信息时代背景下对武汉市水务信息化建设的思考
时间：2023-02-08 16:20:09 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
何 蒙
（湖北省武汉市水务防汛信息中心 湖北武汉 430010）
近年来，随着信息化水平不断提高，具有“感知、互联、智能”等基本特点的物联网及其应用极大地改变了行业信息化服务的效率、易用性和行为范式，由此水务信息化建设也取得了瞩目的成绩[1]。武汉素有“百湖之城”的美誉，江河纵横，湖港交织，水资源丰沛，水域面积居全国首位[2]，城市水务治理需求大，水务业务范围广。随着武汉市水务业务的逐步扩展、需求的不断变化以及新技术的进一步革新，其水务信息化发展亦受到高度重视。
水务是以水的大循环为线索，涉及“水安全、水环境、水资源”的各个方面[3]。“十三五”期间，武汉市水务信息化发展受到高度重视，总投资达2.5 亿元。随着水务信息化发展速度逐步加快，建设力度持续增大，信息化基础设施建设及平台应用系统建设等取得了长足发展。
1.1 监测站点初具规模
目前武汉市水务物联感知体系主要覆盖市辖长江段、汉江段，针对险工险段、重点湖泊河流、水库等监测监控覆盖较为全面。其中，堤防、险工险段、泵站、采砂、水源地等视频监控站点共计175 个，接入公安系统视频监控点60 000 余个，湖泊水系、水库、涵闸、港渠、河道等水位监测站点共计763 个，污水管网、污水厂、水源地、湖泊等流量、水质监测站点共135 个，雨量监测507 个，墒情监测22 个，泵站工情44 个，闸门监测22 个，各类监测站点规模逐步扩大。
1.2 水务数据不断完善
武汉市已建成了水务综合数据库和交换系统。一方面，其内部数据逐渐数字化转型：现已将水利普查、湖泊普查、中心城区排水设施普查以及各业务部门的存量数据整编入库，形成了涵盖河流、湖泊、堤防、水库、涵闸、泵站、水厂、灌区、分蓄洪区、橡胶坝、塘堰、取水口、排污口、管网等要素的专题数据库。另一方面，外部数据步入区域化整合，对长江委、省、市水文部门关于长江、汉江、中小河流及部分湖泊的流量、水位、降雨等水文数据，城市道路和桥涵视频监控信息、实时路况及渍水路段等信息数据进行了整合，实现了武汉市空间地理信息和市气象局115 个雨量站点的实时信息、天气预报、卫星云图、雷达回波、重大天气预警等气象信息的共享。这一系列的数据资源接入、整合、共享，在水务管理和应急指挥调度中发挥了重要的支撑作用。
1.3 应用支撑平台不断丰富
目前已建成水文监测接收和运维平台、视频监控管理平台及地理信息服务平台。水文监测平台完成对800 余处水位监测站点数据的接收、解析、运维和分析，站点类型涵盖了河道站、水库站、湖泊站、涵闸站、港渠站、泵站等，涉及的监测要素包括水位、雨量以及图像。视频监控管理平台已接入视频近1 100 路，接收原有、现有及新建的所有视频监控信息，整合集成其它平台的视频监控资源，实现视频监控资源的统一管理。地理信息平台对接市规划局时空云平台，叠加电子政务底图和多年高分辨率遥感影像，全面集成66个水务设施空间数据图层，支撑所有水务空间数据的管理、展示及分析。
1.4 水务应用逐步深入
2015年—2020年，先后建设了政务办公、武汉市水务局空间地理信息、水库管理、城市排水管理、防汛物资管理、污水处理厂监测信息、排水管网及隐患信息、智慧排涝管理、水务通、综合管理平台门户、湖泊管理等十余个信息化应用系统。经过不断发展完善，已建成以防洪排涝、资产管理为主，同时融合视频监控以及移动端应用的系统应用平台。
1.5 基础设施支撑及网络通信能力进一步提高
现今，武汉市水务数据中心机房在用的服务器共有55 台，存储设备3 套，基本可以满足当前的使用需求。随着水务业务不断发展，信息安全管理制度不断完善，已形成上至省水利厅、武汉市委市政府，下至各区水务局及市水务局属各单位，横向与市属各部门、各区政府互联互通的网络体系。
