智慧海河建設(shè)現(xiàn)狀分析與思考

張夏，張洋

（海河水利委員會信息中心，天津300170）

新時期國家發(fā)展戰(zhàn)略和信息化方針的重大調(diào)整，對水利信息化提出了新要求。2019年，鄂竟平部長全國水利工作會議上提出“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”水利改革發(fā)展總基調(diào)，并將信息化列為水利四大短板之一，強(qiáng)調(diào)強(qiáng)大的信息系統(tǒng)是水利監(jiān)管的重要支撐。水利部組織開展《智慧水利總體方案》編制工作，以保障防洪、供水、糧食、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和國家的安全為向?qū)?，圍繞水利中心工作，加快推進(jìn)水治理體系和治理能力現(xiàn)代化[1]，指導(dǎo)全國智慧水利建設(shè)。

本文在智慧水利框架下，針對海河流域信息化建設(shè)的特點(diǎn)，對標(biāo)智慧水利建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)提出智慧海河建設(shè)具體任務(wù)，規(guī)劃了一批信息化項(xiàng)目，搶抓信息化發(fā)展機(jī)遇，補(bǔ)齊海河流域管理信息化短板。

1 智慧水利的發(fā)展形勢

智慧水利旨在應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對水利對象及活動的透徹感知、全面互聯(lián)、智能應(yīng)用與泛在服務(wù)，從而促進(jìn)水治理系統(tǒng)和能力現(xiàn)代化[2]。當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)+、窄帶物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展與革新得到了廣泛應(yīng)用，使各行業(yè)在IT基礎(chǔ)設(shè)施動態(tài)擴(kuò)展、平臺云化管理、應(yīng)用智能化、無人值守方面實(shí)現(xiàn)了顛覆性發(fā)展。傳統(tǒng)水利已難以滿足新時代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求，需以流域?yàn)閱卧?、以江河水系為?jīng)絡(luò)、以水利工程為節(jié)點(diǎn)，通過智慧水利構(gòu)建起現(xiàn)代水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)平臺，滿足新時代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展新要求。

2020年，水利部選擇11家基礎(chǔ)較好、有流域和區(qū)域代表性的單位開展實(shí)施36項(xiàng)智慧水利先行先試工作，以解決水災(zāi)害、水資源、水工程、水監(jiān)督、水政務(wù)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的重點(diǎn)、難點(diǎn)、痛點(diǎn)問題為突破點(diǎn)，大力探索物聯(lián)網(wǎng)、視頻、遙感、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、區(qū)塊鏈等技術(shù)在水利行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用，推進(jìn)智慧水利率先突破，并以“智慧水利助力水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”為主題亮相第三屆數(shù)字中國建設(shè)峰會。

2 海河流域智慧水利現(xiàn)狀與問題

海河流域地處京畿要地，承擔(dān)著服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)、北京城市副中心建設(shè)等重大國家戰(zhàn)略實(shí)施的水安全保障任務(wù)。面對新時代治水的新形勢，按照水利部《智慧水利總體方案》要求，需要深刻認(rèn)識水利信息化向水利現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變的必要性與重要性，準(zhǔn)確把握技術(shù)發(fā)展趨勢，充分利用新一代信息技術(shù)驅(qū)動水利改革發(fā)展?，F(xiàn)階段，海河流域信息化存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 透徹感知能力不足

面向海河流域主要業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)需求，各類水利信息的采集能力還存在不足，主要表現(xiàn)在感知范圍覆蓋和要素內(nèi)容不全面、感知手段智能化不足等方面。

2.2 數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用程度不夠

海委及流域內(nèi)各省市均圍繞水文測報(bào)、水資源開發(fā)利用、防洪工程、山洪災(zāi)害、天氣預(yù)報(bào)、科技成果等工作積累了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，支撐了各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)。但數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用程度尚存在數(shù)據(jù)來源單一、數(shù)據(jù)分散存儲、數(shù)據(jù)共享程度較低等問題。

2.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)同和智慧化水平不高

海委業(yè)務(wù)系統(tǒng)分散建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，相互之間沒有聯(lián)系，存在業(yè)務(wù)壁壘，難以協(xié)同。監(jiān)管工作信息化支撐能力有待提高，跨地區(qū)業(yè)務(wù)協(xié)同能力不足，與新技術(shù)融合不深入。

2.4 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力還需全面加強(qiáng)

海委網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系已按照等級保護(hù)1.0的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)完成，并通過等級保護(hù)測評，但是從網(wǎng)絡(luò)安全檢查、攻防演練以及對照2019年新發(fā)布的等級保護(hù)2.0標(biāo)準(zhǔn)來看還存在不少隱患和薄弱環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力從管理、技術(shù)及運(yùn)營等方面還需全面加強(qiáng)。

