黃 河

（浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 背景

近年來，全國受全球氣候變化、 區(qū)域海陸效應(yīng)、熱島效應(yīng)、雨島效應(yīng)的交替作用，加上城市下墊面硬化、局部地勢(shì)低洼、排澇能力不足等影響，導(dǎo)致城市局部性積水內(nèi)澇事件增多，呈現(xiàn)出更加復(fù)雜、多變、突發(fā)的態(tài)勢(shì)，危害不容小覷。

面向流域、城市水災(zāi)害防御需求，各地積極探索信息化、智能化能力建設(shè)，基于水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)、積水監(jiān)測(cè)及防汛風(fēng)險(xiǎn)圖成果，形成了各類山洪災(zāi)害防御、城市內(nèi)澇防御、防汛應(yīng)急指揮系統(tǒng)等平臺(tái)體系[1]，不同程度上實(shí)現(xiàn)了水災(zāi)害防御工作的智能分析及聯(lián)動(dòng)協(xié)同。

按照政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字化改革對(duì)水利工作“橫向到邊、縱向到底、智能指揮、應(yīng)急處置”的總體要求，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，需要針對(duì)水災(zāi)害防御工作集中管理、多部門支撐的特點(diǎn)，采用新技術(shù)、新模式，從根本上解決各類系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用中的資源共享和應(yīng)用協(xié)同問題。

2 “中臺(tái)化”模式及水利行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

中臺(tái)模式是在業(yè)務(wù)發(fā)展到一定階段，為應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)種類多、需求變化快、系統(tǒng)間交互復(fù)雜、孳生大量重復(fù)建設(shè)等瓶頸而提出的新的信息系統(tǒng)架構(gòu)，其本質(zhì)是提煉與業(yè)務(wù)有關(guān)信息系統(tǒng)當(dāng)前及未來共性需求，集約建設(shè)通用功能并供各系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)用，從底層打通系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不連通、應(yīng)用不協(xié)同的壁壘，為業(yè)務(wù)和流程優(yōu)化、公眾服務(wù)和領(lǐng)導(dǎo)決策支持提供強(qiáng)有力支撐。尤其適合水災(zāi)害事件處置這類需要規(guī)模協(xié)作、高速成長、大數(shù)據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)景，重點(diǎn)解決敏捷開發(fā)、系統(tǒng)解耦、資源復(fù)用的問題。

自2019年水利部出臺(tái)了《智慧水利總體方案》后，全國各地結(jié)合自身需求，陸續(xù)開展智慧水利/水務(wù)的設(shè)計(jì)規(guī)劃、試點(diǎn)實(shí)施等工作，在以上過程中，已有部分省市采用“中臺(tái)化”模式開展智慧水利平臺(tái)的設(shè)計(jì)、建設(shè)及應(yīng)用，其中，上海市建成了以“水之云”平臺(tái)為核心，一個(gè)大數(shù)據(jù)中心、一個(gè)門戶、一個(gè)應(yīng)用信息平臺(tái)、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全樞紐、一張地圖服務(wù)為基礎(chǔ)的“5+1”框架體系[2]，已初步具備上述中臺(tái)模式“平臺(tái)建設(shè)、能力復(fù)用、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”等特性；浙江省整合大量分散在各部門、各地的行業(yè)數(shù)據(jù)，匯聚了錢塘江流域雨量站、水庫以及全省堤防、河流、水閘、山塘以及重點(diǎn)搶險(xiǎn)物資等數(shù)據(jù)60 000余條，打造“一鍵查詢、一鍵研判、一鍵預(yù)警、一鍵調(diào)度、一鍵導(dǎo)航”新體驗(yàn)；蘇州市以“智慧驅(qū)動(dòng)、精準(zhǔn)治理”為理念，通過提高感知與仿真、決策與預(yù)警、調(diào)度與控制三大核心能力，實(shí)現(xiàn)感知全天候、業(yè)務(wù)全覆蓋、監(jiān)控全過程目標(biāo)，不斷推動(dòng)水利信息化建設(shè)。

