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1、 智 慧 水 利 白 皮 书 创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)中通服咨询设计研究院有限公司 智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)I 前 言 党的十九大制定了面向新时代的发展蓝图,提出要建设网络强国、数字中国、智慧社会,把智慧社会作为建设创新型国家的重要内容,把加强水利建设摆在基础设施网络建设的首位。2018 年中央一号文件明确提出实施智慧农业林业水利工程,推进物联网试验示范和遥感技术应用。2019 年 1 月,鄂竟平部长在全国水利工作会议上明确提出“水利工程补短板、水利行业强监管”水利改革发展总基调,要求尽快补齐信息化短板,在水利信息化建设上提档升级,做好水利业务需求分
2、析,抓好智慧水利顶层设计,构建安全实用、智慧高效的水利信息大系统,实现以水利信息化驱动水利现代化。2021 年 1 月,鄂竟平部长在全国水利工作会议上强调要全面落实党的十九届五中全会精神,科学谋划“十四五”水利改革发展战略布局,明确提出要“充分运用物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术,加快智慧水利建设。推进水利工程和新型基础设施建设相融合,加快水利工程智慧化、国家水网智能化,建设国家水网大数据中心和调度中心,加强数字流域建设。”2021 年 3 月发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要提到加快数字化发展建设数字中国,在数字化应用场景专项列
3、出要构建智慧水利体系,以流域为单元提升水情测报和智能调度能力。智慧水利是智慧社会的重要组成部分,是新时代水利信息化发展的更高阶段,是落实水利十大业务需求分析、补短板和强监管的重要抓手,是水利业务流程优化再造的驱动引擎、水利工作模式创新的技术支撑,也是推进水利治理体系和治理能力现代化的客观要求。本报告从智慧水利的定义与内涵特征入手,结合国内的优秀实践案例分析智慧水利的发展概况、当前面临的机遇与挑战;围绕新时期智慧水利总体框架,提出新时期智慧水利五大重点建设内容、发展策略及推进步骤,为国内智慧水利规划、建设、管理和服务提供创新思路和解决方案。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)II
4、目 录 1.智慧水利概念与发展.1 1.1 智慧水利概念与内涵.1 1.1.1 智慧水利定义.1 1.1.2 智慧水利内涵特征.1 1.2 智慧水利发展概况.3 1.2.1 水利信息化行业现状.3 1.2.2 已有基础.6 1.2.3 典型应用场景.9 1.3 智慧水利助推水利现代化.13 1.3.1 推进水利现代化建设,支撑新时代经济社会健康发展.14 1.3.2 提高水利工程设施效能,提升水利建设综合价值.14 1.3.3 应用新一代先进技术,推动水利科技全面创新.15 2.智慧水利面临的机遇与挑战.16 2.1 智慧水利面临的问题.16 2.1.1 透彻感知不够.16 2.1.2 信息基
5、础设施不强.16 2.1.3 信息资源开发利用不够.17 2.1.4 应用覆盖面和智能化水平不高.17 2.1.5 网络安全防护能力不足.18 2.1.6 保障体系建设不够健全.18 智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)III 2.2 智慧水利成长新机遇.19 2.2.1 新基建助力智慧水利加速升级.19 2.2.2 新政策推进智慧水利全面建设.21 3.新时期智慧水利总体框架.23 3.1 智慧水利建设原则.23 3.2 智慧水利总体框架.24 4.新时期智慧水利实施建议.28 4.1 新时期智慧水利重点建设内容.28 4.1.1 构建“天空地”一体化水利感知网.28 4.1.
6、2 完善“点线面”专业化水利信息网.31 4.1.3 建设“存算断”数字化水利智慧脑.34 4.1.4 落实水利工程全生命周期建管理念.41 4.1.5 提升网络安全威胁预警和应急处置能力.43 4.2 新时期智慧水利建设建议与展望.44 4.2.1 发展策略.44 4.2.2 推进步骤.45 4.2.3 愿景展望.48 智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)1 1.智慧水利概念与发展 1.1智慧水利概念与内涵 1.1.1 智慧水利定义 智慧水利是应用云计算、物联网、大数据、移动互联网和人工智能等新一代信息技术,对水利对象及水利活动进行透彻感知、全面互联、智能应用、泛在服务、信息共
7、享,促进水利规划、工程建设、运行管理和社会服务的智慧化,驱动水治理体系和治理能力现代化的新理念和新模式。1.1.2 智慧水利内涵特征(1)信息是智慧水利的基础 系统地、整体地、多类型地获取信息,以及信息获取之后的存储、汇集、评价、校正和融合对智慧水利目标的实现至关重要。1)信息多元性 智慧水利涉及领域广泛,应用目标多元,其所需信息也复杂和多样,涉及水利对象的信息有河流水系、湖泊、水利工程等;水利信息时间跨度涵盖过去、现在以及未来气候模式等;信息来源有地基水利要素站网监测,以及空基天基遥测数据;包含业务属性的信息有建设、运行、维护和服务信息;信息存储格式也多种多样,如图像、数字、音频和视频等。2
8、)感知完整性 为全面、系统、准确地收集水利信息,一是需要扩大感知及监测范围,即充实水文、水质、地下水位、水环境监测站网,加快水文现代化建设步伐,以扩大智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)2 江河湖泊水系的监测范围;补齐和提升大中小型水库、长江与黄河等流域下游险工险段堤防、重点水闸、下游有村庄或重要设施的骨干淤地坝等水利工程安全及运行监测设施,扩大水利工程设施的监测范围;全面提升水资源、水环境、水生态、水灾害、工程运行等水利核心业务管理活动中的重要事件、行为和现象的动态感知能力,以提升水利管理活动的动态感知能力。二是提升立体感知的智能水平,通过卫星、雷达、无人机、遥控船等新型遥感监
9、测手段,以及高清视频监控的应用,大力提升水文测报自动化和智能化水平,实现对江河湖泊、水利工程、管理活动的动态感知。3)信息汇集 智慧水利通过综合数据汇聚与支撑平台(实时立体监测、遥感信息分析、历史数据分析、视频等)进行多源、多种类数据信息的汇集、整合。在水利部、流域和省区分别建立三级感知数据汇集平台,统一接收遥感影像,根据不同的应用需求进行图像处理、信息提取、图像解译和数据分析,建立遥感接收处理服务平台。建立三级级联、多级应用的水利视频集控体系,并与现有水利视频会议系统整合,实现全国水利视频联网。4)信息融合 建立多源和多尺度信息体系。即不同传感器、不同时空尺度的信息进行融合。数据融合最早被应
10、用于军事领域,现在数据融合的应用领域更加广泛,如多源影像复合、机器人和智能仪器系统、图像分析与理解、目标检测与跟踪、自动识别等等。在遥感领域,数据融合属于一种属性融合,它是将同一地区的多源遥感影像数据加以智能化合成,产生比单一信息源更精确、更完全、更可靠的估计和判断。相对于单源遥感影像数据,多源遥感影像数据所提供的信息具有冗余性、互智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)3 补性、合作性和信息分层的结构性等特点。其实质就是在统一地理坐标系中将对同一目标检测的多幅遥感图像数据采用一定的算法,生成一幅新的、更能有效表示该目标的图像信息。(2)知识是智慧水利的核心 智慧水利中的多元信息不仅
11、包含数据,还隐含着丰富的规律和知识,数据中的规律与知识并不能直接观测得出,需要深度的挖掘与分析。智慧水利的知识包括水文物理规律、降水径流等转化关系、水文气象要素预测预报,以及流域水文、水动力学、水环境等模型等。由于水利信息庞大而复杂的特性,难以有效集成与管理、难以自动化处理与分析。深刻理解与分析大数据中蕴含的规律和知识,需要全面认识、理解客观事物并运用知识、经验等解决实际问题。除了传统的数理统计等方法外,大数据挖掘和人工智能等信息技术是获取智慧水利知识的重要方法和手段。(3)能力提升是智慧水利的目标 智慧水利的建设目的是提升业务水平和管理能力,包括对水文属性多方面的感知能力,对水文现象、水资源
12、关系范式合理性的辨析能力,对现实中的气象水文现象的模拟能力,对未来气候模式、经济社会模式下的预测能力以及综合智慧水利各方面信息应对实际问题的决策支持能力等。当前智慧水利亟需提升的方向主要包括:流域水模拟和预测预报、水工程安全分析和科学调度、水行政智能管理应用和水信息智能服务应用等。1.2智慧水利发展概况 1.2.1 水利信息化行业现状 智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)4 (1)行业产业链情况 水利信息化行业的上游为计算机及辅助产品、网络设备、系统软件行业,下游为水利行业。产业链上游状况及其影响:上游行业的产品质量会影响本行业的解决方案和服务的质量,上游产品的价格变动也会对本行
