智慧水务在新型城市的应用研究
徐建军
【摘? 要】论文提出从局部单一发展向全面推进转变，从信息技术驱动向应用需求转变，从信息化资源分散使用向共享利用转变，从片面强调建设向建设与管理并重转变，从满足日常需求向提升综合决策支撑能力转变，努力提高水务工程与管理的效率和效能，全面提升水务信息化、智慧化管理能力，高起点、高标准地加快推进智慧水务的建设，是新时代建设新型城市的基本要求。
【Abstract】The paper proposes to transform from local single development to comprehensive promotion， from information technology driven to application demand， from decentralized use of information resources to shared use， from one-sided emphasis on construction to both construction and management， and from meeting daily needs to improving comprehensive decision-making support ability， strive to improve the efficiency and effectiveness of water engineering and management， comprehensively improve water informatization and smart management capabilities， and accelerate the construction of smart water from a high starting point and high standards. These are the basic requirements for constructing a new type of city in the new era.
【关键词】智慧水务;水务物联网;新应用
【Keywords】smart water; water internet of things; new applications
【中图分类号】TV213.4;TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）05-0124-02
1 智慧水务相关概念
智慧水务是指利用传感器、电子标签等物联网技术，建成覆盖信息类型和时空尺度完善的水务信息感知网;建成水生态水环境监测体系，实现全区水源地、河流、湖泊、干渠、排污设施水质全面自动监测;建成水资源监控能力，实现源水供水水量、水厂供水量、原水供水信息、二次供水、城市生态供水、农田水利灌溉用水全面自动监测;建成汛情监测体系，实现全区河流、湖泊、泵站、闸渠、堤防、城市易涝点水情全面自动监测;建成水务设施监测体系，实现全区泵站（供水、排污、农田灌溉）、闸坝、管网（供水、排污、农田灌溉）、井盖、消防栓运行（完好）状态的全面自动监测;建成支持各类监测数据传输的物联网络，实现物联网与政务专网、移动无线网络、社会运营商网络的“多网融合”。利用“云计算”“虚拟化”等新技术建成实现水务信息汇集、存储、处理、服务于一体的大数据中心，实现水务工程基础信息、水雨情信息、视频监控信息在数据中心的整合，与公安部门、气象部门、国土部门、应急管理等部门的信息实现实时交换。实现对源、供、排、污、灾等水务管理环节的历史回溯、现状监测、未来预测与综合调控分析，基于深度模型（分布式水文模型、水动力模型、水质模型和管网模型）支撑的水资源调度、水生态治理、水环境整治、水系联控联调系统建成。
2 新型城市智慧水务建设的必要性
智慧水务对于新型智慧城市建设意义重大，主要意义如下。
2.1 推进国家生态文明建设
中国大部分城市因水而兴，优于水，但也忧于水。面临当前严峻水资源、水环境和水生态环境形势，必须创新治水思路，大力推进水生态文明建设，为顺利推进工业化、文明化、城镇化，全面建设水生态。
2.2 全面提升水务综合管理能力
建立起一套贯穿多层级、多部门的城市水务综合管理体制，可以实现从源头到终端、从底层到上层的全部门全业务联动，从而实现水务业务横向到边，纵向到底。例如，全面提升武汉临空港经济技术开发区水务综合管理能力，积极应对新形势下城市水务发展面临的新问题、新挑战。
2.3 提高各级水利部门的信息化水平