3 技術(shù)路線

（1）痛點(diǎn)問題分析

各地水利防汛管理部門，針對(duì)流域及城市水災(zāi)害防御活動(dòng)中的提前預(yù)測(cè)、預(yù)警發(fā)布、險(xiǎn)情處置等環(huán)節(jié)需求，進(jìn)行了大量感知設(shè)備建設(shè)、預(yù)報(bào)模型研究、信息系統(tǒng)建設(shè)等工作，大幅提升了洪澇風(fēng)險(xiǎn)防范能力與災(zāi)害處置的效率。但由于水災(zāi)害防御往往涉及水利、應(yīng)急、交通、成果等多個(gè)部門，貫穿省、市、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、社區(qū)等多個(gè)層級(jí)，影響政府、企業(yè)、公眾等多類受眾，在整個(gè)洪水防御處置場(chǎng)景的事前、事中和事后等環(huán)節(jié)，還存在一系列問題和挑戰(zhàn)：

1）事前，監(jiān)管智能化水平有待提升：傳統(tǒng)的水災(zāi)害事件發(fā)現(xiàn)以人工巡檢、上報(bào)方式為主，覆蓋面不足，問題發(fā)現(xiàn)滯后，智能感知設(shè)備和手段不足，大量攝像頭和感知設(shè)備沒有發(fā)揮智能作用，沒有充分利用AI自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。

2）事中，調(diào)度處置和跨部門協(xié)同有待提升：對(duì)于災(zāi)害事件發(fā)生后的處理以人工處置為主，智能化調(diào)度不夠，人力投入大，效果不佳；對(duì)于跨部門跨層級(jí)的協(xié)同往往采用人工方式，自動(dòng)化智能化不足，協(xié)同效率有待提升；處置方法靠人工經(jīng)驗(yàn)或固定化的方案，沒有智能化的處置預(yù)案和規(guī)則[3]。

3）事后，評(píng)估、評(píng)價(jià)、考核、復(fù)盤不足：在一場(chǎng)暴雨結(jié)束后，尚未具備整體環(huán)節(jié)處理效率、效果的評(píng)估評(píng)價(jià)模型和規(guī)則，缺少基于事件閉環(huán)的考核評(píng)價(jià)體系。

（2）水災(zāi)害防御中臺(tái)架構(gòu)

針對(duì)以上問題，結(jié)合水災(zāi)害防御中涉及的預(yù)報(bào)預(yù)警、感知發(fā)現(xiàn)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、搶險(xiǎn)處置、反饋解除等流程環(huán)節(jié)，通過研發(fā)一套智能算法引擎、提供三類技術(shù)支撐、建設(shè)六套能力中心，最終實(shí)現(xiàn)了一套水災(zāi)害防御事件智能運(yùn)行調(diào)度中臺(tái)。其技術(shù)框架如圖1所示。

圖1 “中臺(tái)化”模式水災(zāi)害防御平臺(tái)架構(gòu)

4 建設(shè)內(nèi)容

4.1 一套智能算法引擎

（1）水利機(jī)理模型算法

對(duì)傳統(tǒng)單機(jī)版的水動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)匯流模型、水動(dòng)力模型、水資源調(diào)度等模型算據(jù)、算法、算力的云上運(yùn)行，和物聯(lián)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果無縫連接，同時(shí)建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)結(jié)果的自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)制，迭代提升模型準(zhǔn)確度，為各類前端防汛分析應(yīng)用提供Saas化模型服務(wù)。

（2）圖像視頻識(shí)別算法

伴隨AI人工智能芯片及技術(shù)的快速迭代，視頻監(jiān)控與AI人工智能的深度融合，視頻監(jiān)控已從傳統(tǒng)的事后追溯向事先預(yù)警、事中干預(yù)轉(zhuǎn)型。本次建設(shè)結(jié)合AI智能視頻技術(shù)，形成并提供了一套涵蓋了水位高度讀取、變化趨勢(shì)判斷、淹沒范圍識(shí)別、防范區(qū)域人員車輛進(jìn)出監(jiān)測(cè)的視頻識(shí)別算法，可以調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)視頻流數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，輸出事件判斷結(jié)果。

（3）事件語音識(shí)別算法

廣大的城市居民是山洪、積水等災(zāi)害事件發(fā)現(xiàn)的重要來源，針對(duì)通過110警情、12345市民熱線上報(bào)的語音類信息，結(jié)合語音識(shí)別技術(shù)，通過各類場(chǎng)景語音、文字內(nèi)容標(biāo)記等工作，形成并提供了一套背景聲音檢測(cè)、中文語音檢測(cè)、語音情緒識(shí)別、語音文字轉(zhuǎn)換、地址位置識(shí)別等算法，可以通過接入多類渠道的上報(bào)語音數(shù)據(jù)，智能判斷水災(zāi)害事件[4]。

