(shè)。

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