陳琥

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430014）

早在2008年，人類就提出了“智慧地球”概念，隨著信息化時(shí)代的深入發(fā)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)不斷更新，其應(yīng)用范圍愈來愈廣，越來越多的國(guó)家開始對(duì)水、電、氣等公共服務(wù)資源進(jìn)行信息化和數(shù)字化建設(shè)管理，努力改善城鎮(zhèn)居民生活條件，合理分配水電氣等資源。我國(guó)是水資源極為緊張的國(guó)家之一，如何高效科學(xué)地對(duì)短缺水資源進(jìn)行管理分配是我國(guó)水務(wù)行業(yè)的一大痛點(diǎn)。對(duì)此，近年來，信息化和數(shù)字化的概念與智慧地球概念，催生出了智慧水務(wù)的理念。智慧水務(wù)云平臺(tái)不僅整合了城市的各類資源，加快了智慧型城市建設(shè)，也可提升水務(wù)行業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，降低成本，大大減少水資費(fèi)浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)提高城市對(duì)供水突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力。

1 智慧水務(wù)平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)

智慧水務(wù)是一種以水務(wù)信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)建的智能水務(wù)管理系統(tǒng)。智慧水務(wù)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)注重水務(wù)工作中的信息化思維邏輯，通過對(duì)思維的層次解構(gòu)與系統(tǒng)分析，構(gòu)建水務(wù)信息化思維模型，其模型思維模型如圖1所示。

圖1 水務(wù)信息化思維模型

對(duì)智慧水務(wù)平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化包括以下幾個(gè)內(nèi)容：首先是協(xié)同化管理，對(duì)城市給排水、水資源保護(hù)與利用、防洪防澇等業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)同管理；其次，實(shí)時(shí)監(jiān)控水資源水質(zhì)、供水管路系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)、城市用水狀況等信息，以便決策者及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)配資源；最后，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建門戶平臺(tái)，方便社會(huì)公眾在線上查詢水務(wù)信息，享受線上服務(wù)，提升服務(wù)水平及水務(wù)工作效率，并能通過信息統(tǒng)計(jì)為水務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展提供參考和建議。

2 智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)成

智慧水務(wù)平臺(tái)作為綜合性系統(tǒng)平臺(tái)，除包含水務(wù)日常資源數(shù)據(jù)外，還包括資源管理、政務(wù)管理、應(yīng)急指揮以及智能決策等相關(guān)系統(tǒng)，同時(shí)，其規(guī)章制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系也較為完善。智慧水務(wù)平臺(tái)總體框架如圖2所示。

圖2 智慧水務(wù)平臺(tái)總體框架圖

一般來說，智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)由6個(gè)互相關(guān)聯(lián)、結(jié)構(gòu)分明的層次構(gòu)成：

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：主要是系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施以及相關(guān)軟件設(shè)施和硬件設(shè)備；

（2）數(shù)據(jù)層：高度數(shù)字化的系統(tǒng)核心，以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理為主，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)外數(shù)據(jù)的交換與共享；

（3）服務(wù)支撐層：通過整合用戶和服務(wù)相關(guān)信息，為水務(wù)系統(tǒng)信息化建設(shè)提供支持；

（4）集成層：對(duì)接和整合平臺(tái)現(xiàn)有信息系統(tǒng)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化信息系統(tǒng)；

（5）應(yīng)用層：通過人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)信息交流和二次開發(fā)等應(yīng)用功能；

（6）業(yè)務(wù)展現(xiàn)層：負(fù)責(zé)展現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能，展現(xiàn)方式主要采用移動(dòng)端和PC端等。

2.2 系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

通過智慧水務(wù)平臺(tái)總體框架可知，智慧水務(wù)的主要建設(shè)主要分為三部分：整體架構(gòu)、分系統(tǒng)板塊及綜合監(jiān)管平臺(tái)。

整體架構(gòu)由五部分組成，首先是可連接水務(wù)檢測(cè)設(shè)備與人工部分的智能感知網(wǎng)，它能及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完善信息采集功能；其次是能整合、存儲(chǔ)和管理各系統(tǒng)及管理部門的各類數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)用、分析和計(jì)算的數(shù)據(jù)中心庫。此外該架構(gòu)在之前技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建了綜合性服務(wù)平臺(tái)，負(fù)責(zé)對(duì)全系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的整合和處理；另外，為更好地使物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和水務(wù)信息進(jìn)行有效整合，提升水務(wù)部分的協(xié)同作戰(zhàn)能力和決策支撐能力，系統(tǒng)中建設(shè)了相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用體系；最后基于國(guó)家、行業(yè)已有標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際情況編制了新的技術(shù)規(guī)范。分系統(tǒng)板塊由業(yè)務(wù)管理、運(yùn)營(yíng)管理和輔助決策組成，主要內(nèi)容由水務(wù)全程的職能部門、協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。綜合監(jiān)督平臺(tái)是在已建成的信息化資源基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)訪問權(quán)限面向各級(jí)用戶進(jìn)行監(jiān)督交流，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策并提高智慧水務(wù)業(yè)務(wù)管理水平。