（4）事件智能調(diào)度算法

水災(zāi)害事件發(fā)生后，應(yīng)該調(diào)用哪些設(shè)備、采取什么預(yù)案、使用哪些資源，協(xié)同哪些人員，在本次建設(shè)中，利用收集到的全量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、分析預(yù)測(cè)結(jié)論數(shù)據(jù)、人員組織設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法平臺(tái)，形成了適用于山洪災(zāi)害、城市洪澇、局部積水等場(chǎng)景的視頻設(shè)備智能篩選、搶險(xiǎn)人員智能調(diào)配、專家預(yù)案智能推薦等算法能力。實(shí)現(xiàn)事件智能分撥、預(yù)案智能推薦、資源智能調(diào)度、組織智能協(xié)同的業(yè)務(wù)效果。

（5）事件融合計(jì)算算法

當(dāng)前城市相關(guān)事件問題的來源渠道有多類，包括：市民熱線、河長制、職能部門人員上報(bào)、公眾號(hào)舉報(bào)投訴等，在水災(zāi)害期間，各類問題來源廣泛且頻繁，對(duì)一個(gè)相同的防汛問題可能在已經(jīng)通過別的渠道進(jìn)行了上報(bào)，并進(jìn)行了處理，通過地址匹配、語義模糊匹配、事件相似度計(jì)算等通用能力建設(shè)，將待融合的事件和歷史事件中待融合的事件進(jìn)行特征提取，形成災(zāi)害事件融合類算法，可以快速將不同來源上報(bào)的同一事件進(jìn)行歸一合并，提升人員響應(yīng)效率[5]。

（6）事件智能標(biāo)簽算法

為了更直觀的讓業(yè)務(wù)人員更好的在平臺(tái)上配置水災(zāi)害事件的處置流程、進(jìn)行預(yù)案措施的調(diào)整和指揮決策，需要將各類事件以標(biāo)簽畫像的形式進(jìn)行全景描述，在標(biāo)簽這種邏輯模型視圖上結(jié)合畫像分析、規(guī)則預(yù)警、文本挖掘、個(gè)性化推薦、關(guān)系網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，形成標(biāo)簽自動(dòng)制作生成，上層業(yè)務(wù)標(biāo)簽沉淀等算法，支撐對(duì)搶險(xiǎn)處置人員狀態(tài)，事件嚴(yán)重程度，當(dāng)前天氣趨勢(shì)，是否工作日、重大節(jié)日位置、類型、狀態(tài)、趨勢(shì)等標(biāo)簽化的描述。實(shí)現(xiàn)高價(jià)值標(biāo)簽共享復(fù)用，形成標(biāo)簽應(yīng)用生態(tài)。

4.2 三類支撐組件

建設(shè)組件管理、流程管理、表單規(guī)則管理支撐組件，基于支撐中心能力，為包括水災(zāi)害處置在內(nèi)的不同場(chǎng)景、事件的指揮調(diào)度提供精準(zhǔn)化支撐服務(wù)，包括短信模板庫、表單庫、規(guī)則庫、組件庫、流程庫等。

（1）組件管理

可以將水災(zāi)害等事件處置所需用到的技術(shù)、業(yè)務(wù)功能組件進(jìn)行統(tǒng)一管理與對(duì)外服務(wù)，包括對(duì)組件的新增、發(fā)布、下線、刪除、編輯、查看以及在預(yù)案編排、場(chǎng)景編排過程中對(duì)已發(fā)布組件能力進(jìn)行關(guān)聯(lián)和調(diào)用。本次水災(zāi)害應(yīng)急處置中所統(tǒng)一建設(shè)和管理的組件包括：數(shù)據(jù)檢索查詢組件、消息預(yù)警發(fā)送組件、水位分析預(yù)測(cè)組件、數(shù)據(jù)填報(bào)反饋組件、結(jié)果反饋評(píng)價(jià)組件等。

圖2 組件管理支撐內(nèi)容

（2）流程管理

對(duì)不同類型的水災(zāi)害事件需要各種流程的處理預(yù)案，通過流程編排管理組件，可以對(duì)場(chǎng)景執(zhí)行的流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編排，功能包括：編排組件配置、場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)配置、事件模型關(guān)聯(lián)等內(nèi)容。提供專業(yè)的圖形化流程設(shè)計(jì)工具，可視化在線設(shè)計(jì)工具，靈活的自定義表單，支持快速實(shí)施流程，支持以拖拉拽的方式及對(duì)各節(jié)點(diǎn)連線的方式在畫布中對(duì)事件的處理流程進(jìn)行編排，配置信息包括：任務(wù)名稱、執(zhí)行方式（立即執(zhí)行/延時(shí)執(zhí)行）、觸達(dá)方式選擇（短信、智能外呼、系統(tǒng)對(duì)接、電話、系統(tǒng)接口等）、內(nèi)容模板、輸入?yún)?shù)配置（支持選擇關(guān)聯(lián)事件類型的參數(shù)）、輸出參數(shù)展示等[6]。

