北京市智慧水务建设构想

第1期2014年02月水利信息化WaterResourcesInformatizationNO.1Feb.,2014北京市智慧水务建设构想张小娟，唐锚，刘梅，王昊（北京市水务信息管理中心，北京100038）摘　要：为解决北京水务信息化分散建设、整合困难、决策智能化水平不高等问题，在智慧地球、智慧北京发展理念和物联网、云计算等高新技术的基础上，围绕北京水务中心工作提出智慧水务建设构想，明确智慧水务的基本内涵与核心特征，研究建立智慧水务的总体架构，确定未来一个时期在水务监测体系、水务控制体系、水务数据中心、水务应用体系4个方面的建设任务，并且提出智慧水务的实现方式和预期效果。关键词：智慧水务；决策指挥；融合；共享；协同中图分类号：TP393；TV213.4　　　　　文献标识码：A　　　　　　文章编号：1674-9405(2014)01-0064-05收稿日期：2013-10-11作者简介：张小娟（1982－），女，河南偃师人，工程师，从事水务信息化管理工作。0引言随着全球物联网、新一代移动宽带网络、云计算等信息技术的迅速发展和深入应用，信息化发展正酝酿着重大变革和新的突破，更高阶段的智慧化发展已成为必然趋势。2008年，IBM提出重大社会发展理念：“智慧地球”[1]，认为世界的基础结构正在向智慧的方向发展，可感应、度量的信息源无处不在，互联网平台让这一切互连互通，让一切变得更加智能化；随后，又提出“智慧城市”的崭新理念，欧美发达国家掀起了建设智慧城市的热潮。2011年起，智慧城市的理念在国内得到广泛认同，2012年，北京市发布《智慧北京行动纲要》[2]，正式开启从“数字北京”向“智慧北京”跃升的新篇章。借助“智慧北京”、“推进水利信息化建设”等外部大环境，积极跟踪物联网、云计算等高新技术的发展，围绕水务中心工作谋划北京水务信息化的新发展，提出了建设“智慧水务”的构想，旨在通过信息化建设促进和带动水务现代化，提升水务行业社会管理和公共服务能力，保障水务可持续发展。1北京水务信息化发展现状从“十五”到“十二五”初期，北京水务信息化发展经历了起步萌芽（2002年前）、基本建设（2002—2005年）、业务应用（2006—2010年）3个重要阶段[3]，北京水务信息化工作按照“统一规则、分步实施；平台公用、资源共享；应用先导、务求实效”的原则，全面开展了1个基础设施平台、1个综合数据库、6大业务应用、3个保障环境的建设。初步形成了“数字水务”的基本成果，实现了支撑北京水务可持续发展的应用绩效，水务信息化建设进入“整合共享、深化应用”的发展阶段。初步建成雨情、水情、水环境、工情、供水、排水、节水等11类信息采集系统；形成上连北京市政府、水利部、海河水利委员会，横连北京市交管局、气象局，下连14个区县水务局、28个局属单位的骨干通信网。建成局中心综合数据库，涵盖8大类45小类业务数据；建成信息共享交换平台，向局内25个单位及市应急管理办公室，以及交通、市政市容管理委员会等部门共享数据[4]。在水资源、城市应急防汛、供排水、郊区水务及水务工程管理等核心业务领域建设了一批重大应用系统。初步完成信息化标准、运行管理维护及信息安全3大保障环境的建设。尽管水务信息化取得了丰硕成果，但是距离“智慧北京”、“水务改革发展”的要求还有很大距离。水务信息化工作仍存在以下一些制约发展的瓶颈问题，必须充分认识、积极应对、妥善解决：1）监测不够全面。目前北京市水务监测能力在65第1期张小娟等：北京市智慧水务建设构想国内处于领先水平，但还存在信息采集站点内容不够均衡，布设密度和深度不能完全支撑水务精细化管理的要求，设备的完好性、可用性和可靠性有待进一步增强和优化。2）决策支持不够科学。随着水务信息化应用的逐步开展，应用系统建设主要集中在水文水资源、防汛抗旱、工程自动化方面，在水环境、水生态及决策支持等方面的应用还较少；系统功能大都以信息服务为主，主要满足日常管理需要，辅助决策类、统计分析类系统不足，不能有效满足水务决策、应急管理的需求。