智慧水務(wù)背景下天津市防汛業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

齊師杰

（天津市龍網(wǎng)科技發(fā)展有限公司，天津 300170）

天津市地處海河流域最下游，承擔(dān)著流域水系75%的洪水宣泄任務(wù)。轄區(qū)地勢(shì)低洼，極易發(fā)生內(nèi)澇，東部地區(qū)常常遭遇風(fēng)暴潮與暴雨洪水的疊加，加大了洪水對(duì)下游地區(qū)的災(zāi)害程度。特殊的地理位置、地形特點(diǎn)和水文氣象條件決定了天津市必須承擔(dān)“上防洪水、中排瀝澇、下?lián)鹾３薄钡亩嘀厝蝿?wù)，防洪壓力巨大，做好城市防汛工作成為筑牢城市公共安全網(wǎng)的關(guān)鍵。伴隨智慧水務(wù)建設(shè)的不斷推進(jìn)，以信息技術(shù)為支撐的智慧水務(wù)系統(tǒng)正成為城市防洪管理的新型手段。2018年，天津市水務(wù)局在現(xiàn)有天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，集成和整合信息服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)集成等多個(gè)方面的防汛業(yè)務(wù)，開(kāi)發(fā)建設(shè)天津市防汛文件信息傳輸系統(tǒng)，旨在進(jìn)一步提升防汛信息共享和傳輸效率，增強(qiáng)天津市防汛預(yù)警反應(yīng)速度、應(yīng)急處置能力，促進(jìn)天津市防汛抗旱信息化建設(shè)向數(shù)字化、智能化穩(wěn)步推進(jìn)。本文以防汛為核心業(yè)務(wù)，探討智慧水務(wù)背景下防汛文件信息傳輸系統(tǒng)在天津防汛工作中的設(shè)計(jì)應(yīng)用與未來(lái)展望。

1 智慧水務(wù)概述

“智慧水務(wù)”是“智慧地球”“智慧城市”等概念的延伸。2008 年，“智慧地球”概念被首次提出；2010年，IBM 正式提出“智慧城市”愿景，并明確了以“組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源”為主體要素的6 個(gè)核心系統(tǒng)[1]。作為智慧城市系統(tǒng)中重要的組成部分，智慧水務(wù)是指利用傳感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，對(duì)給水、排水、防洪、污水回用、節(jié)水等水務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施智能化管理，最終達(dá)到水務(wù)管理協(xié)同化、水資源利用高效化、水務(wù)服務(wù)便捷化的智慧狀態(tài)[2，3]。目前，我國(guó)智慧水務(wù)技術(shù)已經(jīng)歷了“數(shù)字化-智能化-智慧化”3 個(gè)發(fā)展階段的蛻變，并逐漸向著以新一代信息技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的嶄新階段快速邁進(jìn)[4]。

2 傳真系統(tǒng)在天津市水務(wù)局防汛業(yè)務(wù)中的應(yīng)用不足

防汛抗旱工作涉及面廣，只有多部門密切配合、暢通信息渠道，才能確保各項(xiàng)工作順利開(kāi)展，因此協(xié)作單位之間防汛抗旱文件、工作動(dòng)態(tài)等信息傳輸?shù)耐〞扯?、傳達(dá)和響應(yīng)速度直接關(guān)系到防汛工作的成效以及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。2015 年，為有效提高防汛抗旱工作效率和信息傳輸質(zhì)量，天津市水務(wù)局依托在建的水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，結(jié)合天津市防汛抗旱指揮部辦公室傳真辦公業(yè)務(wù)實(shí)際需求，建設(shè)天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了防汛抗旱相關(guān)部門之間的傳真文件自動(dòng)收發(fā)、有效存儲(chǔ)與規(guī)范管理等功能。然而，受制于建設(shè)之初的技術(shù)條件和業(yè)務(wù)需求所限，該系統(tǒng)在使用過(guò)程中仍然存在諸多問(wèn)題，難以滿足新形勢(shì)下天津市防汛預(yù)警業(yè)務(wù)的工作需要。

2.1 傳輸效率較低，信息發(fā)送不及時(shí)