13、业的价格产生联动影响。随着电子类产品性能的不断升级,将推动本行业解决方案和服务持续完善。但上游行业当前处于激烈的竞争状态中,产品价格总体下滑趋势明显,从而降低了本行业的采购成本。产业链下游状况及其影响:对于水利行业,由于我国水安全问题依然突出,国家对我国水利建设高度重视,投资规模也逐年扩大,而制约我国水利行业发展的因素当中,至关重要的一点就是行业信息化建设。也就是说,在未来的水利行业发展前景当中,信息化技术的发展将成为衡量水利行业发展程度的主要标准,随着信息化技术在水利行业应用当中不断的深入和扩展,它的提高和完善必将直接影响到水利行业的发展趋势。(2)目标客户 从业务主体来看,水利活动的业务主
14、体主要包括各级党政机关、水行政主管部门、有关部门、水利单位和社会公众等,各级党政机关包括党中央国务院、地方党委政府,各级水行政主管部门包括水利部、流域管理机构、地方水行政主管部门,有关管理部门包括国务院和地方有关部门及单位等,水利单位主要包括从事水利勘测、规划、设计、施工、科研和管理等工作的事业、企业、社会团体、乡镇水利管理单位等,社会公众包括团体和个人。水利行业是政府主导投资的行业。水利信息化行业的目标客户主要包括多个智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)5 在机构改革后拥有涉水业务的部门,包括水利部、应急管理部、农村农业部、住建部、生态环境部等。其中,水利部的业务分工包括水资源
15、保护、水灾害防御、水工程运行、水生态修复、水监督支撑、水运行管理、水公共服务、城市水务,应急管理部的业务分工包括防汛抗旱、应急调度、应急会商,农村农业部的业务分工包括农田灌溉、农业节水、高标农田、美丽乡村,住建部的业务分工包括水安全保障、水生态修复、城市管网、城市排涝,生态环境部的业务分工包括污水处理、水质管理、水环境治理。因此,在水资源开发利用、水利工程建设及运行、水土流失管控、城乡供水等具体业务逻辑中,以及与具体任务协同并衍生的节水型社会建设、美丽河湖共治、区域联合调度,是需要水利部、生态环境部、住建部、应急管理部、自然资源部、国家气象局、工信部、农村农业部等多部委进行跨部委协同实现的,横
16、跨了水资源、水生态、水环境、水灾害等几大业务领域。总体来说,在水利信息化行业,目标客户呈现跨部门、跨业务领域、跨行业的特征。(3)行业主要参与者 水利信息化行业的主要参与者可分为四类,分别是设备制造商、系统集成商、基础软件开发商、定制软件开发商。设备制造商提供行业专用的信息采集与传输用硬件设备,系统集成商依照客户的标准及要求对设备进行整合。由于我国幅员辽阔,各地自然环境和地理形态差异巨大,使得水利信息行业软件难以标准化,故由基础软件开发商提供诸如 GIS 模块或三维模拟系统等基础软件模块,定制软件开发商直接面对行业最终客户,根据客户需求在基础模块基础上进行定制开发。智慧水利创新融合驱动水利治理
17、能力现代化(2021)6 由于水利信息化产品的研发、设计,需要与具体行业的特定应用环境紧密结合,进入这一行业的信息技术单位一般需具备相关专业背景。因此,在水利工程控制领域有一定研发基础的科研单位、高等院校等成为该领域产品的主要研发和生产单位。最明显的特征是,由于历史上投资及管理体制原因,以及产业政策支持、行业准入和自身的产品和技术积累等优势,国有的水利水电科研院所及其转制的国有企业在国内上述产品领域处于相对垄断地位。不过,多年来,基于信息技术产业升级以及行业信息化需求不断增加的背景,客户领域市场化程度不断提高,不少民营科技企业依靠技术升级、产品创新和良好的服务等优势,也加入了该领域的竞争行列,
18、并逐步占领一席之地。1.2.2 已有基础 水利信息化管理日益强化。据水利部统计,截至 2018 年底流域管理机构和省级水行政主管部门全部成立了网信领导小组(或信息化工作领导小组)及其办公室,信息化从业人员达到 5200 多人。在制度建设方面,水利部先后出台了 水利部信息化建设与管理办法 关于进一步加强水利信息化建设与管理的指导意见等文件,进一步规范水利信息化建设与管理工作。在水利信息化投资方面,2018 年全国省级以上水利部门主持在建的信息化项目计划投资总额超过 56 亿元,落实的年度运行保障经费总额超过 4 亿元。规划与技术体系逐渐完善。从“十一五”开始,水利信息化发展五年规划成为全国水利改
19、革发展五年规划的专项规划之一,均对全国水利信息化进行统筹安排。水利部相继印发水利信息化顶层设计 水利信息化资源整合共享顶层设计水利网络安全顶层设计等指导性文件。在顶层设计架构下,通过完善水利信息化标准体系,解决技术层面的共享协同问题;通过制定项目建设与管理办法,智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)7 解决共享协同的体制机制问题。此外,还出台了防汛抗旱、水资源管理、水土保持、水利电子政务、水利数据中心等方面的建设技术要求,指导各层级项目建设。以上措施对促进互联互通、资源共享、业务协同发挥了重要作用。信息基础设施不断增强。通过国家防汛抗旱指挥系统工程、国家水资源监控能力建设、国家地下
20、水监测工程等重点项目建设,我国水利信息化基础设施初具规模。据水利部统计,截至 2018 年底全国省级以上水利部门各类信息采集点达45 万处,采集内容大幅度扩展、先进技术得到应用,立体化水利综合信息采集体系初步构建;在水利电子政务外网建设方面,水利部机关与所有部署单位、省级水行政主管部门实现了全联通,流域管理机构与其直属单位和下属单位实现了全联通,省级水行政主管部门与其地市级水行政主管部门实现全联通,与区县级水行政主管部门联通率达到 86.48%;在通信保障方面,全国县级以上水利部门共配备各类卫星设备 3800 多台(套),北斗卫星短报文传输报汛站达 6500 多个;在计算存储方面,初步建成了水
21、利部基础设施云,构建了本地异地的水利数据灾备总体布局;在水利视频会议系统方面,建立了覆盖 7 个流域管理机构、32 个省级、341 个地市级、2463 个区县级水利部门的水利视频会商系统。信息资源开发利用不断深化。自 2015 年水利部印发水利信息化资源整合共享顶层设计以来,按照“整合已建、统筹在建、规范新建”的思路大力推进资源整合共享工作。水利部以水信息基础平台建设为抓手,创建水利数据模型对水利数据进行统一组织管理,以日常管理面对的水利和涉水对象作为主线,对分散信息进行汇集、组织和关联,并按照“统一数据模型”“统一数据目录”构建了水利信息资源体系。业务应用全面推进。在水利信息化重点工程的带动
22、下,业务应用从办公自动智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)8 化、洪水、干旱、水资源管理等重点领域向全面支撑业务工作推进。国家防汛抗旱指挥系统二期主体工程基本完成,构建了覆盖我国大江大河、主要支流和重点防洪区的信息收集、预测预报、防洪调度体系以及旱情信息报送体系。国家水资源监控能力建设项目基本建立了支撑最严格水资源管理的三大监控体系和三级信息平台。全国水土保持管理信息系统构建了由水利部监测中心、流域监测中心站、省级监测总站、地市监测分站、监测点组成的监测体系以及支撑监测、监督、治理的业务应用系统。水利财务管理、河长制湖长制管理、农村水利管理、水利工程建设与管理、水利安全生产监督管
23、理等重要信息系统也先后投入运行。新技术与业务融合初见成效。水利部搭建了基础设施云,实现计算、存储资源的池化管理和按需弹性服务,支撑了国家防汛抗旱指挥系统、国家水资源监控能力建设、水利财务管理信息系统等项目建设。太湖局利用水文、气象和卫星遥感等信息和模型对湖区水域岸线和蓝藻进行监测提升了引江济太调度等工作的预判性。浙江水利部门在舟山应用大数据技术,通过通信部门提供的手机实时位置信息,及时掌握台风防御区的人员动态情况,并结合气象部门的台风路径、影响范围等信息进行分析后,自动通过短信等方式最大范围地发布预警和提醒信息,为科学决策和有效指导人员避险、财产保护等提供有力支撑。无锡水利部门利用物联网技术,
24、对太湖水质、蓝藻、湖泛等进行智能感知,实现蓝藻打捞、运输车船智能调度,提升了太湖治理的科学水平。区域智慧水利先行先试积极探索。浙江省政府在台州市开展的智慧水务试点工作已初具成效。上海市实施了“互联网+”智能防汛。广东省水利厅出台了广东省“互联网+现代水利”行动计划。江西省水利厅出台了江西省智慧水利建设行动计划,并依托智慧抚河信息化工程等项目建设积极开展智慧水利建设。宁智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)9 夏回族自治区水利厅启动了“互联网+水利”行动。各地河长制湖长制管理工作中综合运用遥感、移动互联网、云技术、大数据支撑河长湖长开展工作。1.2.3 典型应用场景(1)水利监督业务
25、典型应用 黄委水政执法巡查监控系统(黄河流域)。基于 WebGIS、物联网、数据分析、GNSS 定位、移动通信、视频压缩传输等技术,构建了黄河河道执法巡查监控信息网,覆盖了黄委水政监察总队与直属总队、支队、大队四级执法巡查监控范围。该系统实现了河道巡查过程中轨迹实时记录与显示、照片和视频等现场证据信息采集与上传、实时音视频连线及应急会商环境搭建、巡查登记填报、巡查信息查询统计等功能,取证信息作为水事违法案件处置及执法专项检查监督等工作的证据依据。该系统旨在规范黄委水政监察人员的执法巡查行为,为及时处置违法水事活动、执法关口前移、减少违规违法事件发生率提供技术保障,为突发水事活动应急响应提供强有
