佟保根

(徐州市銅山區(qū)水務(wù)局， 江蘇 徐州 221116)

徐州市銅山區(qū)地處蘇、魯、豫、皖四省交界處，境內(nèi)主要河流有京杭大運(yùn)河、廢黃河、鄭集河等，日常工農(nóng)業(yè)用水主要依靠江淮水，屬于干旱缺水地區(qū)。但銅山區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，夏季汛期經(jīng)常發(fā)生水澇災(zāi)害，因此做好抗旱防汛工作對于保障銅山區(qū)糧食生產(chǎn)和人民正常生活至關(guān)重要[1]。

長期以來，銅山區(qū)的基礎(chǔ)水務(wù)工作主要依靠人工巡邏與監(jiān)測，費(fèi)時(shí)耗力，效率低下。近年來銅山區(qū)旱澇災(zāi)害頻發(fā)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成極大危害。傳統(tǒng)的水務(wù)管理方式暴露出許多問題，如：缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫環(huán)境、信息共享不充分、沒有統(tǒng)一的應(yīng)用服務(wù)平臺、旱澇災(zāi)害預(yù)警能力低等。與此同時(shí)，大數(shù)據(jù)、人工智能、無人機(jī)等新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展也在催生水務(wù)工作的變革。

1 建設(shè)目標(biāo)

銅山區(qū)正處于加快轉(zhuǎn)型發(fā)展、建設(shè)生態(tài)文明、發(fā)展民生福祉的重要時(shí)期?！敖K水利十三五規(guī)劃”期間，徐州市銅山區(qū)水務(wù)局積極謀劃，深入貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院關(guān)于加快災(zāi)后水利薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)的決策部署，按照新時(shí)期防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作“兩個(gè)堅(jiān)持，三個(gè)轉(zhuǎn)變”的新理念、新要求，針對徐州市銅山區(qū)防汛抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)中暴露出的問題和短板，以防洪排澇為重點(diǎn)，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，統(tǒng)籌規(guī)劃、突出重點(diǎn)、因地制宜、科學(xué)治理，著力構(gòu)建農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系，加快推進(jìn)銅山區(qū)水利信息化進(jìn)程。

2 建設(shè)內(nèi)容

2.1 建設(shè)原則

一是系統(tǒng)的實(shí)用性。水利數(shù)據(jù)形式多樣，并且隨著監(jiān)測站的增多，數(shù)據(jù)量急劇上升，數(shù)據(jù)上傳頻率也逐漸加快，因此在建設(shè)過程中采用的技術(shù)和設(shè)備要以系統(tǒng)的實(shí)用性為重要前提，最大限度實(shí)現(xiàn)水情監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、傳輸、預(yù)報(bào)預(yù)警等程序自動化。

二是充分考慮信息系統(tǒng)的升級換代，當(dāng)前新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，水利信息系統(tǒng)的建設(shè)要謹(jǐn)慎選擇通訊設(shè)備和相應(yīng)技術(shù)，既要保證技術(shù)和設(shè)備的先進(jìn)性，也要有利于今后系統(tǒng)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展和升級換代，避免資源浪費(fèi)和重復(fù)建設(shè)。

2.2 體系架構(gòu)

為了能夠達(dá)到與國家、省市級防汛防旱決策支持系統(tǒng)資源與信息共享互通的目的，銅山區(qū)農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系(圖1)建設(shè)項(xiàng)目遵循“兩臺一庫”技術(shù)框架進(jìn)行構(gòu)建。采用面向服務(wù)SOA的體系架構(gòu)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)對各項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行架構(gòu)[2-3]。

基礎(chǔ)設(shè)施層是對各類水情信息的感知，除計(jì)算機(jī)和軟件環(huán)境外，還包括雨量傳感器、水位傳感器、視頻傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

數(shù)據(jù)服務(wù)層是對各類水情信息的存儲管理。隨著監(jiān)測站數(shù)量增多，產(chǎn)生大量關(guān)于水文、水情信息的多媒體數(shù)據(jù)以及文檔等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的傳統(tǒng)存儲形式已不能滿足需求，銅山區(qū)水務(wù)局創(chuàng)新存儲方式，采用大數(shù)據(jù)、超融合、虛擬化技術(shù)等有效解決了非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲的難題。

應(yīng)用支撐層主要是對應(yīng)用層的服務(wù)支撐，包括一個(gè)應(yīng)用集成平臺和各類底層應(yīng)用服務(wù)組件、文檔等，為應(yīng)用層提供運(yùn)行保障。