由于受電話線路傳輸速度影響，天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)傳輸較大文本文件時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)速度較慢、傳送不及時(shí)的問(wèn)題，難以滿足防汛信息快速傳輸工作需要。特別是2016 年汛期，為應(yīng)對(duì)“7·20”強(qiáng)降雨，天津市防汛抗旱指揮部辦公室連續(xù)發(fā)送文件達(dá)1 920人次，傳真的收發(fā)速度嚴(yán)重滯后于防汛工作的安排部署。河北邢臺(tái)大賢村防汛信息發(fā)送不及時(shí)，造成重大洪澇災(zāi)害損失，現(xiàn)有系統(tǒng)難以滿足日益增多的極端天氣應(yīng)急工作需要。

2.2 服務(wù)目標(biāo)單一，功能有待完善

實(shí)時(shí)掌握全市雨水情和汛情信息是天津市水務(wù)局防汛業(yè)務(wù)工作精準(zhǔn)施策和精細(xì)管理的重要數(shù)據(jù)支撐。然而，天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)由于建設(shè)初期需求不夠明確，系統(tǒng)服務(wù)目標(biāo)單一，只能進(jìn)行收發(fā)文，未能實(shí)現(xiàn)雨水情、防汛預(yù)案及規(guī)章制度等信息查詢功能，不能滿足相關(guān)單位及時(shí)了解汛情整體形勢(shì)和實(shí)時(shí)防汛信息的工作需求。

2.3 缺乏統(tǒng)一平臺(tái)，信息難于共享

天津市水務(wù)局作為市防汛抗旱指揮部門，承擔(dān)著城市防汛調(diào)度、抗洪搶險(xiǎn)物資儲(chǔ)備、管理等職責(zé)。市防汛工作需要多部門協(xié)調(diào)配合、多方面信息及時(shí)有效傳達(dá)，包括30個(gè)天津市防汛抗旱指揮部成員單位、水務(wù)集團(tuán)、3 個(gè)天津市防汛抗旱指揮部分部、11個(gè)水利工程管理單位、10個(gè)區(qū)防汛抗旱指揮部辦公室，共計(jì)56 個(gè)部門。然而，目前已建的天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)在使用時(shí)，用戶要登錄多個(gè)操作系統(tǒng)才能完成一系列工作，尚未建立統(tǒng)一的文件傳輸共享系統(tǒng)，防汛業(yè)務(wù)相關(guān)信息難于及時(shí)共享。

3 傳輸系統(tǒng)在市防汛抗旱業(yè)務(wù)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)目標(biāo)

以天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)框架為基礎(chǔ)，通過(guò)升級(jí)改造天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)信息傳輸、防汛值守、防汛動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)管理等模塊的防汛文件信息傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱業(yè)務(wù)信息在各級(jí)防汛部門之間的高效傳輸、集中存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理，提高天津市防汛抗旱指揮調(diào)度、防汛搶險(xiǎn)、水情會(huì)商等工作的安全高效性，加快推進(jìn)天津市防汛抗旱信息化建設(shè)向數(shù)字化、智能化發(fā)展。系統(tǒng)所涉及的用戶整體分為2 類：天津市防汛抗旱指揮部辦公室和其他單位，每個(gè)單位分配1 個(gè)用戶。系統(tǒng)用戶描述，詳見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)用戶描述

其中，其他單位包括30個(gè)天津市防汛抗旱指揮部成員單位、水務(wù)集團(tuán)、3個(gè)天津市防汛抗旱指揮部分部、11 個(gè)水利工程管理單位、10 個(gè)區(qū)防汛抗旱指揮部辦公室。

3.2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)以天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)框架為基礎(chǔ)，采用SOA 面向服務(wù)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)。系統(tǒng)總體架構(gòu)分為軟硬件環(huán)境、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、安全保障體系等方面[5]。系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)情況，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

（1）數(shù)據(jù)資源層。數(shù)據(jù)資源層存儲(chǔ)防汛抗旱工作相關(guān)數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括防汛信息類數(shù)據(jù)庫(kù)、組織機(jī)構(gòu)類數(shù)據(jù)庫(kù)、防汛多媒體類數(shù)據(jù)庫(kù)、防汛值班管理類數(shù)據(jù)庫(kù)、水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)等。

（2）應(yīng)用支撐層。系統(tǒng)以應(yīng)用中間件、地理信息平臺(tái)、安全平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為應(yīng)用支撐，以水務(wù)局原有已搭建的水務(wù)平臺(tái)軟硬件環(huán)境為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件等，實(shí)現(xiàn)防汛信息的交互共享功能。