3 智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧水務(wù)中主要用于水務(wù)信息和水資源管理等方面。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助下，可對(duì)水務(wù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)采集，同時(shí)為智慧水務(wù)在技術(shù)方面提供了強(qiáng)有力的支撐。此外，物聯(lián)網(wǎng)還促使移動(dòng)通信技術(shù)、傳感器等的融合，推動(dòng)了智慧水務(wù)在國(guó)家、流域、省三級(jí)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，使智慧水務(wù)真正邁向智能化。

3.2 三維可視化仿真技術(shù)

智慧水務(wù)中的三維可視化仿真技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)水務(wù)業(yè)務(wù)的巨大改善，通過該技術(shù)能將水務(wù)現(xiàn)場(chǎng)以三維方式呈現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息的空間化和立體化傳輸，使城市給排水、防汛抗旱和水土保持監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)更加方便、快捷和準(zhǔn)確。

3.3 云技術(shù)

云計(jì)算是智慧水務(wù)建設(shè)的重要推動(dòng)力，是實(shí)現(xiàn)各單位信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)作的技術(shù)基礎(chǔ)。通過云計(jì)算可以將各個(gè)業(yè)務(wù)部門的服務(wù)器進(jìn)行連接，整合資源并及時(shí)傳輸?shù)剿块T，也能提升水利機(jī)房設(shè)備計(jì)算能力，降低運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，云計(jì)算可承載更多信息，對(duì)各部門所需信息進(jìn)行針對(duì)性處理，并促使智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)邁向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化與規(guī)范化。

3.4 智能感知技術(shù)

智能感知技術(shù)是智慧水務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建的基礎(chǔ)技術(shù)之一。通過該技術(shù)，可以使用多種靈敏探測(cè)儀和信息傳感器對(duì)城市給排水、地表地下水以及節(jié)水等信息進(jìn)行即時(shí)檢測(cè)、收集和傳輸，為決策者實(shí)時(shí)提供一手資料，及時(shí)做出決議，最終通過智慧水務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)人類、自然和系統(tǒng)平臺(tái)的有效連通。

4 系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

在“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，智慧水務(wù)通過及時(shí)收集、整合、傳輸數(shù)據(jù)的功能已成為城市現(xiàn)代化和數(shù)字化的重要組成部分，許多城市越來越重視這一平臺(tái)系統(tǒng)，有的城市甚至已經(jīng)開始進(jìn)行建設(shè)和試運(yùn)營(yíng)。比如，上海為提高水務(wù)系統(tǒng)的管理水平，對(duì)資源進(jìn)行集約整合，在智慧城市的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能水網(wǎng)建設(shè)；北京基于建設(shè)世界城市的目標(biāo)，將智慧水務(wù)作為智慧城市的重要支撐之一，并制定了相關(guān)發(fā)展目標(biāo)；鄭州市智慧水務(wù)系統(tǒng)已開始運(yùn)營(yíng)，取得了良好的效果。這表明智慧水務(wù)將是未來水資源科學(xué)發(fā)展的新方向。

5 結(jié)語

智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)隨著信息化程度的加大已成為加強(qiáng)水務(wù)管理的必然措施，同時(shí)也是智慧城市建設(shè)的重要支撐之一。在加快城市水務(wù)、城市管理和城市運(yùn)營(yíng)數(shù)字化進(jìn)程的基礎(chǔ)上加強(qiáng)水務(wù)要素?cái)?shù)字化和運(yùn)營(yíng)信息數(shù)據(jù)化，推廣智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)已成為各個(gè)城市的共識(shí)。但同時(shí)，我們必須意識(shí)到我國(guó)智慧水務(wù)仍處于初級(jí)階段，仍有較多不足亟需改善。未來，在大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、三維可視化仿真技術(shù)、云技術(shù)和智能感知技術(shù)的同時(shí)，必須緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合國(guó)家新的發(fā)展理念，結(jié)合我國(guó)水資源分布特點(diǎn)和各區(qū)域水資源需求特點(diǎn)等因素，統(tǒng)籌長(zhǎng)江、黃河以及各河流區(qū)域，因地制宜，充分考慮各地區(qū)水資源分布與需求，建設(shè)具有較好的差異性和合理性的評(píng)價(jià)體系。在綜合系統(tǒng)性、科學(xué)性、穩(wěn)定性和交叉性的原則上，腳踏實(shí)地推動(dòng)水務(wù)行業(yè)由信息化向智慧化穩(wěn)步推進(jìn)。