數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求下的水務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)研究

陳吉

一、引言

如何通過信息化手段去提升城市治理能力，保障城市運(yùn)行，解群眾燃眉之急一直是各級政府領(lǐng)導(dǎo)所關(guān)心的一件大事。國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)數(shù)字政府建設(shè)的指導(dǎo)意見》中提出了創(chuàng)新行政管理和服務(wù)方式，全面提升政府履職效能等重點(diǎn)任務(wù)。

二、目標(biāo)需求

本文以水務(wù)治理為核心，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為驅(qū)動，以深化水務(wù)管理能力為目標(biāo)，從整體架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫體系建設(shè)、展示界面設(shè)計(jì)、核心場景建設(shè)等方面出發(fā)，著手水務(wù)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。

三、整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

水務(wù)信息系統(tǒng)體系建設(shè)時間跨度較長，歷經(jīng)自動化、數(shù)字化、信息化等多階段提升后積累了大量的軟硬件設(shè)施，包括自控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備體系、人工采集系統(tǒng)、服務(wù)器（云存儲）、業(yè)務(wù)（分析、展示、匯聚）系統(tǒng)、大屏展示（硬件）等一系列信息系統(tǒng)和配套設(shè)備。因此在新建系統(tǒng)時要充分考慮如何利用以往的信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對已建的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整合。一要保證原有的設(shè)備可以重新利用，二要保證以往的應(yīng)用完善后更能貼合城市治理的實(shí)際需要，三要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時滿足國家安全、數(shù)據(jù)安全及數(shù)據(jù)共享等相關(guān)要求。為此對水務(wù)數(shù)字化綜合管理體系總體架構(gòu)自下而上共分為7大內(nèi)容進(jìn)行研究，包括智能感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層、展示層及信息安全和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

智能感知層包括電子水尺、PLC、液位計(jì)、流量計(jì)、壓力計(jì)、水質(zhì)檢測儀、視頻監(jiān)控、GPS定位等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)將采集監(jiān)測等動態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層傳輸至數(shù)據(jù)層。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層包括主要物聯(lián)網(wǎng)、政務(wù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、水務(wù)專網(wǎng)等等。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層為各類應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和管理核心。數(shù)據(jù)層整合匯聚涉水設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)運(yùn)營數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等，經(jīng)數(shù)據(jù)處理及整合后構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測感知數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐，是系統(tǒng)建設(shè)的核心內(nèi)容。

平臺層：平臺層是提供應(yīng)用服務(wù)的共性功能組件，主要包括GIS系統(tǒng)、工單推送、模型計(jì)算以及大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)水務(wù)平臺的數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)優(yōu)化與決策等，為應(yīng)用層的各類應(yīng)用功能提供支撐。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)具體業(yè)務(wù)功能的集合，提供設(shè)施運(yùn)行體征監(jiān)控、視頻綜合展示模塊、業(yè)務(wù)管理模塊、數(shù)字化場景接入、權(quán)限控制等功能模塊。

展示層：展示層主要分為監(jiān)控大屏、臺式終端、筆記本終端、移動端等方式為各級用戶提供統(tǒng)一業(yè)務(wù)和服務(wù)入口。

信息安全和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：主要在網(wǎng)絡(luò)安全要求和數(shù)據(jù)共享要求框架下規(guī)范購置或構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、GIS、中間件、網(wǎng)絡(luò)體系、服務(wù)器等各級終端等軟硬件設(shè)施。

四、數(shù)據(jù)庫體系建設(shè)

數(shù)據(jù)庫體系建設(shè)要緊緊圍繞在大數(shù)據(jù)共享分析這一理念下開展。要在充分利用好當(dāng)前已有數(shù)據(jù)體系的基礎(chǔ)上，做好對當(dāng)前數(shù)據(jù)的查漏補(bǔ)缺和相關(guān)部門數(shù)據(jù)資源的整合共享工作，全力打造形成全維度的涉水務(wù)數(shù)據(jù)體系。

首先要實(shí)現(xiàn)對涉水務(wù)數(shù)據(jù)的接入工作。涉水?dāng)?shù)據(jù)包括水務(wù)部門直管數(shù)據(jù)和相關(guān)部門的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。直管涉水?dāng)?shù)據(jù)資源比較復(fù)雜，包括水閘、河道、護(hù)欄、綠化、泵站、管道、窨井、污水處理廠、防汛墻等各類設(shè)施對象，及依托以上設(shè)施形成的各類工程建設(shè)、設(shè)施養(yǎng)護(hù)、行政許可、案件投訴、問題發(fā)現(xiàn)及各種物聯(lián)監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)。相關(guān)部門的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)來源更廣，涉及道路位置、小區(qū)四至、企業(yè)信息等，具體數(shù)據(jù)需求隨業(yè)務(wù)場景需要進(jìn)行調(diào)整。其中對實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)的擴(kuò)容問題要予以關(guān)注，往往隨著時間的增長而迅速遞增，監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的容量也會不斷膨脹，因此除了在硬件上有所支持外，還需要一系列減少冗余的機(jī)制來存儲大量的并不斷增加的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