應(yīng)用層包括防汛防旱綜合服務(wù)、水利工程管理、水資源管理、電子政務(wù)、移動綜合服務(wù)、河長制管理等多個(gè)子系統(tǒng)。

門戶層和用戶層主要涉及系統(tǒng)管理、應(yīng)用整合、角色設(shè)置、用戶登錄方式等。銅山區(qū)水務(wù)局多措并舉，設(shè)置防火墻、入侵檢測、病毒防范、網(wǎng)絡(luò)信息審計(jì)等保障各系統(tǒng)的安全運(yùn)行[4]。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)——物理設(shè)備選用

銅山區(qū)計(jì)劃建立集中的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)，按照“高安全性、高可用性、高可擴(kuò)展性、高可管理性”的建設(shè)方針，最終選擇了智能微模塊機(jī)房數(shù)據(jù)中心解決方案。其中，基礎(chǔ)設(shè)施一體柜集成配電、UPS、機(jī)架式空調(diào)和監(jiān)控模塊等配置，能夠大大節(jié)省機(jī)房空間。IT機(jī)柜在基礎(chǔ)設(shè)施一體柜兩側(cè)又可以靈活擴(kuò)展，單個(gè)模塊最多可以支持8個(gè)柜位，最大支持15kWIT負(fù)載，單柜最大功率密度能夠達(dá)到7kW。模塊冷熱通道隨意選擇，PUE低至1.37。同時(shí)獨(dú)有的器件失效預(yù)警、部件主動預(yù)防、系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)等三重保障，確保業(yè)務(wù)高可靠運(yùn)行。現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)省、市、區(qū)、鎮(zhèn)(場、辦事處)及相關(guān)水管單位的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，其中銅山區(qū)水務(wù)局與徐州市的水利專網(wǎng)及視頻會商網(wǎng)絡(luò)帶寬均為4M，銅山區(qū)與各個(gè)鎮(zhèn)及水管單位的水利專網(wǎng)和視頻會商網(wǎng)絡(luò)帶寬均為百兆光纖，實(shí)現(xiàn)區(qū)、鎮(zhèn)、村網(wǎng)絡(luò)三級互通。

2.4 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)特色應(yīng)用——高清視頻會商系統(tǒng)

在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的支撐下，銅山區(qū)水務(wù)局建設(shè)了一套高清視頻會商系統(tǒng)，涉及核心機(jī)房、1個(gè)主會場，28個(gè)二級分會場。系統(tǒng)建設(shè)采用硬件終端設(shè)備結(jié)合軟終端，整體實(shí)現(xiàn)1080p(720p)的圖像效果，同時(shí)向下兼容4CIF、CIF標(biāo)清圖像，視頻會商系統(tǒng)采用分布式一體化架構(gòu)，以主會場、28個(gè)二級分支為節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)完整的視頻會議系統(tǒng)。同時(shí)銅山區(qū)水務(wù)局采購衛(wèi)星電話、單兵等先進(jìn)前端設(shè)備建設(shè)現(xiàn)已建成語音綜合管理調(diào)度系統(tǒng)及海康云監(jiān)控系統(tǒng)。通過一套平臺實(shí)現(xiàn)語音調(diào)度、會議調(diào)度、廣播調(diào)度、視頻調(diào)度、移動視頻會商、相關(guān)人員定位管理、水情消息推送等多媒體綜合指揮調(diào)度功能，滿足日常值班、應(yīng)急指揮、移動執(zhí)法、巡檢等多種工作場景，從而提高了行政效率和信息化管理程度，縮短面臨自然災(zāi)害和突發(fā)情況的決策周期。

2.5 智慧水利平臺——防汛防旱綜合服務(wù)系統(tǒng)

銅山區(qū)防汛防旱綜合服務(wù)系統(tǒng)集數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、存儲、分析、告警以及可視化查詢、統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測、決策支持等強(qiáng)大功能于一身，其主要功能有：

圖1 銅山區(qū)基層防汛預(yù)警體系

(1)全面、迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握境內(nèi)主要河流、大中型水庫、大型水閘、重點(diǎn)堤圍、重點(diǎn)地區(qū)以及暴雨中心的雨水風(fēng)情狀況，為流域洪水預(yù)報(bào)、災(zāi)情評估提供及時(shí)的基礎(chǔ)資料。

(2)在短期內(nèi)對重點(diǎn)地段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為防洪抗旱決策部署和調(diào)度方案提供精準(zhǔn)有效的技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。