3）服务不够主动。目前水务信息化的服务对象涉及政府部门、水供应商、社会公众等，基本能够满足各类用户的需求，但尚处于被动服务的阶段，在主动性、便捷性、人性化等方面存在改进空间。4）业务不够协同。水务信息化现有的各业务应用系统仅限于各部门内部使用，相互之间只实现了数据共享，尚未实现应用层面的联通、共享，也未实现跨部门、层级的业务协同。2北京市智慧水务建设目标智慧水务的本质是一种具有综合性、整体性的行业信息化发展过程，也可以指符合智慧化特点的一个具体的城市或区域的水务系统。智慧水务是指把新兴的信息技术充分运用于城市水务综合管理，把传感器嵌入和装备到自然水和社会水循环系统中，并通过普遍连接形成“感知物联网”；然后通过超级计算机和云计算将“水务物联网”整合起来，以多源耦合的二元水循环模拟、水资源调控、水务虚拟现实平台等为支撑，完成数字城市水务设施与物理城市水务设施的无缝集成。依托机制创新，整合共享气象水文、水务环境、市容绿化、建设交通等涉水领域的信息，构建基于数据中心的应用系统，为电子政务、水务业务管理、涉水事务跨行业协调管理、社会公众服务等各个领域及需求提供智能化的支持，从而能以更加精细、动态、灵活、高效的方式对城市水务进行规划，设计和管理，达到“智慧水务”的状态[5]。北京市智慧水务建设的总体目标如下：充分利用“十五”、“十一五”期间的建设成果，按照“深度融合、全面共享”的指导思想，以物联网、云计算等高新技术为主导，以“自然-人工”二元水循环理论为指导，以计算机通信网络和各采集控制终端为基础，基本建成集高新技术应用为一体的智能化水务管理体系，基本实现信息数字化、控制自动化、决策智能化，使得感知内容全覆盖，采集信息全掌握，传输时间全天候，应用贯穿全过程。北京市智慧水务建设按照“五年基本建成，八年基本完善”的总体部署，拟分2个阶段开展实施，第1阶段为2013—2017年，基本完成北京市智慧水务建设，初步形成与智慧北京相适应的水务管理能力；第2阶段为2018—2020年，全面完善北京市智慧水务建设，为智慧北京的实现提供有力支撑。3北京市智慧水务总体架构3.1智慧水务业务架构根据北京市水务局三定职能和水务业务的实际需要，将水务业务从宏观上划分为决策指挥和公共服务2大类，具体组成和架构如图1所示。水务决策指挥层的3大业务需要水务信息监测与服务类和水务工程建设与管理这2项基础业务进行支撑。3.2智慧水务总体架构在水务业务梳理和分析的基础上，按照智慧水务顶层设计的思路，借鉴目前国际国内同类项目建设经验，初步搭建了北京市智慧水务总体架构，主要包括智慧水务监测体系、控制体系、传输网络、水务数据中心、应用、服务对象、安全保障及推进机制等8大部分，具体框架如图2所示。3.3智慧水务功能架构智慧水务通过“智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制、智能服务”功能体系，实现水安全智能保障，提高水资源调控能力，以支撑日常和应急状态下的防洪、水资源、水环境和水生态等管理业务工作，具体功能架构如图3所示。4北京市智慧水务建设任务根据北京市水务信息化发展现状和智慧水务顶层设计的总体框架，智慧水务建设任务可以概括为“4511”，即4大监测体系、5大控制体系、1个数据中心、1个应用体系。4.1完善4大监测体系主要围绕防汛、水资源、水环境和水生态管理水利信息化2014(1)66水生态保护与修复防汛业务管理水源管理供水管理用水管理排水管理污水处理回用水功能区管理入河排污管理水土保持管理防洪调度水资源调度应急信息服务应急预案管理应急调度管理应急会商决策财务管理人力资源管理规划计划管理水务科技管理政策法规管理水务监察管理水库移民管理行政许可业务水行政监察执法水务便民服务水务信息发布防汛管理水资源管理水环境管理水生态管理常规决策支持应急决策支持机关事务行业事务公共服务业务管理领域决策支持领域内部管理领域公共服务领域决策指挥公共服务水务信息监测与服务水务工程