近年来，基层水利信息化快速发展，在防汛抗旱、水资源调度、政务办公等业务工作中发挥着越来越重要的作用。建设智慧水务项目，可提高城市水务部门、大型灌区、泵站、水务公司等基层管理部门的信息化水平，整合信息资源，有效提高行政工作效率和管理水平。
2.4 为传统工程措施向现代化工程措施轉变打好基础
當前，国内及业内专家对内涝的防治方法主要为采取工程措施。传统的内涝防治方法主要是增大城市雨水排水系统的管径，以增加在强降雨或长时间连续性降雨条件下的输水能力。然而工程措施造价高、工期长、扰民大，难以短期内助力城市内涝问题的改善并解决。
3 业务流程梳理
系统业务流程如图1所示。
3.1 监测体系（发现问题）
通过积水电子水尺、窨井液位计、港渠水位计、视频监控等监测设备，感知现场发生的问题并传送到平台。
3.2 预警预测体系（分析问题）
通过大数据分析和GIS空间分析对前端监测设备发现的问题进行运算分析，得出分析结果。同时，项目为了今后发展考虑建设多模型管理与集成服务系统，为今后发展过程中新的模型提供统一的集成与管理服务，避免新模型重新耗费大量工作适配本系统。对于分析结果可运用于预警指标管理系统，为其提供预警参数的设定，并经过监测预警系统将超过阈值的监测信息进行提示告警，同时，也能够将前端实时监测信息进行统一展现。在整个预警预报运算过程中自主化学习提升系统收集前端监测信息、水系要素控制等反馈信息，结合系统接入的省、市气象、水文预报预警信息，持续优化分析结果。
3.3 科学调度系统
基于预警预报信息，系统同时生成初步方案，提出后同步进行多方会商讨论，并对会商之后的方案进行三维情景推演，最终择优选取调度方案。对于已实现自动化改造的水系要素通过自动化控制集成系统进行远程控制，对于未进行自动化改造的水系要素则通过综合业务管理平台将调度指令发送给各个科室，由科室通过电话或系统内进行水系要素调度。
3.4 水系要素
对于已经实现自动化改造的，当闸、泵站等接收到控制指令时进行闸、泵门的开启，同时将控制信息反馈给系统;对于未实现自动化改造的，则由就地站工作人员将闸门开启情况反馈给指挥部人员。
3.5 统一信息发布
通过统一的信息发布将各类需要公布的信息一键多渠道发布，包括短信、APP、微信等。
4 推动智慧水务发展的途径
国内通过信息化手段专门致力于极端天气带来的洪涝灾害，尤其是近年来在应对极端性天气的非工程措施方面取得了质的飞跃，在洪涝监测、预报、预警、会商、发布、调度、应急抢险方面形成了完备的洪涝非工程措施体系。通过非工程措施体系为城市内涝防治提供信息化、科学化的辅助手段，为工程措施实施的科学性和实效性提供基础资料补充和支持，具有投资少、落地快、影响小、见效快的特点。
4.1 建成广泛覆盖的水务物联网感知体系
利用传感器、电子标签等物联网技术，建成覆盖信息类型和时空尺度完善的防洪排涝信息感知网。建成一体化监控体系，为汛情、涝情管控提供实时的动态数据，实现全区港渠、泵闸站、堤防、城市渍水点水情全面自动监测。并建成闸站远程控制体系，实现全区闸站运行工况的全面自动监测。
4.2 建成高度集成的智慧水务业务综合应用体系
构建以数据监测为基础，物联网技术为支撑，智慧分析为手段，精准的决策支持为核心，高效的防洪排涝调度为目的综合应用业务系统。实现从前端感知到分析，再到智慧决策的立体化应用体系。例如，提高临空港区水务管理决策与应用服务方面的水平，驱动全区防洪排涝业务信息化建设，实现防洪排涝调度指挥可视化、高效化以及智慧化。
4.3 建成满足未来发展需求的信息化基础设施
建成支持各类监测数据传输的物联网络，实现物联网与政务专网、移动无线网络、社会运营商网络的“多网融合”。利用“云计算”“虚拟化”等新技术建成集水务信息汇集、存储、处理、服务于一体的大数据中心，实现水务工程基础信息、水雨情信息、视频监控信息在数据中心的有效整合，开展与公安部门、气象部门、国土部门、应急管理等部门信息的实时交互。
5 结语
新型城市在建设智慧水务的过程中，需要规范化集成，以水利部标准统一数据资源管理，在规范、统一的标准下实现区、市、省三级水文资源共享。同时，实现自动化操作，替代部分体力劳动（巡堤、巡查），辅助部分脑力劳动（数据分析、预警预报，提高调度效率）。通过大数据手段实现最优化决策方案。同时，利用已有的知识对信息进行分析、计算、比较、判断，以提高城市内涝预测精度。紧紧围绕“民生水务、现代水务”的目标，以需求为导向，以创新为动力，以应用促发展，以信息化带动水务现代化，按照“统筹规划、统一标准、联合建设、资源共享、安全保障”的指导方针，逐步稳健地推进新型城市智慧水务的建设。
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