（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。結(jié)合天津市防汛抗旱工作任務(wù)和業(yè)務(wù)流程，開(kāi)發(fā)信息傳輸、防汛動(dòng)態(tài)、防汛值守、系統(tǒng)管理等模塊，實(shí)現(xiàn)各級(jí)防汛單位對(duì)防汛信息的傳輸交換、分類存儲(chǔ)和防汛值班管理等。防汛動(dòng)態(tài)集成海河防總信息共享平臺(tái)、天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。

（4）軟硬件環(huán)境。為各防汛相關(guān)單位和部門配備服務(wù)器、臺(tái)式機(jī)、打印掃描傳真一體機(jī)、交換機(jī)和網(wǎng)線等。其中，服務(wù)器部署在市防汛抗旱指揮部辦公室機(jī)房，臺(tái)式機(jī)、打印掃描傳真一體機(jī)下發(fā)至各防汛單位，專門用于防汛文件信息傳輸系統(tǒng)。為相關(guān)區(qū)和河系處配置一定的網(wǎng)線和交換機(jī)，以便接入視頻會(huì)議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，考慮到系統(tǒng)用戶較多且分散在不同的地理位置，項(xiàng)目依托其余項(xiàng)目建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中市水務(wù)局內(nèi)部分用戶，利用現(xiàn)有水務(wù)業(yè)務(wù)網(wǎng)；天津市防汛抗旱指揮部成員、水務(wù)集團(tuán)等單位，利用公網(wǎng)+VPN；各區(qū)防汛抗旱指揮部辦公室和河系處等單位，利用異地會(huì)商視頻會(huì)議系統(tǒng)中MSTP網(wǎng)絡(luò)專線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（5）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。防汛文件信息傳輸系統(tǒng)建設(shè)，遵循國(guó)家、地方水務(wù)信息化建設(shè)方面的法律、法規(guī)以及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并符合天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)基本框架的相關(guān)技術(shù)要求[6]。

（6）安全保障體系。防汛文件信息傳輸系統(tǒng)利用天津市水務(wù)局統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)施和VPN 防火墻，保障文件信息傳輸?shù)陌踩?/p>

3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

天津市防汛文件信息傳輸系統(tǒng)在天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建設(shè)，購(gòu)置數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，建成防汛文件信息傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)56 個(gè)部門用戶通過(guò)統(tǒng)一的界面進(jìn)行訪問(wèn)，通過(guò)職責(zé)權(quán)限、任務(wù)劃分，確保各級(jí)用戶在職責(zé)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)防汛信息的查詢、接收、管理工作。系統(tǒng)包括信息傳輸、防汛動(dòng)態(tài)、防汛值守、系統(tǒng)管理等功能模塊，各功能模塊清單詳見(jiàn)表2。

表2 功能模塊列表

3.3.1 功能設(shè)計(jì)

（1）首頁(yè)。首頁(yè)綜合展示天氣預(yù)報(bào)、工作動(dòng)態(tài)、消息提醒等信息，同時(shí)提供信息傳輸、防汛值守、防汛動(dòng)態(tài)、天氣預(yù)報(bào)等模塊的登錄入口，方便用戶快速登錄對(duì)應(yīng)模塊。

（2）信息傳輸。信息傳輸集成天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)，方便天津市防汛抗旱指揮部辦公室向天津市防汛抗旱指揮部成員單位、各分部、各區(qū)防汛抗旱指揮部辦公室、市水務(wù)局有關(guān)單位批量下達(dá)防汛工作情況、工情、險(xiǎn)情等防汛信息，實(shí)現(xiàn)信息下達(dá)、發(fā)送短信、信息接收、查詢統(tǒng)計(jì)、草稿箱、通訊錄、消息提醒等功能。

（3）防汛值守。防汛值守以防汛值班業(yè)務(wù)為主線，以防汛值班人員為核心，整合有關(guān)硬件、軟件、信息等資源，為天津市防汛抗旱指揮部和各部門提供防汛值班人員的查詢、編輯，值班日志，值班表導(dǎo)出等功能。