26、力的技术支撑,提高了黄河河道管理范围内水事活动地监管能力。黄河流域水利督查工作平台。按照统一标准、联合开发,统一管理、分级运行,统一平台、分布应用,统一框架、业务协同的原则,通过遥感、物联网、大数据、移动应用等技术手段,在水利部督查平台总体框架下定制开发,实现监督信息委内共享和监督工作的集中统一协调,为流域监管工作提供支撑。在前期开发成果的基础上,按照水利部监督司和黄委监督局的要求对上海品茶和数字看板进行了优化,同时对水利监督工作平台的流域节点功能进行了重新定制,初步形成流域督查工作平台通用模板。已完成长江流域、淮河流域、海河流域、珠江流域、松花江流域、太湖流域的通用功能定制工作,为水利督查工作平
27、台的流域级推广智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)10 奠定基础。福建省水利综合监管技术及应用。构建以福建省水利数据中心、水利一张图、水利综合业务平台为底座,以水利监管平台、河湖长制管理信息平台、水土保持信息系统、水库运行管理平台等业务系统为支撑的水利“3+N”综合监管体系。在水利督查、河湖管理、水土保持、水库运管等四个重点业务数字化监管方面取得突破,初步形成水利行业一体化监督、河湖卫星遥感“四乱”监测及闭环处置、水土保持“天地一体化”区域和项目监管、中小水库安全标准化巡查管理等福建省水利综合监管技术及应用成果。目前,已完成 2020 年前三季度河湖“四乱”卫星遥感解析及处置;完
28、成全省 16000 个水保扰动图斑现场核查;并开展共 6 期 12 类水利工程安全问题督查稽察工作,督查对象 3908 个、发现问题 11357 项。(2)水利工程安全运行业务典型应用 水库群联合调度(长江流域预报调度一体化系统)。研发的开放松散耦合式流域预报调度一体化系统,成功应用于长江流域巨型水库群,在国内率先实现了预报调度一体化,极大地提高预报调度时效性。目前,该系统汇集了流域 3 万余水雨情站点信息,扩充预报调度计算节点至近 1000 个,制作长江流域主要断面预报及调度方案的时间由原来的 3 小时以上缩减至 1 小时左右,可准确预报 120小时内水位流量。在 2020 年流域性洪水期间
29、,基于该系统准确的预报及调度分析,长江流域 41 座水库实施库群联合调度,拦蓄洪水约 490 亿立方米,降低长江干流川渝河段洪峰水位 2.9 米3.3 米,降低中下游干流宜昌至大通河段洪峰水位 0.3 米4 米,避免宜昌至石首河段水位超保证,缩短中下游干流超警时间8 至 22 天,发挥了巨大的防洪减灾效益。深圳市智慧水库管理系统。通过大坝安全监测及安全诊断分析模型,实时分智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)11 析在线监测、现场检查等数据,定量诊断工程安全状况,及时预测预警、洞察工程安全问题;通过入库洪水预测预报模型,及时预测洪水产汇流情况,为防洪调度决策提供数据依据;通过无人船
30、+5G 应用实现库区水质动态监测,辅以水质评价模型,满足全库水质实时监控与评价的要求;通过全面梳理西丽水库水质潜在污染源,构建水污染动力模型,实时预测污染源在水库中的扩散情况,为应对水污染突发事件应急决策提供支持;通过关键节点及库区无人船搭载摄像头,依托视频 AI 识别技术,实现库区安全智能识别全覆盖,将传统库区安防的“人防”转变为“技防”,为水库的全域管理保驾护航;通过将 BIM+GIS+IoT 技术与水库运行信息深度融合,打造水库运行全局“一张图”,实现工程安全、设备状态、实时告警、闸门工况、水情水质等信息全面掌控和及时预警。(3)基层防汛典型应用场景 钱塘江流域防洪减灾数字化平台。运用新
31、一代信息技术,汇聚流域治理各类要素,构建数字化流域模型,实现流域范围内信息要素与业务实时互动和创新协同智能应用,推动钱塘江流域治理体系和能力现代化。平台先后在兰溪市防汛实战演练、钱塘江流域防御超标准洪水实战化演练等演练中检验成效。平台在今年浙江省的“长梅”防御,尤其是新安江洪水防御实战中发挥重要作用,各项功能模块全面应用,数字赋能省防指指挥决策,支撑省市县参谋建议、预报预警和管理服务,实现新安江水库削峰率达 67%,减淹面积 123.8 平方公里,减少受灾人口45 万,实现人员零伤亡,全力实现了防灾减灾效益最大化,得到了浙江省委省政府主要领导的肯定和水利部的全国通报表扬。(4)水利工程建设典型
32、应用场景 浙江省水利工程建设管理数字化应用。该成果是浙江省水管理平台的“智慧智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)12 水利”先行先试任务之一,分为工程管理、建设市场和政府监管等贯通省市县三级的三大功能模块。工程管理提供对水利工程建设的前期、开工、进度、资金、质量、安全、验收及合同履约等环节全生命周期管理,初步实现“建管资源一体化”。建设市场提供对市场主体基本信息及良好行为信息的管理及动态发布,初步实现“成果应用可视化”。政府监管提供工程建设相关的法律法规、风险点的管理及监督检查工作,初步实现“分析评价动态化”。通过平台整合技术,解决了重复建设、信息孤岛难题;通过项目一码管理,解决
33、了数出多源、标准不一难题;通过市场信用监管,解决了信息不全、信息不准难题。(5)水土流失业务典型应用场景 贵州省生产建设项目水土保持“天地一体化”监管技术。采用遥感、大数据等信息技术,对生产建设活动中水土流失实施高频次、全覆盖监管,对重点项目实施全过程监管,高效掌控建设项目水土保持状况,同步构建基于信息系统支撑的“发现监管查处考核”的协同业务模式,对违法违规项目依法严格查处,切实推进全省水土保持行业“强监管”,有效控制人为水土流失。已全面应用于贵州省各级水行政主管部门,解决了长期以来水土保持监管底数不清的问题,全省 3.7万余个在建项目全部纳入监管。通过信息化手段实现全域、精准、高效监控水土流
34、失,每年节约监管成本超过 1000 万元。通过“天地一体化”监管发现查处一批违法违规项目,提升社会公众水土保持法治意识,促进生产建设项目水土保持治理年投入资金超过 50 亿元。(6)江河湖泊业务典型应用场景 苏州城市河湖智慧监管系统。苏州城市河湖智慧监管系统是“智水苏州”的组成之一,平台以河湖长制管理为抓手,实现一河一长、一河一策、定期巡检管理智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)13 机制,利用人工智能视频分析技术,引入视频监控、无人机巡检手段,辅助河长高效治河治湖。目前,系统通过人工智能视频分析技术的应用,已实现了对平江河、齐门河等十余条河流的漂浮物及不文明行为的监测,有效降低
35、了城市居民不文明行为发生的频率,提升了河湖的水环境质量;通过无人机自动巡河技术的应用,提升了河湖广域监管手段,提高了河湖监管的效率;通过对河湖长制平台的升级,建立规范科学的河湖事件处理机制,有效的提升了苏州市河湖长制工作执行效率。(7)城乡供排水业务典型应用场景 深圳市智慧排水管理系统。基于在线监测系统的管网运行状态展示功能,辅助排水管网的运维和管理;基于管网系统水文水力模型的管网改造评估功能,进行现状与改造方案在不同降雨工况下的排水能力、内涝情况等对比分析,有助于评估改造效果;基于监测数据与数学模型的入渗入流分析与管网淤积分析功能,对入流入渗调查点进行优先级排序,辅助找出管网渗漏点和缺陷点,
36、优化现场调查方案,节约人力和物力成本。并对不同淤积程度管道进行评级分类,指导运维部门的日常管网清淤工作;基于地理信息分析的排水管网分析功能,对排水管网的流向、连通性、上游追踪、结构性缺陷、功能性缺陷、倒流、错乱接等方面进行分析,为日常污染排查、管网运维、现场核查及维修提供支撑;通过对排水户的资料数据、过程监管数据的多维度统计分析,为排水行业监督管理提供信息化支撑。1.3智慧水利助推水利现代化 智慧水利是践行“网络强国、数字中国、智慧社会”理念的实际行动,是推动全面实施国家大数据战略的行业支撑。智慧水利是智慧社会的组成部分,是推进智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)14 新时代水利
37、现代化的重要举措,也是水利信息化的发展方向。1.3.1 推进水利现代化建设,支撑新时代经济社会健康发展 智慧水利是智慧社会的重要组成部分,是新时代水利信息化发展的更高阶段,是水利现代化的前提条件。水利现代化是现代农业建设不可或缺的首要条件,是经济社会发展不可替代的基础支撑,是生态环境改善不可分割的保障系统,具有很强的公益性、基础性、战略性。全面推进智慧水利建设,事关现代农业和新时代经济发展,事关防洪安全、供水安全、粮食安全,以及经济安全、生态安全和国家安全。智慧水利通过充分利用现代信息技术,深入开发和分析挖掘水利信息资源,实现水利信息采集、传输、存储、管理和服务的智能化,全面提升水利事业各项活
38、动的效率和效能,推动水利现代化进程,为新时代经济社会持续、协调、健康发展提供保障。1.3.2 提高水利工程设施效能,提升水利建设综合价值 智慧水利是水利信息化建设的更高阶段,是充分保障水利工程高质量建设和安全可靠运行的安全措施,能够为水利工程的全生命周期建设管理和安全与运行提供智能化的综合监管决策。防灾、减灾、保障水资源、保护生态文明等不能仅仅完全通过提高工程措施实现,数据的精度与准确,预测的及时与有效都需要推进智慧水利建设。同时,通过水监督、水资源、水生态、水环境、水灾害等智慧水利项目建设,全面支撑新时代水利改革发展和水利十大业务,提升防汛抗旱整体水平、提高水资源管理能力和水生态水环境保障能