（3）規(guī)則管理

將水災(zāi)害事件處置中所需要的各類業(yè)務(wù)邏輯、判斷規(guī)則等進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括規(guī)則ID、、規(guī)則名稱、規(guī)則類型、規(guī)則內(nèi)容、規(guī)則描述、上/下架狀態(tài)等信息，提供規(guī)則校驗(yàn)、邏輯編排、輸出選擇等功能。本次水災(zāi)害事件處置中形成的規(guī)則包括：暴雨雨量判斷規(guī)則、人員排班規(guī)則、響應(yīng)級(jí)別判斷規(guī)則、搶險(xiǎn)路線判斷規(guī)則等。

4.3 六大能力中心

按照不同環(huán)節(jié)階段和類型，抽取水災(zāi)害事件處置過程中高內(nèi)聚、低耦合的專屬業(yè)務(wù)功能，形成一系列中臺(tái)業(yè)務(wù)能力中心，并按能力、服務(wù)、實(shí)體進(jìn)行流程編排，形成組件化產(chǎn)品，以 API 接口、獨(dú)立功能頁面嵌入等形式提供給業(yè)務(wù)應(yīng)用使用，實(shí)現(xiàn)能力的復(fù)用和快速的搭建。

（1）事件中心

事件的管理是所有業(yè)務(wù)場(chǎng)景任務(wù)啟動(dòng)的第一環(huán)節(jié)，結(jié)合中臺(tái)能力，實(shí)現(xiàn)事件多元匯聚，融合為標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽化事件，將在線監(jiān)測(cè)、視頻發(fā)現(xiàn)、人工巡查和熱線報(bào)災(zāi)等事件來源，通過對(duì)氣象要素、防護(hù)對(duì)象、行為特征因子、時(shí)間、空間、文本、圖像等聚類去重，形成統(tǒng)一的標(biāo)簽化標(biāo)準(zhǔn)事件。根據(jù)事件預(yù)案各個(gè)環(huán)節(jié)智能化調(diào)度相關(guān)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)事件從匯聚、預(yù)案、分撥、處置、歸檔、評(píng)價(jià)的全過程調(diào)度管理。

（2）場(chǎng)景中心

圍繞水利防汛安全目標(biāo)，基于場(chǎng)景中心，建設(shè)并提供對(duì)應(yīng)專項(xiàng)任務(wù)的管理過程監(jiān)控與調(diào)度策略定制功能，包括場(chǎng)景管理、場(chǎng)景編排、場(chǎng)景監(jiān)控等能力，梳理包括水災(zāi)害應(yīng)急處置在內(nèi)的各種智慧水利智能運(yùn)行管理場(chǎng)景，支撐包括防汛防臺(tái)指揮、河湖環(huán)境保護(hù)、城市供水保障、城市排水管理、海洋監(jiān)測(cè)預(yù)警等專項(xiàng)任務(wù)的推進(jìn)與落地?？衫脠?chǎng)景中心對(duì)以上專項(xiàng)任務(wù)，結(jié)合各任務(wù)目標(biāo)指標(biāo)，制定各責(zé)任單位工作任務(wù)與計(jì)劃，以及包含事件的處理預(yù)案。

（3）調(diào)度中心

針對(duì)各類事件提供預(yù)案編排與管理能力，可根據(jù)預(yù)案，對(duì)正在發(fā)生的水災(zāi)害事件或已經(jīng)創(chuàng)建的各類任務(wù)進(jìn)行智能化調(diào)度與處置。可以根據(jù)水災(zāi)害事件的類型、地點(diǎn)、緊急程度等標(biāo)簽信息，結(jié)合智能運(yùn)行引擎的算法能力，為當(dāng)前事件的處置提供最優(yōu)預(yù)案的智能匹配，比如根據(jù)事件預(yù)案規(guī)則，事件自動(dòng)/人工分派對(duì)應(yīng)責(zé)任人，發(fā)送預(yù)警消息及證據(jù)，要求養(yǎng)護(hù)運(yùn)維單位責(zé)任人員及時(shí)處置反饋。也能夠基于GIS地圖，對(duì)全流域、全政區(qū)內(nèi)防汛類事件進(jìn)行人員、組織、視頻設(shè)備等不同類型資源的調(diào)度與管理。