在實(shí)現(xiàn)涉水?dāng)?shù)據(jù)資源的接入后，需要對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行梳理，再利用面向?qū)ο蟮乃畡?wù)數(shù)據(jù)模型，采用物理集中和邏輯集中相結(jié)合的方式，完成構(gòu)建對象基礎(chǔ)庫、業(yè)務(wù)共享數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，形成水務(wù)信息資源體系。根據(jù)內(nèi)容和業(yè)務(wù)工作的需要，水務(wù)信息資源可劃分為河湖管理（河長制）數(shù)據(jù)、防汛數(shù)據(jù)、設(shè)施數(shù)據(jù)、水資源數(shù)據(jù)、排水調(diào)度數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、水行政數(shù)據(jù)、在建工程數(shù)據(jù)等8大板塊。

數(shù)據(jù)分析與處理方面，通過對信息需求和數(shù)據(jù)源的分析，確認(rèn)數(shù)據(jù)整合共享的數(shù)據(jù)項(xiàng)目。在確定數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)項(xiàng)目后，再對確定的數(shù)據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、加載，對底層的數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行加工處理，加載到業(yè)務(wù)共享數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行更新維護(hù)。

五、展示層建設(shè)

大屏顯示頁面是領(lǐng)導(dǎo)決策的最直觀界面，可采用三段、四段甚至多段式分布設(shè)計(jì)，中間部分部署GIS地圖，其余位置展示內(nèi)容包括涉水設(shè)施的各項(xiàng)城市運(yùn)行體征值數(shù)據(jù)、各設(shè)施總量數(shù)據(jù)、視頻實(shí)時監(jiān)控圖像及專題分析數(shù)據(jù)。其中城市運(yùn)行特征值可選用防汛代表站的水位、水面率、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、萬元工業(yè)增加值用水量、水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、日污水處理量、水網(wǎng)負(fù)荷（本日供水量/最高日供水量）以及各類來自自動監(jiān)測、人工采集、模型推算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊主屏內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)或圖標(biāo)可和地圖開展聯(lián)動，在地圖中點(diǎn)擊具體位置或詳細(xì)（更多）等按鈕可進(jìn)一步查看所點(diǎn)擊的設(shè)施或存在問題的詳細(xì)列表，再次點(diǎn)擊內(nèi)容后彈出次級彈窗，展示詳細(xì)內(nèi)容。

大屏同時作為整體門戶入口的概念，要做好匯總展示上下級水務(wù)系統(tǒng)已建數(shù)字場景，實(shí)現(xiàn)各水務(wù)場景關(guān)鍵性指標(biāo)的全量可視化展示，并預(yù)留一定量的空間，支持后續(xù)場景的接入。

六、專題分析場景

通過對各類設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、存在問題和投訴等相關(guān)內(nèi)容整合后，將各類數(shù)據(jù)在各種分析碰撞后加以提煉，可對以下問題進(jìn)行分析關(guān)聯(lián)，包括道路積水；水閘閘門開度異常、通行船只?？慨惓?、船只噪音；泵站超水位未開泵、超水位未滿負(fù)荷、超水位滿負(fù)荷；管道堵塞、管道滲水；河道綠化養(yǎng)護(hù)異常、垃圾傾倒河道、排放污水、水生動物大量死亡；防汛墻體破損、開裂，墻體滲水，防汛墻工程垃圾堆放，防汛墻倒塌，防汛墻違章使用；窨井蓋丟失，窨井蓋損壞，窨井蓋移位，窨井蓋不平，窨井蓋松動，窨井蓋被氣體沖頂，窨井內(nèi)不明氣體爆炸，油污物從窨井處冒溢；河道水位超警戒；在建工程的工程進(jìn)度，是否存在停工、欠薪、資金撥付存在異常等。

在分析關(guān)聯(lián)完成后，可結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等進(jìn)行歸類形成如防汛防臺、河長制、排水調(diào)度等城市治理中重點(diǎn)關(guān)注的專題場景，以統(tǒng)計(jì)圖表、模型等方式對問題原因進(jìn)行深入研究，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對問題發(fā)展趨勢的精確預(yù)判；通過類比分析，預(yù)判可能會發(fā)生問題的涉水設(shè)施點(diǎn)位和可能存在的問題原因，為徹底解決問題或提前發(fā)現(xiàn)問題提供技術(shù)支撐。

如防汛場景就聚焦于暴雨、臺風(fēng)期間的搶險救災(zāi)，從防御體系、組織指揮、物資保障、人員轉(zhuǎn)移和搶險救災(zāi)等方面收集數(shù)據(jù)信息，推動防汛工作高效有序進(jìn)行，提高轄區(qū)內(nèi)應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害的能力，最大限度地減少人員傷亡和災(zāi)害損失，保障社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和城市安全運(yùn)行。

七、結(jié)語

隨著城運(yùn)中心、大數(shù)據(jù)中心和大數(shù)據(jù)局的陸續(xù)成立，解決信息孤島問題后的水務(wù)系統(tǒng)對于水務(wù)決策者獲取到的城市運(yùn)行情況資料更為豐富，系統(tǒng)的輔助支撐能力也更強(qiáng)。但當(dāng)前還面臨著幾個問題或者瓶頸：一是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享打通網(wǎng)絡(luò)體系后帶來的網(wǎng)絡(luò)安全問題；二是人工智能或者模型對數(shù)據(jù)或圖像分析問題的準(zhǔn)確性問題；三是當(dāng)前外部環(huán)境導(dǎo)致可能存在的技術(shù)封鎖問題。只有解決以上三個問題，水務(wù)信息系統(tǒng)對城市治理的幫助才能更上一個臺階。

作者單位：上海市閔行區(qū)水利管理所