39、力、减轻水土流失损失、增强民生水利保障能力、提高应急处理能力,提高水利业务应用智能化和决策科学化水平。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)15 1.3.3 应用新一代先进技术,推动水利科技全面创新 智慧水利建设将充分应用云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,构建机制体制人才资金等全方位的保障体系,有力推动水利科技全面创新。信息化是当今世界发展的趋势,也是衡量国家综合实力、国际竞争力和现代化程度的重要标志。充分利用现代信息技术,是水利科技和创新的重要手段,是解决水利信息资源整合和共享问题、信息深度开发和利用问题及决策支持方面各项问题的基础,是实现水利信息化的技术支撑。新
40、一代信息技术的应用在推进智慧水利建设的同时,必将推动科技的发展和全面创新,形成供行业推广应用的技术体系和科技产品。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)16 2.智慧水利面临的机遇与挑战 2.1 智慧水利面临的问题 水利信息化工作近些年虽取得了显著成效,智慧水利建设进行了积极探索,但水利行业总体还处于智慧水利起步阶段,与智慧社会建设的要求相比,与交通、电力、气象等行业智慧化进程相比,与推进国家水治理体系和治理能力现代化的需求相比,在以下几个方面都存在较大差距。2.1.1 透彻感知不够 感知覆盖范围和要素内容不全面。水文监测设施不足,水土保持监测站点在人口密集、人类活动频繁的地区布局
41、明显不足;在水库、堤防、中小型水闸缺乏监测;河湖管理对于排污、水生态、岸线开发利用、河道利用、涉水工程等监控设施不足。感知自动化智能化程度低。监测手段自动化成都不高,仅有部分河流湖泊、大中型水利工程开展了自动监测采集;新型传感设备、智能视频摄像头、定位和卫星无人机遥感等新技术应用未得到广泛应用;监测仍以单点信息采集为主,存在测不到、测不准、测不全等问题,缺乏点、线、面协同感知;应急监测装备能力低、应急监测手段缺乏。通信保障能力不足。现有感知通信网络覆盖不全、带宽不足、通信基础薄弱,物联网技术未得到广泛应用;应急通信装备和应急抢险通信保障能力严重不足。2.1.2 信息基础设施不强 水利业务网传输
42、能力不足。仅有部分省区的水利业务网通达到乡镇级水利单智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)17 位,工程管理单位联通率更低,导致水利信息系统无法实现“三级部署、多级应用”;水利业务网骨干网带宽低、多数仅 8Mbps,这些问题已经成为发展云计算、遥感影像传输、大数据处理、人工智能等技术应用的掣肘。云计算能力不足。在水利大数据管理和分析应用中设计大量非结构化数据,数据挖掘分析和大数据模型运算需要强大的并行计算能力,现有基础软硬件无法提供支撑。存储资源不够。现阶段水利行业不少业务应用出结构化数据外还需要大量非结构化数据的支撑,包括图片、图像、视频等,随着业务的持续开展,数据资源总量呈现快
43、速增长趋势。2.1.3 信息资源开发利用不够 内部整合不够。水利信息化普遍存在分散构建现象,造成建设成果“条块分割”“相互封闭”,无法实现信息资源的有效流动、基础设施的共享公用、业务应用的交互协同,严重制约信息资源整体化效益的发挥。外部共享不足。目前主要接入了防汛需要的部分气象数据、测绘部门的基础地理数据、部分工商部门注册的企业数据等,其他行业的相关数据还未能做到共享;对互联网数据的应用处于起步阶段,仅在水旱灾害防御等少量业务领域进行了一些尝试,未开展业务化运营。2.1.4 应用覆盖面和智能化水平不高 系统和业务融合不深入。节水、城乡供水等业务缺大信息系统支撑,抗旱、工程建设信息化水平总体偏低
44、,河湖长制、水利监督等业务信息系统支撑不足,水利工程安全运行、水资源开发利用等业务信息系统使用不足,洪水、水土流失智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)18 等业务智能化水平不高,水利业务系统整体支撑能力不足、应用效果不强。创新能力不足。水利信息化大多是对现有管理模式和流程的简单复制,难以做到流程优化再造、管理模式创新。前沿信息技术应用水平不高。高新信息技术的潜能尚未得到充分挖掘,水利业务应用系统主要以展示查询、统计分析、流程运转、信息服务等功能为主,大数据、人工智能、虚拟现实等技术尚未得到广泛应用,整体水平不能满足应用需要。智能便捷的公共服务欠缺。目前水利产品和服务多围绕供给侧和
45、管理需要,以公众的需求侧作为出发点的服务产品相对缺乏。2.1.5 网络安全防护能力不足 网络安全等级保护建设仍有欠缺。全国省级以上水利部门的应用系统约1400多个,通过测评 390 个,还有 70%以上系统未定级。信息系统尤其是工控系统安全防护体系不健全。安全防护水平不高,大型水利工程控制系统核心设备和软件大多存在安全隐患,尚未实现以国产化为主,且大部分工控系统设备老旧,安全风险高,网络安全体系无法满足新技术的发展需要,对云计算、大数据、物联网、移动互联网等新技术缺乏防护手段。威胁感知应急响应能力不足。大多无法及时掌握网络安全态势,无法及时主动发现并处置网络安全风险威胁。2.1.6 保障体系建
46、设不够健全 思想认识不到位。守旧思想较为普遍,不能充分认识水利信息化存在的差距,认为水利信息化建设只是信息化部门的职责,业务部门配合就行。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)19 体制机制不够健全。充分适应新时代水利信息化建设的组织体系、规章制度、法律法规、考核体系等体制机制不够健全。标准规范不够完善。与新一代信息技术应用要求相配套的水利装备、物联通信、网络安全、应用支撑、系统建设与运维等技术和管理标准欠缺。资金投入不足。相对水利工程建设,水利信息化总体投入比重低,持续投入不足。人才配置不充分。云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术人才储备不足,信息化人才总体数量偏少、
47、引进难、留住难。科技创新应用不足。缺少技术创新激励机制,水利科技创新动力不足,前沿信息技术在水利行业创新研究与应用不够。运维体系不完善。重建设轻运维的现象普遍存在,运维队伍不健全,运维技术水平和效率不高,信息化建设成果的继承性不够。2.2 智慧水利成长新机遇 2.2.1 新基建助力智慧水利加速升级 物联网技术的发展及普及,必将促进水利传统基础设施网络化、智能化转型。基础设施数字化,对水利基础设施的提升和改造更是提出了明确的要求和目标。建设新型基础设施与完善水利传统基础设施密切相关,相辅相成、相互促进,对进一步加快水利建设与改革发展提供了新的发展机遇。(1)水利基础设施数字化体系建设有望加快推进
48、我国水利信息化建设虽然起步不晚,但发展相对缓慢。当前与电力、交通等行业相比,水利信息化基础设施比较薄弱,信息源开发严重不足,信息采集和传智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)20 输手段相对落后。随着 5G 网络、数据中心、人工智能、物联网等为代表的“新基建”加快发展,必将在信息感知、数据传输、存储和处理等环节,创造出更多技术更先进、性能更完善、价格更适宜的新技术、新产品、新设备,有力促进水利基础设施数字化转型升级。(2)水利信息数据联网化统一管理是趋势,更是要求目前,我国尚未形成统一的水利大数据管理、服务和安全体系,不同地域、级别、类型的水利信息数据资源存在孤立、分散、封闭等问题
49、,数据价值未能得到有效利用,数据主权和数据安全甚至面临重大威胁。随着物联网、5G 网络、数据中心等建设普及,全国水利信息数据联网统一管理的外部基础条件必将越来越成熟。在“水利一张图”的基础上,要进一步完善涉水数据资源的互通互用和统一管理,推动水利治理体系和治理能力现代化。(3)智慧水利应用场景更加丰富,突出融合发展“新基建”作为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型,提升社会治理水平的核心引擎,未来将在交通、能源、水利、市政等传统基础设施领域催生大量创新应用和产业形态,并致力于实现万物互联。智慧水利是物联网、人工智能等新一代数字化技术在水利行业的创新应用,未来专注于行业管理数字化转型的同时,还
50、需要注重与智慧城市、数字乡村、电子政务等数字化应用场景的融合发展,促进社会治理体系及治理能力现代化水平的提高。(4)水利基础设施数字化建设投融资模式需创新与传统基础设施建设政府投资为主不同,“要用改革创新的方式推动新一轮基础设施建设”、“注重调动民间投资积极性”等观点成为主流。普遍认为,“新基建”要遵循“市场主导、政府引导”的原则,以市场化融资为主,政府根据需要给予智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)21 适当的资源、资金和政策支持。水利基础设施数字化建设,不是简单重走传统基础设施信息化建设政府大包大揽的老路,要更加注重探索投融资机制创新,与经济社会转型需求相结合。2.2.2 新