（4）標(biāo)簽中心

將通過智能標(biāo)簽算法所形成的各類災(zāi)害事件、組織物資、處置人員、影響道路等對(duì)象標(biāo)簽進(jìn)行管理和輸出，提供標(biāo)簽管理與定義的模塊，包括：標(biāo)簽樹、標(biāo)簽名稱、標(biāo)簽描述、標(biāo)簽規(guī)則名稱等；業(yè)務(wù)人員可通過標(biāo)簽中心內(nèi)的標(biāo)簽及規(guī)則進(jìn)行對(duì)事件、資源、場(chǎng)景、預(yù)案進(jìn)行標(biāo)記并且完成匹配。

（5）資源中心

資源中心是對(duì)支撐防汛應(yīng)急運(yùn)行指揮調(diào)度的各類型資源進(jìn)行管理的模塊，包括：組織機(jī)構(gòu)、業(yè)務(wù)人員、專家人員、排水隊(duì)伍、物資倉庫、攝像頭設(shè)備、水位監(jiān)測(cè)設(shè)備等；通過標(biāo)簽對(duì)事件、資源、場(chǎng)景、預(yù)案進(jìn)行匹配，以此來完成事件處置和場(chǎng)景管理的資源調(diào)度。

（6）評(píng)價(jià)中心

根據(jù)水災(zāi)害防御場(chǎng)景中所提出的各類管理需求，針對(duì)各類場(chǎng)景、事件建立對(duì)應(yīng)的事件評(píng)價(jià)模型以及資源調(diào)度評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)高度一致的評(píng)價(jià)管理。建設(shè)評(píng)價(jià)中心，可以精準(zhǔn)表征應(yīng)急事件處置和日常防御運(yùn)行等目標(biāo)任務(wù)狀態(tài)的考核和評(píng)價(jià)。包括事件評(píng)價(jià)和資源評(píng)價(jià)?？梢蕴峁┦录?、單位、人員辦結(jié)率，事件超期率、返工率、平均處理事件等規(guī)則及統(tǒng)計(jì)圖表。

5 總結(jié)與展望

在本次基于“中臺(tái)化”模式的水災(zāi)害防御信息化應(yīng)用實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了一套基于場(chǎng)景編排、任務(wù)規(guī)劃、預(yù)案推薦實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動(dòng)流轉(zhuǎn)，智能組織多部門協(xié)同調(diào)度機(jī)制，建設(shè)形成了水災(zāi)害防御智能運(yùn)行指揮調(diào)度平臺(tái)，改變了防汛應(yīng)急任務(wù)條線獨(dú)立，跨部門線下協(xié)同的傳統(tǒng)方式，從感知、預(yù)案、處置、評(píng)估，每個(gè)環(huán)節(jié)都具備智能化的能力，全流程指揮調(diào)度無需人為干預(yù)。并且通過事件智能標(biāo)簽體系建設(shè)，將事件、資源、預(yù)案標(biāo)簽化，達(dá)到觸發(fā)條件可計(jì)算、資源需求可計(jì)算、權(quán)責(zé)清單可計(jì)算、資源能力可計(jì)算的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)各類事件智能分撥、預(yù)案智能推薦、資源智能調(diào)度、組織智能協(xié)同的業(yè)務(wù)效果。

同時(shí)，本次實(shí)踐采用微服務(wù)整體架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建設(shè)了事件中心、資源中心、事件調(diào)度中心、場(chǎng)景中心、智能標(biāo)簽中心和評(píng)價(jià)考核管理中心等通用服務(wù)能力，形成了開放式生態(tài)架構(gòu)，在水利綜合管理領(lǐng)域所涉及的防汛防臺(tái)指揮、水系統(tǒng)綜合管理、河湖長制（水利管理）、水資源管理、供用水保障等協(xié)同化建設(shè)場(chǎng)景中，均能夠上游對(duì)接水利全要素（水災(zāi)害、水資源、河湖庫、水事務(wù)、水規(guī)劃、水行政）各類場(chǎng)景與全域事件的識(shí)別和規(guī)則輸入，下游可以對(duì)接跨部門、跨層級(jí)的事件調(diào)度與處置，滿足未來只會(huì)水利的平臺(tái)集約建設(shè)和模塊靈活搭建，原生實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的無縫協(xié)同。