3 智慧海河建設(shè)規(guī)劃

面對新時代治水的新形勢，海委研究提出了“智慧海河”的總體構(gòu)想，并進(jìn)一步確定了海委網(wǎng)信事業(yè)發(fā)展“七個一”總目標(biāo)。海委一直注重海河流域信息化發(fā)展的規(guī)劃指導(dǎo)，先后制定了《海河流域水利信息化建設(shè)規(guī)劃》《海河流域綜合規(guī)劃（2012—2030年）》《海委水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等專項(xiàng)規(guī)劃，并編制了《海委水利信息化頂層設(shè)計(jì)》《智慧永定河技術(shù)方案》《智慧海河總體方案》等信息化建設(shè)的重要技術(shù)指導(dǎo)文件，對流域水利信息化發(fā)展做出一系列規(guī)劃與安排。《智慧海河總體方案》從目標(biāo)、框架和建設(shè)任務(wù)對標(biāo)《智慧水利總體方案》，規(guī)劃一批信息化項(xiàng)目，利用新一代信息技術(shù)賦能流域綜合管理，為打造“幸福海河”提供有力支撐和強(qiáng)力驅(qū)動。

3.1 目標(biāo)對應(yīng)

由補(bǔ)齊短板、支撐監(jiān)管，到提升重點(diǎn)領(lǐng)域智能化水平，再到全面支撐水治理體系和治理能力現(xiàn)代化，目標(biāo)一致，方向一致。

3.2 框架對應(yīng)

智慧海河總體框架根據(jù)海河流域業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行了規(guī)劃，與智慧水利總體框架相對應(yīng)，包括水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利大腦、智能應(yīng)用、安全體系和保障體系6個部分，詳見表1。

表1 智慧海河與智慧水利總體框架對應(yīng)

3.3 任務(wù)對應(yīng)

遵照智慧水利總體架構(gòu)，本著“安全、實(shí)用”的總要求，規(guī)劃智慧海河建設(shè)6項(xiàng)任務(wù)，主要包括構(gòu)建全時全域立體感知網(wǎng)、完善全面互聯(lián)高效通信網(wǎng)、建設(shè)海河智慧融合賦能中心、打造海河創(chuàng)新協(xié)同智能應(yīng)用、鑄牢網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系、完善多維并重保障體系。

4 智慧海河重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目

基于《智慧水利總體方案》要求，結(jié)合海河流域已有的信息化建設(shè)基礎(chǔ)，按照“透徹感知、全面互聯(lián)、深度挖掘、智慧應(yīng)用、泛在服務(wù)”智慧水利特征，以流域立體感知網(wǎng)和水利通信網(wǎng)為基礎(chǔ)，以“一云一池兩平臺”構(gòu)成的賦能中心為內(nèi)核，以創(chuàng)新協(xié)同智能應(yīng)用為重點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)安全體系和多維保障體系為保障，在建項(xiàng)目統(tǒng)籌納入智慧海河總體框架，為新建項(xiàng)目提供基礎(chǔ)支撐，逐步推動智慧海河六大任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，形成智慧海河的“四梁八柱”[3]。

智慧海河總體框架，如圖1所示。

4.1 海河流域信息資源整合與共享

在水利信息化資源整合共享頂層架構(gòu)下，以海委電子政務(wù)工程、永定河水資源實(shí)時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)項(xiàng)目等已有水利信息化項(xiàng)目為建設(shè)基礎(chǔ)，統(tǒng)籌已建系統(tǒng)和在建項(xiàng)目，按照“整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建”的思路推進(jìn)海河流域水利信息資源整合共享工作，圍繞跨部門的業(yè)務(wù)協(xié)同，完成海委大數(shù)據(jù)中心、水利一張圖、水利視頻云和統(tǒng)一業(yè)務(wù)門戶等信息化資源的整合與共享。同時，推動智慧海河大數(shù)據(jù)資源池的建設(shè)、應(yīng)用支撐平臺的建設(shè)和系統(tǒng)整合。

4.2 海河流域應(yīng)用智慧化程度提升

根據(jù)《智慧水利總體方案》《水利網(wǎng)信水平提升三年行動方案》的總體要求，結(jié)合海河流域在水旱災(zāi)害防御、水生態(tài)環(huán)境管理、地下水超采監(jiān)管、水文決策支持、水政監(jiān)察執(zhí)法、水安全等方面的信息化短板，統(tǒng)籌在建、擬建項(xiàng)目，重點(diǎn)建設(shè)華北地下水超采綜合治理信息管理系統(tǒng)、永定河水資源實(shí)時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)、海河流域水工程防災(zāi)聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，打造海委水政監(jiān)察隊(duì)伍執(zhí)法能力建設(shè)項(xiàng)目、海河流域水文決策支持會商系統(tǒng)、海河流域水利工程管理能力提升項(xiàng)目和京津冀核心區(qū)水安全保障智慧化提升工程項(xiàng)目，推動智慧海河創(chuàng)新協(xié)同智能應(yīng)用的建設(shè)，保障海河流域水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害安全。