51、政策推进智慧水利全面建设(1)国家信息化战略对水利信息化提出新要求 2014 年 8 月,国家发展改革委等八部委联合印发关于促进智慧城市健康发展的指导意见,从国家层面统筹推进智慧城市建设。2015 年,国家发展改革委会同国家标准委、工业和信息化部、水利部等 25 个部门成立了智慧城市建设部际协调工作组,共同加快推进智慧城市建设,并在“十三五”期间推荐 100 个示范智慧城市建设。同时,交通、电力、卫生、气象等行业结合信息化实践,纷纷提出智慧交通、智能电网、智慧医疗、智慧气象等概念,并积极探索和推进。2017年习近平总书记在党的十九大报告中明确提出要建设网络强国、数字中国、智慧社会,把“智慧社会
52、”作为建设创新型国家的重要内容,站在引领创新发展的高度,从顶层设计上为经济发展、公共服务、社会治理提出了全新要求和目标,为智慧社会建设指明了方向。智慧水利是智慧社会的重要组成部分,也是水利信息化发展的新阶段,2018 年中央一号文件明确提出实施智慧农业林业水利工程。2021年 3 月发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要提到加快数字化发展建设数字中国,在数字化应用场景专项列出要构建智慧水利体系,以流域为单元提升水情测报和智能调度能力。国家信息化发展战略对水利信息化提出了更高要求,也带来了前所未有的机遇。(2)新时代水利改革发展对水利信息化提出新需求 2
53、014 年 3 月 14 日,习近平总书记在中央财经领导小组第五次会议上,从全智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)22 局和战略的高度,对我国水安全问题发表了重要讲话,提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水方针。2018 年,水利部党组在系统学习治水方针的基础上,结合我国水利实际,指出当前我国治水的主要矛盾已经从人民对除水害兴水利与水利工程能力不足之间的矛盾,转化为人民对水资源水生态水环境的需求与水利行业监管能力不足之间的矛盾,研究提出“水利工程补短板、水利行业强监管”水利改革发展总基调。鄂竟平部长指出水利网信工作要围绕中心、服务大局,提出“安全、实用”水利网信发展
54、总要求,并指出水利网信是水利工程四大短板之一,强调强大的信息系统是水利监管的重要支撑。2021 年 1 月,鄂竟平部长在全国水利工作会议上强调新形势下水利工作补短板要更加体现系统化,根据顶层设计通盘考虑、统筹谋划工程体系建设,精准定位短板弱项;更加体现协同化,充分统筹协调水资源与经济社会发展关系,因地制宜优化水网布局结构和功能配置;更加体现生态化,在水利基础设施建设、运行、管理等各环节充分融入生态优先、绿色发展理念;更加体现智能化,通过采用数字化、人工智能、物联网等技术,推动水利基础设施升级改造。水利信息化被提到前所未有的高度,迎来重要机遇。为此,必须充分发挥新一代信息技术的驱动引领作用,大力
55、推进高新技术与水利业务深度融合,加快智慧水利建设步伐。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)23 3.新时期智慧水利总体框架 3.1 智慧水利建设原则 顶层设计,分布实施。全面分析水利十大业务需求,强化顶层设计,科学确定目标任务,合理设计总体架构,明确实施路线和工作要求。同时充分结合水利信息化实际和发展条件,制定近期和远期目标,有序推进智慧水利建设。安全实用,先进可靠。以安全为前提、需求为导向、实用为目的,科学运用物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,保证智慧水利的前瞻性和先进性,并从基础设施、物联通信、数据共享、业务应用等多维度、全方位保障网络安全和可靠。支撑监管,快速提升。
56、围绕江河湖泊、水资源、水利工程、水土保持、资金、政务等重点监管领域,充分运用先进信息技术,在已建信息系统基础上进行整合优化完善,快速提升各系统的强监管支撑能力。服务全局,突出重点。紧紧围绕四大水问题,根据新时期治水方针,按照方针水利改革发展总基调,从驱动服务水利全业务、全面提升整体能力出发规划智慧水利,同时牢牢把握不同时期、不同流域、不同区域的特色与需求,突出重点,以点带面,整体推进。整合资源,智能决策。融合新一代信息技术,加强水利信息化基础设施、数据资源、业务应用的整合与成果复用,实现全面互联和充分共享,加快推进水利大数据应用,促进业务流程优化和工作模式创新,全面提升综合智能决策水平。健全机
57、制,融合创新。根据事权划分,统筹推进、分级建设、分步实施,建立适应智慧水利建设、应用、推广、运行维护等各方面的制度体系,积极创新投智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)24 入机制,加大财政性资金投入的同时,融合社会资本参与智慧水利建设和运营。3.2 智慧水利总体框架 根据智慧水利总体目标,面向各层级水利业务智能化,以水利感知网和水利信息网为基础,以“一云一池两平台”构成的水利大脑为核心、以智能应用为重点、以网络安全体系和综合保障体系为保障,形成智慧水利总体框架。图 3-1 智慧水利总体框架图 江河湖泊、水利工程、水利管理活动以及其他各类信息,经过水利感知网和水利信息网汇集到水利云
58、,形成水利数据资源池。通过对池中数据进行治理,实现统一的数据管理与服务,基于标准的智慧使能和应用支撑平台设计,为水利大脑提供业务支撑、服务支持、辅助决策与综合运维的基础能力,实现上层智能应用,推动各类业务的智慧化运行,服务水利精细管理。(1)水利感知网 透彻感知依托水利感知网实现,水利感知网是智慧水利的“感知系统”,实现了水利大脑对涉水对象及其环境信息的监测、感知,是水利大脑获得信息输入的渠道。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)25 水利感知网构建了智慧水利的智能感知体系,负责获取涉水对象及其环境数据。水利感知网利用各种感知设备、技术手段和方法,动态监测和实时采集江河湖泊水系、
59、水利工程设施、水利管理活动三大类水利感知对象的业务特征和事件信息,形成物联传感数据,导航定位、卫星和无人机遥感等监测观测数据,以及视频解析数据和分析信息。这些数据和信息经过基础加工处理后,再分级分类通过水利信息网、各级汇集平台、视频监控平台和卫星遥感接收处理分发中心等进入水利云平台,为水利大脑提供内容全面、质量可靠的感知大数据。(2)水利信息网 全面互联依托水利信息网实现,水利信息网是智慧水利的“神经系统”,建立起大脑与“感知系统末梢”的链接。水利信息网链接智慧水利中的各种主客体,为智慧水利各类数据在主客体中的传递提供传输服务。其根据不同环境条件,采用依托国家电子政务网络、租赁公共网络、自建专
60、用网络等多种方式构建,连通国家、流域、省、地市、区县等各级水行政主管部门、各级各类水利企事业单位及相关单位。水利信息网包括水利业务网和水利工控网,水利业务网覆盖各级水利部门,承载各类水利信息系统;水利工控网覆盖各水利工程及其各级管理单位,承载各类水利工程控制系统。水利业务网与水利工控网相对独立,仅根据需要在同级节点受控连接。(3)水利大脑 深度挖掘依托水利云实现,水利云是水利大脑的“物质基础”,负责对海量感知数据进行大规模存储和计算,是水利大脑进行记忆和思考的载体。水利大脑是一套以水利云为基础,结合数据处理、机器视觉、智能算法、水智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)26 力模型等
61、能力,在开放平台上实现大规模计算和智慧决策的人工智能系统。水利大脑的核心由“一云一池两平台”构成。一云是指水利云,通过利用公共云和建设专有云的混合方式,为水利大脑提供大规模存储和计算能力;一池是指数据资源池,通过汇集和治理水利系统内外的所有相关数据,构建海量异构多元的数据资源体系;两平台是指智慧使能平台和应用支撑平台,通过沉淀基础能力,形成对应用系统的支撑。水利云。水利云基于公共云和专有云相结合的混合弹性架构,在整合利用现有资源前提下,进一步扩展计算、存储和网络服务能力,实现计算存储资源的集中共享。同时加强水利云灾备中心建设,形成完备可靠的互备架构,保障数据和应用安全。水利云由国家、流域一级云
62、节点和 32 个省级二级云节点共同构成,同时在水利部一级云节点建设面向全国的遥感子云,在一级、二级云节点及现地构建多级联动的视频子云。数据资源池。数据资源池是建立在水利云上的海量数据存储和管理体系。数据资源池通过分布式资源调度、分布式存储管理和分布式数据服务技术,完成结构化、半结构化和非结构化数据的统一管理和服务。数据资源池汇集水利数据、其他行业数据和社会数据,经过数据融合、数据资产治理和数据标准服务,打通业务间数据壁垒,深度萃取数据价值,构建全域数据资源体系,从而降低计算存储成本、增长业务效率、大幅提升创新能力,为水利大脑提供思考与决策的数据基础。智慧使能平台。智慧使能平台利用模型、工具,围