近年来，武汉市各流域以及各区的水务信息化建设不断发展，但由于水务业务的不断扩展及新兴技术的进一步革新，水务信息化现状已不能满足水务管理的需要[4]。
2.1 物联感知不透，难以支撑武汉市水体全面态势感知
现有监测监控站点主要以水位和视频为主，主要用于防洪排涝，少量视频用于采砂执法和水源地监控。其主要表现为：监测要素单一，缺乏水质、水量和工况等监测监控；
站点覆盖度不足，在管网关键点、大型排口、易涝点监测、闸门的工情监测仍存在大量盲区；
部分监测设备使用年限过长，设备老化，故障率较高。武汉市江河湖库、水务设施众多，现有监测设施在监测范围和要素方面覆盖不全，其可靠性和稳定性上存在一定程度的不足，无法满足武汉市对水体的全面态势感知需求。
2.2 数据质量不高，不能支撑心中“有数”的水务管理要求
水务数据来源与构成复杂，没有形成“一数一源”机制和统一的数据管理标准，现有水利普查系统中的数据存在多年未更新与维护，且缺乏建立数据更新维护的长效机制，给后续数据进一步分析与利用带来了困难。缺失基本的元数据管理、主数据管理、数据标准管理和数据质量管理功能，缺少大数据平台，各业务系统单独建设数据库，导致存在数字鸿沟、信息壁垒、水务数据资源的共享与交换程度较低等一系列问题[5]。
2.3 应用支撑能力不足，无法满足水务精细化管理要求
目前已有信息化系统主要应用于“防洪水”、“排涝水”业务场景，基本实现了数据的查询、展示及简单的统计分析功能，但功能较为分散，响应速度和交互性还不完善，预警预报及指挥调度功能薄弱，与当前防洪排涝的科学调度的实际要求还有差距。首先，“保供水、治污水、促节水、严管水”应用系统缺失，尚未实现数字化、网络化管理，制约了治水能力和体系的现代化发展；
其次，支撑应用系统的平台能力有限，技术较为落后，无法支持现有新技术、新产品，导致应用开发量剧增，代码冗余，响应速度降低，不能满足应用系统的轻量开发和快速上线。
2.4 基础设施不强，不能支撑民生水务的高可靠性要求
计算存储资源设备使用年限较长，故障率较高，且没有备用资源，给现有系统正常运行带来极大风险，难以支撑事关城市运行安全的水务业务系统稳定可靠运行。由于网络配置策略和管理较为复杂，网络故障难以排查和预警，且目前出口宽带设备不具备万兆端口，性能也达不到万兆吞吐量，其大二层网络和网络自动化等能力演进支持也明显不足，导致运维响应速度较慢，网络部署效率和策略灵活性不够。
水务信息化是一个覆盖多行业、多层面、多应用的现代化管理进程，武汉市水务信息化建设应参照国家、省、市相关政策规范以及部、省水利信息化发展“十四五”规划，结合业务应用需求，坚持问题和目标导向，强化信息技术与水务业务深度融合，形成武汉市水务信息化发展规划建设的总体发展构架。
3.1 深入推进“水地空”系统化物联感知体系的构建
“水地空”系统化物联感知体系是指以水量水质传感器、视频监控设备、气象观测站、设施工况监测设备等智能感知终端为基础，利用高空卫星遥感影像数据及低空无人机飞行平台，结合先进模型算法与大数据、BIM建模等新技术，实现全面化、系统化、智能化、便捷化、精细化的涉水业务和涉水事务监管的水利水务智能感知网络。武汉市河湖水系众多，水系网络复杂，进一步加强非重点流域、水源地、管网关键点、大型排口、易涝点等水域与地面监测监控点位建设，补齐水情、水质、水量、工情、设施设备健康监测及视频监控短板，优化各项监测设备的布局，有利于提升河流湖泊水文、水库水雨情、大中型水库安全等监测覆盖率，全面感知江河湖库、水务设施和水务管理活动，形成“全流域、全要素、全时段、全天候”物联感知体系。通过卫星遥感技术、无人机技术与地面、水面传感器技术相结合，将高分辨遥感影像识别与在线监测体系引入到武汉市水务执法管理、重点河湖监测、自然水资产评估、水生态管理等系统应用之中，能进一步实现占湖、采砂、管网偷排等违法行为的智能识别，以及自然水资产的分区管理、评估和蓝、绿藻预测预警。在此基础上，开展水政务、水资产、水资源、水安全、水环境等领域的监测和业务应用系统建设，采集卫星遥感数据、导航及无人机、无人船监测数据、视频解析数据等大量数字化基础数据，通过物联网对数据和信息进行分析，将分级分类后的数据信息在水务物联网应用平台上进行汇聚，有利于全面掌握涉水综合信息，动态监测评估自然—社会水循环[6]，实现水情评估、水资源配置、河湖监管的精细化和精准化，以及防汛抗旱、水资源管理、安全监测等应用的智慧化，对推动武汉市水务信息化建设具有重要支撑作用。
