一種城鎮智慧水務體系結構

王衛峰　湯強

摘要：在以推動實現水務現代化為目標的前提下，圍繞水務現代化建設，結合智慧城市的建設背景，明確智慧水務的基本內涵與和新特征，提出了一個包含水務監測體系、水務控制體系、水務數據中心、水務應用體系的一種城鎮智慧水務體系結構，分析了其建設思路，闡述了智慧水務的發展戰略以及實施途徑。

關鍵詞：智慧水務；體系結構；發展戰略；實施途徑

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）24-0169-03

One Wisdom Water Resources Architecture of Town

WANG Wei-feng1， TANG Qiang2

（1.Shihezi ZeZhong Water Supply Limited， Shihezi 832000， China；2. School of Economics and Management， Xidian University， Xian 710071， China）

Abstract： Under the objective of modernise water resources，surrounding the construction of modernise water resources，considering the constructionof wisdom city，expliciting the basic connotation and new features of wisdom water resources， raising a kind of wisdom water resources system structure of town which contains monitoring system， control system， data center， application system and analyzing the way of the construction of each system. Then，stating the development strategy and implement way of wisdom Water resources.

Key words： wisdom water resources； architecture； development strategy； implement way

1 概述

隨著人口數量與資源之間的矛盾日益加劇，而且多數地區均開始出現嚴重的水資源短缺和水環境污染的問題，再加上現代化、信息化進程還遠未完成，社會的發展與進步也越來越受到水資源問題的制約。許多國家都在試圖回歸人文、綠色發展的道路，例如阿姆斯特丹、首爾等一系列城市。而由于智慧城市、智慧地球的提出，智慧水務的概念也應運而生，并且在水務管理方面不斷地探索實踐。

在國內，很多城市已經相繼開展了智慧水務的建設。例如江蘇省無錫市實施的“感知太湖、智慧水利”項目，以物聯網技術為輔導，對太湖水質、藍藻、湖泛等一系列問題進行智能處理，可實現對運輸車船等的智能調度以及對藍藻的智能打撈，有效提升了藍藻打撈、太湖治理的效率，無錫也因此成為全國水生態系統的典范。上海市提出了以應用為核心、需求為導向，緊緊圍繞“環境、資源、安全”三位一體治水思路及上?！八膫€中心”建設來開展水務信息化建設，以此來建立一個更加智能的“智慧水網”，并且迎合“智慧城市”的概念，充分發揮體制改革的長處，推進業務網絡化、智能化，使水務管理更加精細化，使服務更加快速、便捷。深圳水務按照“效益水務、民生水務、安全水務、低碳水務”總體目標，堅持“統一管理、統一建設、統一標準、統一規劃”的要求，統籌規劃信息化水務建設，從平臺共享、數據開放以及網絡建設等方面出發，積極推動智慧水務的發展。

國外在智慧水務方面，也開展了不斷的實踐。IBM在提出“智慧地球”[1]概念之后，在智慧水務方面進行了比較深入的探討。IBM 將智慧水資源管理細分為圖1所示三個步驟。

基于此，IBM也進行了實踐。IBM 公司為了使哥倫比亞水務局的管理水務基礎架構具有前瞻性，能夠預先發現問題，把原來的被動響應問題變成了主動的預測， 并實現預先維護和優化流程，以延長設備使用時間，哥倫比亞水務局創建了一套系統，主要是進行智慧水資源的數據分析。后來IBM在美國加利福尼亞州的索諾瑪地區，為了滿足當地葡萄種植業對水資源環境的特殊要求，IBM 公司為此開發了一套具有多組織數據共享，可視化方式統一展示管網、事件和預警信息，可視化的管網和設備以及信息發布等眾多功能的智慧水資源管理系統，從而實現了實時采集、及時發現問題、梳理管網順序、優化調度以及跨部門的共享和促進協同。

2 智慧水務的體系結構

智慧水務的本質可以理解為，把信息技術與水務的管理相結合，整合多方面的資源，建立起平臺共享、數據開放，并且跨行業協調管理，社會各界多方位參與，使水務管理變得智慧化、綜合化，從而使城市水務進行規劃變得更加精細、動態、靈活、高效，達到“智慧水務”的狀態[2]。