63、绕数据挖掘、知识运用、业务建模、融合分析、规则应用等进行视觉智能、数据智能与决策智能的开发与能力输出,形成业务支撑、服务支持、辅助决策、综合运维方面的公共服务,从智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)27 而支撑上层的智能应用。应用支撑平台。应用支撑平台是水利应用的综合集成环境,实现大量应用基础组件和公共服务能力,如统一日志、统一用户、工作流管理、数据交换、信息集成等。以“水利一张图”为智慧水利应用提供地理信息平台和空间展示框架;水利网格平台构建一套标准的网格化规范支撑体系,支撑多元化、精细化、个性化的管理功能。(4)智能应用 智能应用依托各类智慧化业务应用实现,这些应用是水利大脑
64、的“功能表现”,水利大脑具备的智慧能力将通过这些业务应用来得到发挥,支撑水资源保护、水灾害防御、水工程运行、水生态修复、水利综合监督、水行政管理、水公共服务及综合决策、综合运维的智慧化应用。智能应用包括水资源、水灾害、水生态水环境、水工程、水监督、水行政、水公共服务及综合决策、综合运维九大类。智慧应用是在水利大脑的支撑下,融合和挖掘分析各类信息资源,全面掌握江河湖库综合信息,动态监测评估河湖生态状况,实现水情预报、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、大坝安全监测等重点应用的智慧化,基于水利大脑的业务支撑、服务支持、辅助决策和综合运维能力,推动政府监管精细化、江河调度
65、协同化、工程运行自动化、应急处置实时化,推进水利管理现代化水平的大幅跃升。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)28 4.新时期智慧水利实施建议 4.1 新时期智慧水利重点建设内容 4.1.1 构建“天空地”一体化水利感知网 利用传感、定位、视频、遥感等技术,实现感知范围全域覆盖。扩大江河湖泊水系、水利工程设施、水利管理活动等实时在线监测范围,补充完善水文、水资源、水生态、水环境、水土流失、工程安全、洪涝干旱灾害、水利管理活动、等监测内容。加强卫星、雷达、无人机、视频、遥控船、机器人等多种监测手段的应用,以及 5G、NB-IoT 等新一代物联通信技术的应用。(1)扩大感知范围 扩大
66、江河湖泊水系的监测范围。针对尚未全面开展水文在线监测的江河湖流补充实现水位、流量等多要素在线监测。扩大对重点防洪区域、山洪易发区实现雨量监测,扩大实现对重要江河湖泊水功能区、河道采砂重点水域或敏感河段等的在线监测,加强对重要水源涵养区、重点水土流失监控区域的雨量、土壤侵蚀、植被覆盖度等监测。针对现有感知体系设备存在的问题进行升级改造。加强支撑水生态保护和修复的信息监测,在防洪排涝重点城市建设水文监测系统,对国家基本水文站实施现代化升级改造。扩大水利工程设施的监测范围。完善水工程建设全过程数据采集,水利工程建设全面采用 BIM 技术。补齐和提升大中小型水库、长江与黄河下游险工险段堤防、重点水闸、
67、下游有村庄或重要设施的骨干於地坝等水利工程安全及运行监测设施;按照“先表现、后内观”的原则,优先加强水库的安全运行监测,补充建设中小型水库监测预警设施,补充水库异动、形变、沉降、裂缝、渗漏等险情监智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)29 控站点。提升水利管理活动的动态感知能力。全面提升水资源、水生态、水环境、水灾害、工程运行等水利核心业务管理活动中的重要事件、行为和现象的遥感监测、定点监测、移动监测和应急监测,以及智能化信息处理、解析等动态感知能力,满足十大业务对数据和信息在空间尺度、时间频次等方面的不同需求。通过卫星、无人机等高分辨率遥感影像进行识别解译,获取较大尺度范围的洪水
68、灾情、工程险情、应急抢险等动态信息,在重点区域和河段补充建设定点或移动视频监视。利用遥感技术开闸区域面上大范围旱情监测,实现流域及区域土壤墒情评估。对水利工程在人工巡视的基础上补充建设定点视频监视和无人机视频,并通过人工智能技术及时获取决口、漫坝、崩岸、决堤、滑坡、管涌等险情信息。利用卫星遥感等及时掌握区域范围水利工程建设进度,在施工现场布置视频监视。利用遥感技术手段获取重点河段水域岸线整体状况,在重点河段建设视频点,监视非法采砂等“四乱”现象,基于人工智能技术支持快速识别。利用移动 APP 和便携监测检测设备快速获取督查现场及督查对象信息,支撑水利综合监管。(2)构建数据汇集与服务平台 构建
69、感知数据汇聚平台。在水利部、流域管理机构和省分别建立三级感知数据汇集平台。省级感知数据汇集平台应具有汇集所辖区域的全部感知数据及从省级平台汇集重要感知数据的能力;水利部汇集平台应具备汇集全国范围重要感知数据的能力。构建视频级联集控平台。建立三级级联、多级应用的水利视频集控体系,并与现有水利视频会议系统整合,实现全国水利视频联网。设置水利部、流域和省三级视频集控平台,以及县级视频监控系统。各级平台接入各流域、省辖的现有智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)30 全部视频监控系统,或接入中央直管大型水库、引调水工程、大型水利枢纽视频监控系统;同时根据“先共享、后建设”的原则,接入公安、
70、交通部门的相关视频数据到水利部门,对于重点区域或重点工程的视频监控能力不足的,进行补充建设。通过视频集控平台实现对重点目标的连续监视和智能发现预警,对突发涉水事件或重点关注对象的在线调取查看,对历史视频信息的离线回放。建立遥感接受处理服务平台。订购和接收相应卫星应用中心的遥感影像资源和产品,根据不同的应用需求进行图像处理、图像解译和数据分析等,提取可用的水利要素,制作相关专题图,并建立数据产品服务目录,按照业务和区域等进行数据分发,供业务部门按需取用,为各级业务部门和流域管理机构、各省和重点水利工程单位提供数据及和产品级服务。(3)提升感知智能水平 卫星、雷达等遥感监测手段的应用。共享获取国内
71、外、多行业的卫星、雷达等监测数据,通过对遥感数据的解译和加工处理,实现对雨水情、工情、险情、旱情、水土流失、水质水环境等进行大尺度的动态监测预警,实现对地表水体、水域岸线、水域深度、水生物分布等的动态监测。加强遥感数据的精加工处理和水利专题产品的业务化应用,利用提取的水体、岸线信息制作重点河段形态变化监测专题图、河道侵占情况监测专题图等。利用提取的土壤含水量分析农作物受旱、缺水却墒面积,通过提取的植被指数、水体面积等参数建立旱情遥感监测模型,实现遥感监测的专题应用。高清视频监控的应用。增加针对江河湖泊水系、水利工程设施、水利管理活动的高清视频点建设,实现部、流域、省、市、县等视频监控的多级互联
72、,共享接入其他行业的视频信息;同时,根据“先共享,后建设”的原则,接入自然资源、智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)31 生态环境、公共安全、交通等领域的视频数据,对于重点区域或重点工程的视频监控能力不足的,再进行补充建设。通过视频监视提升感知对象实时状况的动态监测,实现江河湖泊的水情、非法采砂、非法侵占岸线、水面漂浮物,山洪级滑坡易发区域情况,水利工程调度运行状况、水工建筑物安全状况等的动态监测。通过图像智能分析,实现河道采砂、河道漂浮物、河岸垃圾的自动识别与智能监视,实现水域岸线侵占、水体污染排放、河道湖库水位、河道湖库水情工情险情、工程建设与运行状态的动态监控和自动预警。无
73、人机、遥控船、机器人等新型监测手段的应用。根据监测感知的需要,增加补充无人机、遥控船、机器人等监测手段,实现对江河湖泊、水利工程、管理活动的动态感知。感知终端的智能升级。加强各种智能传感设备、控制执行设备和精准计量设备的升级与应用,实现感知终端向高可靠、模块化、微型化、低功耗、少维护、易校准的标准升级。新一代物联通信技术应用。加强 5G、NB-IoT 等新一代物联通信技术的应用,构建大容量、高覆盖、低功耗、低成本、自适应、高速率、自愈合的物联通信网络,支持有线、无线、近距离、中距离、远距离各种不同的通信组网方式,实现复杂条件下感知终端接入水利感知网的能力。4.1.2 完善“点线面”专业化水利信
74、息网 立足现有基础,构建覆盖各级水行政主管部门、各类水利工程管理单位、相关涉水单位全面互联互通的水利网络大平台,面向下一代网络的发展,升级改造网络核心设备,全面支持 IPv6,广泛应用软件定义网络等技术优化网络结构、增强资源动态调配能力。打造高速、灵活、安全的新一代信息骨干网络,全面建成智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)32 适应智慧水利业务动态变化的泛在互联的智能水利信息网。(1)扩展水利业务网 1)扩展水利业务网 扩展水利业务广域网。扩展互联互通范围。依托现有水利业务网和国家电子政务外网,进一步完善业务网络,实现国家、流域、省、地市、区县等各级水行政主管部门、各级各类水利企
75、事业单位以及相关单位的全面互联。全面提升互联带宽。大幅提升网络连接带宽,满足视频、遥感等各类业务所需的各类信息在各节点之间及时、高效的传输、交换。同时依托 5G 等网络新技术的发展,适时保障业务带宽的新需求。建设完善冗余链路。骨干网设置 2-3 个核心节点,形成核心节点层,部机关、各流域机构、各省级节点采用主备两条链路分别上联至两个核心节点,增强网络可靠性;流域省区网、地区网实现链路冗余备份。完善水利业务部门网。完善水利数据中心网。建设完善省级以上水利部门、关键信息基础设施运行管理单位的水利数据中心网络,优化功能分区,根据需要将数据中心网络划分为公众服务区、前置交换区、内部业务区和运维管理区等