(3)基于實(shí)時(shí)信息、歷史信息、防汛預(yù)案、處理機(jī)制等，將“簇類”信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，并按照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行組裝，信息不再是單獨(dú)為系統(tǒng)提供服務(wù)，而是轉(zhuǎn)向?yàn)槭录?wù)。

2.6 防汛預(yù)警體系應(yīng)用支撐——銅山區(qū)應(yīng)用支撐平臺

應(yīng)用支撐平臺是業(yè)務(wù)應(yīng)用的載體，采用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)，保證平臺各類服務(wù)、管理模塊形成有機(jī)整體，為各類應(yīng)用提供數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)組件服務(wù)，可根據(jù)需求進(jìn)行業(yè)務(wù)組合及擴(kuò)展。本系統(tǒng)建設(shè)基于面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)，在此架構(gòu)下，應(yīng)用系統(tǒng)的交換接口發(fā)布成“服務(wù)”，部署于企業(yè)服務(wù)總線。應(yīng)用支撐平臺向各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、公共的開發(fā)運(yùn)行環(huán)境，遵照平臺開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，接口規(guī)范技術(shù)。

3 建設(shè)成果

在銅山區(qū)水務(wù)局完成洪澇災(zāi)害調(diào)查評價(jià)、自動監(jiān)測站點(diǎn)補(bǔ)充新建、預(yù)警救援設(shè)施配置等基礎(chǔ)工作后，銅山區(qū)智慧水利基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐與應(yīng)用項(xiàng)目已初步建成并已投入運(yùn)行。該項(xiàng)目的成功建成標(biāo)志著徐州市銅山區(qū)防汛視頻會商系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從無到高清的全面提升，實(shí)現(xiàn)了省市縣鄉(xiāng)四級防汛高清視頻全覆蓋，省市縣鄉(xiāng)村五級防汛指揮部署信息全覆蓋。銅山區(qū)水務(wù)局將繼續(xù)推進(jìn)實(shí)施農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系，精進(jìn)層級業(yè)務(wù)工序，促進(jìn)水利綜合業(yè)務(wù)精細(xì)化管理，提高科學(xué)決策和統(tǒng)籌調(diào)度水平，最終實(shí)現(xiàn)全面感知，主動服務(wù)，資源整合，科學(xué)決策，能夠更自動的控制和更及時(shí)的應(yīng)對突發(fā)事件和旱澇災(zāi)害的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“數(shù)字水利”向“智慧水利”的轉(zhuǎn)型升級，全面提升徐州市銅山區(qū)水務(wù)管理的智慧運(yùn)營能力[5]。

銅山區(qū)農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系的建設(shè)與初步運(yùn)行，使基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警能力得到了全面提高。銅山區(qū)農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系的建設(shè)將現(xiàn)有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行完善與封裝，對獨(dú)立的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行必要的要素提取，建立離散數(shù)據(jù)之間的業(yè)務(wù)邏輯，從而形成統(tǒng)一、規(guī)范、有序的數(shù)據(jù)集合，而不是傳統(tǒng)工作方式下的簡單的數(shù)據(jù)信息堆集。與此同時(shí)，信息服務(wù)、動態(tài)評價(jià)、成果共享、預(yù)報(bào)預(yù)警、會商決策、統(tǒng)籌調(diào)度等功能的協(xié)調(diào)連接，提高了防汛抗旱的水平和效率，為人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供了保障，也使得整個(gè)水務(wù)管理的業(yè)務(wù)更加精細(xì)以及體系化，水務(wù)水利工作管理水平得到全面提高，從而將會更加扎實(shí)推進(jìn)銅山區(qū)水利現(xiàn)代化進(jìn)程。

4 結(jié) 語

農(nóng)村水利信息化程度由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件限制一直落后于城市，各級業(yè)務(wù)部門之間也與省市級水務(wù)管理部門存在脫節(jié)現(xiàn)象。建設(shè)省市縣鄉(xiāng)村五級互通的水利信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)防汛防旱指揮一張圖，將使決策系統(tǒng)和區(qū)域性統(tǒng)籌調(diào)度更好地發(fā)揮其強(qiáng)大作用，真正實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)感知、互聯(lián)互通、科學(xué)決策、智能管理”[6]。同時(shí)，基層水利信息化也是智慧水利的重要組成部分，未來的水務(wù)工作將會是更加便捷、更加科學(xué)高效的智慧運(yùn)營。