2.1 智慧水務總體體系結構

根據信息技術的發展，以及為了迎合“智慧地球”的概念，可以將智慧水務的體系結構劃分為一下幾個方面，如圖2所示：

監測體系、控制體系、數據資源體系以及應用體系，這四個體系相互支撐共同構成了智慧水務的體系結構。

2.2 智慧水務監測體系

監測體系主要應該包含四個部分，包括防汛、水資源、水環境和水生態管理。和傳統的監測手段相比，智慧水務監測體系更應該借助科學技術的力量，例如利用一些新興技術，比如遙感、衛星、物聯網等，建立起智能的感知體系，以此來確保信息的互通和資源的共享，形成一體化的立體智能監測體系。

2.3 智慧水務控制體系

控制體系包含洪水、水源、供水、排水、生態河湖五類控制體系，涉及面比較廣，需要多方面考慮。例如洪水，應該考慮一些主要的河流干道，；對于水源的控制，要實現相互補充，統一配置的理念，南水北調的工程就是一個體現；供水控制體系主要是指城市內部的供水控制體系，不僅與水源的控制息息相關也與排水系統息息相關。排水控制體系主要是針對城市污水的排放收集管制和處理體系，使其不要污染環境，可以多循環利用。生態河湖控制體系主要包含主要的生態廊道和一些比較典型的流域的管制。

2.4 智慧水務數據中心

水務數據中心的建立，對于實現智慧水務尤為重要，也是非常關鍵的一步，通過采用元數據庫來結合數據資源目錄的方式實現數據的標準化管理，并在現有綜合庫的基礎上建設數據倉庫，為分析、統計、決策等過程，來為智慧水務平臺提供必要的數據支撐。建設水務信息的基礎數據平臺，形成形式多樣、使用靈活方便快捷的資源共享服務系統，建立“一張圖，一個庫，一個平臺”的理念。而我們把水務數據中心的建立分為兩部分，資源體系建立和功能結構的實現。

2.4.1 智慧水務數據中心資源體系

如圖3所示，本文把水務數據資源的數據類型劃分為屬性數據和空間數據兩類數據。屬性數據又可以分為結構數據和多媒體數據兩類數據。結構數據是整個智慧水務數據資源的主體，它又可以分為監測、基礎和業務等數據，這主要是依據更新頻率的不同。這一套數據體系涵蓋量非常全面，借此能夠構建一套比較完整高效的水務數據資源體系。

2.4.2 智慧水務數據中心功能體系

圖4智慧水務功能體系應考慮日常狀態下和應急狀態下兩種情況，建立起來的智能服務系統是以資源體系為基本構建起來，包括智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預警、智能調度、智能處置和智能控制七個循環階段來進行，監管著防洪管理、水資源管理、水生態管理和水環境管理。

2.5 智慧水務應用體系

應用體系主要是面向公眾、政府以及業務部門，強調的是服務對象，在智能水務底層結構建立完備之際，如何來與有關的服務對象進行打交道，這是應用體系需要解決的事情。這其中就需要三方面的相互配合，最直接的服務對象當然是公眾，他們是享受服務的主體，他們的反映直接反饋著智能水務體系建立的良好與否，智能服務平臺包含智能水務服務的各個方面，有智能水表、出行服務、繳費服務等一系列與生活息息相關的事情。而政府部門負責的則是智能水務管理平臺，起的作用就是管理與調控，及時響應需求與問題，保證智能水務體系的正常運轉，這其中包括建管、支持、審批等一系列的舉措。而業務部門是直接與水資源打交道的相關部門，他們主要是對水資源的管理和調配工作，包括水資源管理、水生態管理以及水環境管理等方面。

經過上面的探討，本文構建了一個智能水務的體系，包含水資源體系、控制體系、監管體系以及應用體系四大版塊，這四大版塊的相互協調，形成了一個完備的智能水務體系結構。

3 智慧水務的發展戰略與實施途徑

3.1 智慧水務的發展戰略

智慧水務，在當今信息時代的背景下，既具有了科學發展水資源管理的新模式的色彩，也是水務管理現代化發展的新目標。智慧水務必須依靠而且要協調政府管理部門、水供應商、市民的多方的共同參與，利用新興的技術來對水資源的管理實現控制更自動、服務更主動、感知更全面、管理更協調、決策更科學。本文認為智慧水務的發展戰略應該有以下幾點：