76、部门;逐渐提高接入层、核心层的网络互联带宽,服务器接入采用 10G 及以上标准,网络设备互联速率要采用 25G/40G 及以上标准,更好地满足不断新增的云计算和大数据等业务应用的需求。完善水利外联网。依托国家电子政务外网、租用专线等方式实现本单位与气象、自然资源、生态环境、应急、农业等行业网络互联互通;建设完善互联网,扩大互联网链接带宽,实现与社会公众、企业的信息交互与服务。完善水利园区网。各级水利部门应建设园区网,为各类终端提供便捷、高度的网络接入。加快无线网络覆盖建设,进一步扩展园区网覆盖范围,实现无线网络在园区网内部全覆盖和无缝连接。升级接入速率,全面提升各园区智慧水利创新融合驱动水利治
77、理能力现代化(2021)33 网网络接入带宽,达到 1Gbps 以上,核心网带宽达到 10Gbps 以上。2)加强水利工控网建设 完善水利工控网现地控制网络。在大型及重要中型水利工程现场建设工控网,其他水利工程如具备条件也应在现场建设工控网;根据业务需要,可将工控网划分为现场控制区和过程监控区两个区域,两个区域逻辑隔离。水利工控网现地控制网络与其他外部网络严格物理隔离。完善水利工控网集控中心网络。根据需要在水利工程管理单位建设水利工控网集控中心网络,与现地网络连接,实现对所辖水利工程的集中控制。根据需要可在水利工程管理单位商机单位建设水利工控网集控中心网络,与水利工程管理单位集控中心网络连接,
78、不直接连接现地网络,一般用于监视,如果需要也可实现控制。集控中心网络与其它外部网络物理隔离,根据需要可采用单向网闸等严格数据单向传输控制设备,与本单位业务网进行受控的单项数据传输。提升网络新技术应用水平。水利信息网建设要充分考虑面向下一代网络,全面支持 IPv6,广泛应用软件定义网络 SDN 等网络新技术,优化网络结构、增强资源动态调配能力。在实现互联互通的基础上,按照业务和用户需求,对网络流量进行自适应引导和质量保证,并且对路由形成冗余保护,提高业务灵活调度能力和改善用户体验感受。(2)完善基础环境 完善水利综合会商中心。在省级以上水行政主管部门、关键信息基础设施运行管理单位,建设集水工程调
79、度、水资源管理、水行政监管功能与一体的水利综合会商调度中心。水利综合会商中心包括大屏幕显示系统、音响系统、调度通信系统、集中控制系统等,并可实现与视频监视系统、视频会议系统等集成。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)34 完善视频会议系统。在省级以上水行政主管部门建设高清视频会议云平台,并实现互联互通,提供视频会议会商的基础支撑能力,为各类业务应用提供安全、稳定、可靠、按需使用、弹性伸缩的云视频资源能力,支持各类视频终端、桌面、手机、无人机等接入;在县级以上水行政主管部门、大型及重要中型水利工程管理单位建设高清视频会议终端系统,配备音视频输入输出设备,接入相应云平台,实现双向视频
80、会议会商;在乡镇级水利部门、小型水利工程管理单位等其他单位可建设单向视频会议设备,实现收听收看视频会议,也可建设一体化视频会议终端系统,实现双向视频会议。提升新技术应用和装备水平。建设水利部门信息化办公设备设施、应急通信设施、水利监管设施设备、仪器仪表等,提升信息化技术装备水平。4.1.3 建设“存算断”数字化水利智慧脑 水利大脑由“一云一池两平台”组成,通过三方面能力建设实现智慧:一是算力,运用云端按需扩展的大规模联机计算能力,提供云服务,提供水利大数据实时处理分析能力;二是数据,通过建立统一数据标准,汇集多源数据,开展数据治理,构建数据资源池,提升数据价值,统一数据服务,快速、灵活地适配前
81、端业务调整与业务升级;三是算法,通过研究应用深度挖掘、机器学习、知识图谱等技术,构建水利模型和算法共享平台,提升智慧水利的预测预报、工程调度和辅助决策的算法能力。(1)完善水利云 充分利用各级水利部门现有资源,依托分布式存储、分布式计算、软件定义网络以及云安全防护等技术进一步完善水利云,集约地为整体水利行业提供统一标准且稳定可靠的计算和存储基础设施,并能更好地适应未来水利业务扩展需要。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)35 水利云采用“两级部署、多及应用”、专有云和公共云(包括政务云)相结合混合模式,对于水利核心业务以及数据敏感度较高的业务应用部署在专有云上;对于公共服务类的互
82、联网应用以及数据敏感度较低的业务应用部署在公共云上。专有云与公共云之间通过专线或 VPC 网络进行连接,实现数据交换。水利云以水利部和流域管理机构为一级、省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团为二级,进行两级部署,包括水利部 7 个流域管理机构、31 个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团,以及关键信息基础设施运行管理单位等建设节点。1)建设一级水利云平台 建设由水利部和水域管理机构共同构成的一级水利云平台。水利部为主中心,7 个流域管理机构为分中心,形成“1+7”物理分布、逻辑统一的基础设施云,建设主中心与分中心之间高速网络连接,为数据实时同步、信息透明共享和业务可靠协同服务。各中心将独立
83、计算、存储以及网络设备虚拟化,实现计算、存储资源按需分配和软件定义网络,并在此基础上建设云数据库、大数据处理、分布式中间件服务,为水利大脑和业务应用提供信息技术基础支撑能力。构建遥感子云。侧重于海量非结构化影像数据存储,以及基于 GPU 计算资源对影像数据的智能处理与分析计算,其资源相对隔离使用。遥感子云服从于统一管理和调度,面向全国各级水利业务应用提供统一的遥感数据的获取、预处理、产品反演和业务应用服务。构建视频子云。实现利用人工智能算法对视频数据中有效信息自动提取,上传视频分析结果或重点画面截帧及转码流视频片段的存储,避免直接传输海量的原始视频数据。视频子云按照分级集控方式,构建重点不在大
84、规模集中存储视频,智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)36 而在高性能计算服务。视频子云主要满足部级对全国汛情旱情监视、水利工程建设和安全运行管理、河湖管理等业务需求。2)建设二级水利云平台 建设包括 31 个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团的省级水利云分中心,共同构成二级水利云平台。各省级水利云分中心应能够通过网络与一级、二级水利云平台互联互通,实现数据高效交换和业务系统的条件。构建视频子云。用于处理本级管理机构管辖下的视频数据,其建设原则与一级水利云平台视频子云相同。关键信息基础设施运行管理单位可按业务需要构建其云分中心,要求与二级水利云分中心相同。3)租用公共云资源
85、租用公共云作为基础设施,部署水利业务中的公共服务类互联网应用以及数据敏感度较低的业务应用。一级水利云平台的公共云由水利部统一规划,各流域管理机构调用使用;各省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团根据具体情况直接对接使用水利公有云或省级公有云。4)完善灾备中心能力 水利部节点建立同城、异地灾备中心,其中同城灾备中心实现水利部关键业务应用双活,同时为流域管理机构提供异地数据备份(或异地灾备中心),异地灾备中心实现水利部重要业务的数据容灾和关键业务的应用容灾。省级节点充分依托地方政务云,实现同城和异地灾备。(2)建设数据资源池 通过统筹规划水利数据资源,形成统一水利数据资源目录,开发数据资源管理(数
86、据资产管理、数据研发管理)平台,进一步整合水利行业数据,融合相关智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)37 行业和社会数据,通过多元化采集、主体化采集构建全域化原始数据,基于“一数一源、一源多用”原则,汇集全域数据,开展存量和增量数据资源汇集和治理,建成数据资源池。1)建立水利数据资源目录 基于现有数据资源,深入开展数据资源的调查、梳理和规划,获取水利数据资源的源数据,补充完善水利数据资源目录。水利数据资源目录应全面覆盖各水利业务领域,纵向贯穿水利部、流域管理机构、省、市、县各级。数据资源来源主要涵盖水利行业、政府相关行业、企业单位和互联网服务等,通过梳理,在数据资源要素语义协调一
87、致基础上,建立覆盖水利部、流域管理机构和省级的水利数据资源目录。2)形成数据资源汇集体系 构建数据资源汇集体系,按照水利数据资源目录,建立各类水利数据标准,明确数据质量控制方法、维护和更新方法,根据各级水利业务和综合决策需要,对各类结构化与非结构化数据、实时与历史数据进行池化收集。针对相对集中采集的源数据,如卫星遥感影像,首先汇集到国家数据资源池,统一服务于国家和地方各级,如地方特定需求可自行采集,存放到本级数据资源池;针对水灾害、水资源、水工程、水生态、水环境等各类监测站相对分散采集的源数据,根据业务数据流程逐级汇总至省级和国家数据资源池,服务于相关水利业务工作;其他行业、企业单位和互联网服