4.3 海河流域水模擬平臺構(gòu)建

圍繞水利智能應(yīng)用需求構(gòu)建涵蓋水文預(yù)報(bào)、水動力模擬、水質(zhì)模擬、地下水模擬等功能的流域水模擬平臺。搭建模型庫，開發(fā)水利模型管理功能，并提供模型應(yīng)用場景構(gòu)建功能。實(shí)現(xiàn)納入管理的模型服務(wù)和模型對象具備靈活配置和動態(tài)裝配功能，快速完成模型與業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用。推動智慧海河智慧模擬平臺的構(gòu)建，提升模型服務(wù)水平，為智能應(yīng)用的預(yù)報(bào)、預(yù)警、分析、決策、評估提供專業(yè)模型支撐。

4.4 網(wǎng)絡(luò)安全能力提升與IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備改造

根據(jù)《水利網(wǎng)絡(luò)安全任務(wù)細(xì)化實(shí)化實(shí)施方案》的總體部署，快速補(bǔ)齊海委網(wǎng)絡(luò)安全短板，優(yōu)化完善海委機(jī)關(guān)本級網(wǎng)絡(luò)安全防御技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全具備可內(nèi)外協(xié)同、上下聯(lián)動的主動監(jiān)測預(yù)警能力、可對抗有組織攻擊的縱深防御能力和可及時進(jìn)行事件處置的應(yīng)急響應(yīng)能力，并滿足國家《網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)基本要求》。通過海委網(wǎng)絡(luò)安全能力提升與IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備改造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備的更新，并對網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng)和安全管理平臺進(jìn)行升級，優(yōu)化海委機(jī)關(guān)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)分域安全管理，增強(qiáng)各區(qū)域的安全防護(hù)能力。統(tǒng)籌其他在建信息化項(xiàng)目資源，結(jié)合電子政務(wù)、永定河水資源實(shí)時監(jiān)控、華北地下水超采在線監(jiān)控等項(xiàng)目實(shí)施，全面開展基礎(chǔ)性防御設(shè)施、多因子認(rèn)證平臺、云安全防護(hù)體系、統(tǒng)一用戶管理體系等安全建設(shè)，初步構(gòu)建海委智能安全防御體系。

4.5 海河水利基礎(chǔ)設(shè)施云建設(shè)

為解決海委數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)傳輸鏈路帶寬小、基礎(chǔ)環(huán)境落后、服務(wù)器和磁盤陣列等計(jì)算和存儲資源不足、硬件未集中存儲和統(tǒng)一管理等問題，按照水利部的統(tǒng)一部署，結(jié)合《智慧海河總體方案》中相關(guān)要求，通過建設(shè)統(tǒng)一的計(jì)算資源池和存儲資源池，動態(tài)化按需向海委機(jī)關(guān)、委屬四局提供云服務(wù)，為海委綜合政務(wù)、海委水資源監(jiān)控管理、海委水行政執(zhí)法管理、海委水旱災(zāi)害防御、海委視頻監(jiān)控、海委水文業(yè)務(wù)、海委地下水監(jiān)測7大類業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及信息資源管理平臺、應(yīng)用支撐平臺和統(tǒng)一運(yùn)維平臺3個支撐平臺提供基礎(chǔ)支撐服務(wù)，推動智慧海河水利云的建設(shè)。

5 前景分析

為落實(shí)《智慧海河總體方案》，海委出臺了《海委網(wǎng)信基礎(chǔ)建設(shè)“六大”任務(wù)實(shí)施方案》，完善了網(wǎng)信項(xiàng)目調(diào)度機(jī)制，統(tǒng)籌指導(dǎo)在建1.6億的網(wǎng)信項(xiàng)目，全力提升網(wǎng)信基礎(chǔ)能力，確保“項(xiàng)目上一批、短板少一批”。未來海河流域水利信息化建設(shè)，將以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)建海河流域新型水利基礎(chǔ)設(shè)施體系。運(yùn)用空天一體的立體監(jiān)測技術(shù)，提升海河流域水利工程、重要監(jiān)測斷面的水安全智能監(jiān)測能力；借助新一代通信技術(shù)，建設(shè)全面互聯(lián)互通的高速水利基礎(chǔ)設(shè)施通信網(wǎng)；融合人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術(shù)，建設(shè)高效協(xié)同的海河流域水安全調(diào)度控制中心，為海河流域水安全保障提供“自動監(jiān)測、及時傳輸、智能分析、智慧調(diào)度、安全管控”全閉環(huán)信息化支撐服務(wù)，推進(jìn)水利治理體系和治理能力現(xiàn)代化。