1）轉變觀念。時代的發展，水務的管理急需科學化決策、科學化應對水突發事件；智慧水務迎合了智慧城市、智慧地球的概念，引領水務管理，充分發揮智慧水務的優勢。

2）領域協同。圍繞社會公眾，能夠迎合社會公眾需求，利用移動終端和互聯網技術來實現為市民一站式涉水業務的服務，并且加強提高水務服務水平。

3）服務融合。實現多領域協同，達到資源共享和業務協同，協調多部門共同實現信息共享、業務協同、決策支持，對所有的涉水事務應急管理提供支撐，為公眾提供更加溫馨、快捷的服務，例如及時告知水利益相關者及社會各界水務的實施狀況等一些即時信息。

4）公眾參與。以平臺共享和數據開放為宗旨，來實現公眾參與、水供應商、管理部門三者的供應，讓智慧水務的發展融入集體的力量，這樣才能構建起一個更加協調、智能的智能水務體系。更重要的是，公眾參與的模式，大大地減少了管理部門的成本，而且同時這也能夠讓公眾享受到高質量、多樣化的服務。

智慧水務的發展戰略主要包含轉變觀念、領域協同、服務融合、公眾參與四個方面，按照這樣的戰略進行，才回推動智慧水務的發展。

3.2 實施途徑

1）統一原則

制定標準與規范，使工作更具有協調性，對問題處理的相關辦法要逐步健全，并且采取有效處理措施，在一些關鍵技術上統一標準、框架，確保水務信息的互相聯通，不斷加強水資源的公用、共享，并且不斷的整合各類水資源信息，充分發揮各種資源的作用和功能。建立起多個統一的原則，例如統計口徑統一、技術標準統一、測量方法統一、共享程度統一，同一個云數據中心，同一個傳輸網絡等各種統一的原則。

2）資源共享

以資源共享的為宗旨，來對信息基礎設施進行建設和應用，特別是要以水務數據中心建為依托基礎，在此之上來建立信息交換平臺，需要聯合水務部門，氣象、國土、環保等各個來實現數據、服務等各方面資源的共享， 使防汛抗旱、水資源、水環境、水生態等涉水業務信息能夠更加及時、準確、完整地傳遞，進而來提高水資源綜合管理能力。實現資源的共享要滿足一下三個條件：第一，水務系統內部信息資源最大程度地共享；第二，社會公眾能夠最大程度地接觸公共信息；第三，實現資源優化配置、互相聯通的信息、公開透明的政務，最大化的促進信息基礎設施和應用的建設。

3）信息技術結合管理模式

物聯網、云計算等的，為智慧水務的建設需要結合現代信息技術，例如物聯網、云計算等高速發展的技術，利用這些先進的技術才能最大化的促進智慧水務的建設，使一些原本不可能的事情變為可能。例如感知內容全覆蓋、采集信息全掌握、傳輸時間全天候、應用貫穿全過程。利用信息技術能使水務進行規劃、設計和管理變得更為精細化和智能化，不僅改善了人類社會與自然的關系，而且改進了水務部門與政府、水供應商和社會公眾之間的協調方式，提高了水資源管理和利用的明確性、高效性、靈活性和有效性

4 結語

智慧水務建設是水務發展的必要途徑，它不但迎合了“智慧地球、智慧城市”的觀念，而且也意味著水務管理的變革，推動了水資源科學發展的新模式的興起。城鎮智慧水務建設是智慧水務建設的基礎，我們要向在此方面取得更好的進展，必須要在廣泛借鑒國內外成功經驗基礎上，從我國水利發展的實際情況出發， 牢牢把握住各項關鍵因素，以信息技術結合實際環境明確智慧的指導智慧水務發展的正確進行。本文從智慧水務的體系結構以及發展戰略和實施途徑闡述了一種城市智慧水務的構想，在今后的研究中要具體到重點研究智慧水務實施的方案等。

參考文獻：

[1] 張永民. 解讀智慧地球與智慧城市[J]. 中國信息界，2010（10）：23-29.

[2] 北京市水務局. 北京市智慧水務頂層設計[S].北京：北京市水務局，2013.