3.2 集约化建设水务大数据中心，形成数据管理长效机制
武汉水务信息化数据管理应聚焦业务发展需要，汇集整合水务全时空、全方位、全要素数据资源，构建标准统一、体系完善、覆盖全面的水务数据资源体系，打造“结构清晰、数据全面、使用顺畅、管理规范”的水务大数据中心，实现水务数据汇集、治理、计算、开发应用及交换共享的全过程规范化管理，为水务应用提供全面数据支撑。此外，依托社会专业力量开展互联网大数据交互分析，提供所需的智能服务功能开发条件，补齐数据管理短板，并完善数据监测、质量管理、数据分析、数据展示和共享交换机制，从而打破数字鸿沟与信息壁垒，保障水务数据有效更新和充分共享[7]。同时立足武汉市现有安全技术基础，加强数据安全、应用安全、边界防护等方面的安全保障，增强基础安全防护能力；
利用各类网络连接资源强化信息安全设施建设，构建网络安全技术、管理和运营体系，提升本地网络及基于云服务的信息安全等级测评级别，让水务网络安全由被动防御向主动控制转变；
完善安全数据采集、建立威胁感知预警系统、安全管理控制平台等，实现从物联通信、基础设施、数据共享、业务应用等多维度全方位保障信息安全。
3.3 深化水务一体化业务应用平台建设，保障信息功能交互及应急指挥调度[8]
通过互联网、大数据、人工智能与水务管理深度融合，整合现有业务信息系统，依托武汉市水联网与视频管理平台的物联感知数据、水务大数据平台的数据服务及应用支撑平台，考虑统一认证及用户管理、统一网页和移动端门户、数据表单填报审核、业务应用专题数据服务、水务空间数据管理及服务、视频管理服务、水专业模型应用、微服务架构、业务和消息集成、统一运维、信息安全保护等共性能力，建设一体化的应用支撑平台，为“防洪水、排涝水、治污水、保供水、促节水、严管水”六大业务场景应用提供支撑服务。为避免每个应用的烟囱式开发，应开发系统需要的共性能力，减少重复开发，并根据事件的类型驱动相应的决策分析专题进行深度分析、处理及多级协同指挥，从而提升治水能力和体系的现代化发展。
3.4 强化信息化基础，构建完善智慧水务信息保障体系
在“十四五”期间，以《武汉市水务发展“十四五”规划（2021-2025年）》为指导，以现代化水务的管理建设为中心，强化基础设施建设及支撑平台建设等水务信息化的基础建设，保障水务管理和服务的畅通[9]。充分利用武汉云和武汉政务网资源与能力，加快构建广域覆盖、弹性伸缩、稳定可靠、高速泛在、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性水务数字信息基础设施，实现新建系统全部上云，旧系统逐步上云。并基于水务信息化建设要求，结合水务信息“感知、互联、共享、支撑、应用”各层面运维的特点，发布《武汉市智慧水务建设指导意见》，明确建设任务，落实工作分工和协调机制，建立覆盖各级水务部门和信息基础设施运行管理单位的智慧水务信息保障专职机构，全面保障智慧水务信息建设与发展[10]。
进入信息时代，物联感知及数据成为行业核心资产，信息技术创新将赋能水务行业高质量发展。抓住信息技术发展机遇，深入推进“水地空”系统化物联感知体系与政务服务大数据中心的构建，深化水务一体化业务应用平台及智慧水务信息保障体系建设，对形成智能高效、科学创新的水务综合管理体系，提高武汉市水务信息化建设质量和水平，驱动武汉水务治理能力现代化转变，实现全方位、深层次、高效率的公众服务有着重要的现实意义。
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