建设与管理自然水循环信息监测与服务社会水循环信息监测与服务工情信息监测与服务水务工程建设管理水务工程运行管理资格资质管理图1北京水务业务架构图智慧民生服务平台智能水表出行服务缴费服务投诉处理突发事件预警智慧政务管理平台政务公开行政审批政民互动决策支持监察监管智慧业务/企业支撑平台防汛抗旱决策指挥水资源管理水环境管理水生态管理水务电子政务公众政府业务部门服务对象智慧水务应用传输网络水务数据中心汛情监测体系水资源监测体系水环境监测体系水生态监测体系智慧水务监测体系洪水控制体系水源控制体系供水控制体系排水控制体系生态河湖控制体系智慧水务控制体系安全保障推进机制图2北京市智慧水务总体架构逻辑图4类核心业务，完善水务监测体系。和传统的监测手段相比，智慧水务需要利用遥感、卫星、物联网等技术，构建智能感知体系，确保信息互通和资源共享，形成“空天地”一体化的水务立体感知监测体系。4.2完善5大控制体系洪水控制体系涵盖潮白河、永定河、拒马河及城市内涝，实现上蓄、中疏、下排的防洪格局；水源控制体系涵盖京密、永引、南水北调和应急等水源，通过南水北调水入京，与本地10个水库、6处水源地及再生水实现统一配置；城市供水控制体系包括城区和郊区供水控制体系，形成城内六区一网和多个郊区供水单元相结合的供水格局；城市排水控制体系包括污水收集和处理体系；生态河湖控制体系包括内城水系、生态廊道及小流域。4.3建成1个水务数据中心通过元数据库结合数据资源目录的方式实现数据的标准化管理，并在现有综合库的基础上建设数据仓库，为分析、统计、决策等过程提供数据支撑。建设水信息基础平台，建立形式多样、使用灵活、方便快捷的资源共享服务系统，形成“一张67第1期智能感知智能仿真智能诊断智能预警智能调度智能处置智能控制智能服务日常状态下应急状态下防洪管理水资源管理水环境管理水生态管理图3北京市智慧水务功能架构图、一个库、一个平台”。4.4构建统一业务应用体系采用功能个性化定制的思想，水务应用系统由通用和个性2种模块组装的方式实现。水务局机关处室和其业务对口的局属单位在共性业务上使用统一的通用模块，针对个性业务可以开发个性模块。通过管理平台实现模块的共享、升级和管理。形成上下贯通、左右协同的业务应用链条，为社会公众、水务各级管理部门提供在线服务和决策支持。5北京市智慧水务实施路径5.1建设原则为确保智慧水务目标的实现，克服水务信息化发展过程中出现的各自为政、重复建设、信息资源分散、开发利用效率低等全局性问题，智慧水务建设应遵循以下基本原则：1）统筹规划，稳步推进。依据《北京市智慧水务顶层设计》部署，统筹安排建设任务，逐一落实，协调、稳步推进各项建设内容，满足当前工作的迫切需要。同时，建立有效的工作协调机制，健全相关办法，制定标准与规范，采取有效措施，促进重点项目建设在技术上统一标准、框架，确保信息的互联互通，促进资源的整合、公用、共享，充分发挥各种资源的作用和效能。2）需求驱动、急用先建。以满足实际需求，提升业务支撑能力为目的，建立以应用需求为导向、信息技术应用服从水务事务和业务需求的科学发展模式，在保障系统可扩展性的基础上，选择实用先进的信息技术，建立可配置、易扩充和能演化的系统，注重实用、好用、够用，确保系统尽快发挥效益。3）注重整合、资源共享。所有信息基础设施，都必须按资源共享的原则建设和应用；特别是要依托水务数据中心建设，建立信息交换平台，在全市水务系统内部最大程度地共享信息资源，对社会公众要最大程度地开放公共信息，实现资源优化配置、信息互联互通、政务公开透明，促进信息基础设施和应用系统效能最大化，避免重复建设。4）建管并重，注重运维。加强建设项目的规范化过程管理与科学评估，明确各类信息基础设施及业务应用的合理生命周期，将所建系统的运行维护管理方案及合理生命周期内所需备品备件纳入设计内容，落实运行维护经费和组织方式，强化日常管理，保障水务信息系统建得成、用得好、可持续。5.2应用系统建设模式智慧水务的核心体现在应用层面，应用系统建设将以现有系统整