（4）防汛動(dòng)態(tài)。防汛動(dòng)態(tài)基于電子地圖，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所轄范圍內(nèi)實(shí)時(shí)雨水情、氣象雷達(dá)、天氣預(yù)報(bào)等重要防汛信息的展示、查詢、用戶管理、防汛預(yù)案文檔管理等功能，實(shí)現(xiàn)天津市防汛抗旱指揮部辦公室和各級(jí)防汛相關(guān)部門人員的工作信息共享。

（5）系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)各業(yè)務(wù)模塊的功能維護(hù)和配置管理，包括用戶設(shè)置、權(quán)限設(shè)置和訪問(wèn)量統(tǒng)計(jì)等功能。其中，用戶設(shè)置包含添加、刪除和修改用戶等功能；權(quán)限設(shè)置分為用戶權(quán)限設(shè)置和系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置，用戶權(quán)限設(shè)置允許具有administrator權(quán)限的管理員對(duì)用戶進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)限分配，系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置提供數(shù)據(jù)庫(kù)連接設(shè)置、數(shù)據(jù)維護(hù)，并包括針對(duì)一些全局性的代碼所做的添加、刪除和修改等操作。此外，通過(guò)該模塊可查詢系統(tǒng)訪問(wèn)量等信息。

3.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是防汛文件信息傳輸系統(tǒng)的重要組成內(nèi)容，主要解決數(shù)據(jù)資源之間的邏輯關(guān)系，確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，也是各模塊建設(shè)的基礎(chǔ)[7]。系統(tǒng)在天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)已建數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充建設(shè)防汛文件收發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)、防汛信息多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶管理信息表、值班管理數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3.3 集成設(shè)計(jì)

運(yùn)行環(huán)境充分利用天津市水務(wù)局現(xiàn)有機(jī)房環(huán)境、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、VPN、傳真服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施，統(tǒng)一規(guī)劃基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，合理搭建本系統(tǒng)所需技術(shù)環(huán)境，提升系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性和可靠性，保障系統(tǒng)運(yùn)行效率和處理性能。

外部系統(tǒng)集成包括海河防總信息共享平臺(tái)，天津市水務(wù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，天津市防汛抗旱自動(dòng)傳真服務(wù)系統(tǒng)，中央氣象臺(tái)以及市水務(wù)局ftp上的雨情公報(bào)和天津區(qū)縣天氣預(yù)報(bào)等。

3.3.4 安全設(shè)計(jì)

為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，有效防止數(shù)據(jù)信息泄露、丟失和破壞，本系統(tǒng)部署于天津市水務(wù)局機(jī)房，在充分利用現(xiàn)有軟硬件條件基礎(chǔ)上，保障管理系統(tǒng)安全。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)價(jià)

自2018 年正式投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)已為天津市防汛抗旱指揮部辦公室與全市防汛各有關(guān)單位的防汛文件信息傳輸提供了高效、安全的共享渠道。通過(guò)保障信息傳輸、防汛值守、防汛動(dòng)態(tài)等功能穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了防汛抗旱業(yè)務(wù)信息在各級(jí)防汛部門之間的高效傳輸、集中存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理，提高了天津市防汛抗旱指揮調(diào)度、防汛搶險(xiǎn)、應(yīng)急管理等工作的安全高效性，從而為天津市防汛抗旱指揮調(diào)度工作提供有力支撐[8，9]。

4 智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)思考與展望

2021年12月，《天津市智慧水務(wù)專項(xiàng)規(guī)劃》（征求意見(jiàn)稿）編制完成，即將成為“十四五”時(shí)期天津市智慧水務(wù)工作重要的綱領(lǐng)性文件。隨著天津市智慧水務(wù)管理轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐的不斷加快，未來(lái)亟待開(kāi)發(fā)建設(shè)以“4+N”項(xiàng)業(yè)務(wù)為核心功能的水務(wù)智能協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)[10]。通過(guò)整合包括防汛文件信息傳輸系統(tǒng)在內(nèi)的市水務(wù)局現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，逐步構(gòu)建智慧業(yè)務(wù)、智慧政務(wù)、智慧公眾、智慧監(jiān)督等多類應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)市水務(wù)局綜合信息多維度、多角度的動(dòng)態(tài)感知和三維展示，輔助管理人員業(yè)務(wù)人員快速掌握市轄區(qū)雨水情與汛情形勢(shì)并做出精準(zhǔn)研判和科學(xué)決策，加快推進(jìn)天津市水務(wù)局防汛抗旱信息化建設(shè)向數(shù)字化、智能化發(fā)展。