88、务等数据,根据各级水利业务应用需要,以及数据交换规则,分别汇集至省级和国家数据资源池。3)开展数据资产管理 建设数据资产管理体系与信息技术平台,实现按照数据资产分布,开展对数智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)38 据资产的治理、分析、应用和运营。通过数据资产治理和应用工作,扩展升级统一水利数据模型和统一数据接口服务,实现水利对象编码统一、对象属性特征描述一致,提升数据规范性,为业务应用提供主题数据服务,提高数据资产价值。通过数据资产分析与运营工作,构建资产评估模型,建设一站式服务闭环体系,实现管理内容、方法和工具的一体化,实现数据资产管控的自动化和智能化;建设数据资产运营管理体
89、系,理解全部数据的业务属性,构建标准规范的水利数据资产类目,构建追踪数据应用的全链路,形成完整的数据资产地图。4)构建多层级数据体系 按源数据、基础数据和主题数据构建多层级数据体系,主要任务包括:构建源数据体系。将汇集的水利十大业务领域的源数据经过轻度整合,基本保持原有形态,保存在数据资源池中,形成水利业务数据调用和数据治理的基础。构建基础数据体系。设计统一水利数据模型及水利对象统一分类和编码体系,整合、转换、抽取源数据到数理基础库中,形成水利基础库的数据基础,同步建立源数据到基础数据库的数据同步更新机制,建立基础数据向各业务应用提供共享数据的共享服务机制,形成一套包括基础地理数据、水利专题空
90、间数据、水利对象基本属性数据等的水利基础数据资源。构建主题数据体系。按照水利十大业务应用需求,通过统计汇总分析维度设计、数据集市和仓库设计、业务分析专题设计,构建一套覆盖业务主题的即席查询、统计报表、预测预报、决策分析的主题数据体系,为各业务应用提供便捷化数据主题分析服务,提升数据价值,提高政府规划、实施与监管的宏观科学化与微观精细化。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)39 5)规范数据研发管理 建设数据资产研发体系与信息技术平台,规划数仓、构建模型、规范指标、数据开发、数据同步和任务调度。建设标准规范的数据研发和管理工具。针对结构化和非结构化的数据,提供离线与在线数据的统一开
91、发环境,支持数据探查、数据接入、模型设计、工作流开发、数据开发、代码编辑与调试、代码部署、调度配置、版本管理、发布管理、协同开发、持续集成等工作,并支持多团队协作开发。完成数据开发。包括构建标签库,实现基于标签的组装快速形成检索与分析结论;构建数据开发平台,实现基于该平台访问所有数据并进行可视化开发;构建应用环境和组件,满足自主打造个性化数据产品的需求。(3)建设智慧使能平台和应用支撑平台 按照“数据标准化、功能模块化、平台生态化”思路,建设智慧使能平台和应用支撑平台,为水利业务应用提供统一公共基础服务支撑,并支撑应用快速构建,提升应用智能化水平。主要任务包括:1)建设智慧使能平台 通过应用接
92、口为上层水利业务应用提供模型、算法、知识等基础能力的方式,建设智慧使能平台,实现对预测预报、工程调度、辅助决策、迭代优化等智慧水利核心功能的支撑。智慧使能平台包括水利模型库、学习算法库、感知使能库、知识图谱库等构建及统一管理,满足数据分析、专业模型、机器视觉、综合决策等不同应用场景需求,支撑新一代水利业务应用的创新。完善水利模型库。主要建设通用水利模型库和专用水利模型库,通用水利模型主要包括水文模型、水动力模型、水质模型、地下水模型、水工程模型等;专智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)40 用水利模型主要包括水文设计、需水预测、水资源配置、水利工程安全运行评估、水土流失监测、农业
93、灌溉、河湖水域岸线监测等。水利模型库中模型可以独立使用,也可以利用水利模型库装配能力,灵活组装生产新模型,提高水利模型库的应变和适应能力。建设学习算法库。主要建设普通机器学习算法和深度及其学习算法及其运行框架,其算法主要包括关联规则的挖掘、集成学习、遗传算法、神经网络、预测模型、模式识别、回归分析、时间序列分析、关联规则分析、聚类分析等关键算法。建设机器认知库。通过训练学习算法,建立一套能够利用计算机智能分析和理解音频、图像和视频的模型库,为应用层提供能够在大规模场景下替代人类进行监听和监视音视频内容,并提取感兴趣信息进行结构化分析的能力。实现对静态和动态场景的智能处理,提取和分析水利目标相关
94、的特征信息和动态目标行为事件,并对各类兴趣的检索、处理和诊断等。建设知识图谱库。通过将应用数学、图形学、数据可视化技术、信息科学等方法体系与引文分析、共性分析等方法结合,建设知识图谱库,利用图谱分析和展示水利数据与业务的整体知识架构,描述真实世界中的江河水系、水利工程和人类活动等实体、概念及其关系。通过构建水利语义网络图,实现水利大脑跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的知识融合。通过数据挖掘、信息处理、知识计量和图形等进行分析与描述,并沉淀机器学习算法和经验,实现数据预处理、机器学习算法、模型评估和预测等能力展现及其之间的关系,从而构建大规模水利知识图谱库。2)建设应用支撑平台 智慧水利创
95、新融合驱动水利治理能力现代化(2021)41 应用支撑平台建设主要包括系统基础软件运行支撑,提供组件式公共功能,同时基于水利网格和水利一张图,提供应用运行基础框架。完善基础组件。建设和完善认证、授权、门户、单点登录、搜索引擎、资源访问、服务总线、工作流、表单、应用集成、消息服务、规则引擎、信息交换、运维监控、日志采集、协同工具、数据分析、可视化、移动应用、容器管理等。构建水利网格化管理平台。根据行政区划、自然流域和数值计算等管理计算需求,建设网格化管理平台,并构建相应的水利网格及其管理数据库。实现水文要素、水资源管理、水利工程运行管理、水生态环境要素等的智慧水利网格化感知联动,并评估评价区域内
96、感知终端分布和空间密度的合理性,感知终端监测要素配置的科学性。通过利用大数据、人工智能机虚拟显示等技术,开展水利网格深度学习,全面提升水利业务协同能力与水平。完善水利一张图。建立水利一张图与水利业务应用之间的数据联动更新机制,建设数据同步更新系统,实现对水利一张图的国家基础地理、水利基础空间、水利业务空间和卫星遥感影像等数据的及时、持续和有效更新,为水利业务提供权威、现势、安全的一张图服务,实现地图预览、地图测量、地图标绘等。4.1.4 落实水利工程全生命周期建管理念 加强水利工程安全运行监控。综合运用卫星遥感、视频监控等新技术,建成覆盖全国水坝、水闸、堤防、农村水电站等水利工程运行管理的信息
97、采集平台,研发工程运行安全评估预警模型,提升水利工程的险情识别、风险诊断、安全运行、应急处置等能力。通过水情和视频、物联网传感监测设备的集成监控提升工程运行监控能力:集成水情和视频、物联网传感监测设备等监控设施,对水工程安全监测设施增设及改造,获取中小水库、重点水闸、农村水电站、险工险段运智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)42 行信息,通过视频影像智能识别获取水位等水文信息和关键部位的实时工况。通过智能巡检系统支撑工程管理标准化和智能化:采用 BIM、GIS 技术,实现故障点快速空间定位,结合运维期数据资料,融合模型构件,开发工程安全智能巡检系统,选取典型区域,开展水库、水闸、
98、堤防、农村水电站等工程智能运维试点并在此基础上逐步推广应用,提升工程运维能力、水平和效率。加强水利工程建设全生命周期管理。利用“互联网+”等新技术,全面掌握水利工程建设基础信息,积极推进 BIM、GIS、电子签名以及施工现场实时在线视频监控等技术的运用,构建智慧工地系统、水利工程建设管理信息系统,提升水利工程建设精细化管理水平,实现水利工程全生命周期管理。打破数据壁垒,实现水利工程建设全生命周期的数字化管理:加强现有数据收集整理,建立数据攻下给机制,收集水利工程建设相关资源,整合指挥系统、水利普查、主要江河防洪规划、重要水工程设计成果、卫星遥感影像等数据,形成水利工程建设基础数据库。强化监管手
99、段,建设各建设项目管理业务应用:利用视频监控、遥感卫星监测等现代化感知手段,动态监管重要水利工程建设各阶段的安全、进度、投资、质量的全过程,逐步实现智能化、精细化的工程管理模式。补充建设项目管理应用,将庞大复杂的项目管理系统化:将各自为政的相关单位通过信息通道进行层次化管理,按照建设程序和管理需要进行不同的文档资料化管理,根据不同的阶段,将项目的管理工作流程化、信息公开及时化、文档资料系统化、项目分工管理责任化,实现水利工程建设全流程智慧管理。通过建立项目分工管理责任化,实现水利工程建设全流程智慧管理。通过建立项目动态数据库,深入分析项目建设管理中的薄弱环节,对“设计、招标、监理、进度、施工、
100、质量、资金、变更、合同、验收”等关键环节进行有效管理,通过数据分析,建立有效的科学管理体智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)43 系,实现对水利工程建设全要素智慧管理。利用大数据技术构建全国水利建设市场监管大数据应用:通过共享发改、住建、市场、税务等部门的建设市场交易及市场主题信用信息,利用大数据技术,建立一个汇集全国所有水利建设市场主题信息的企业信用大数据系统,打破企业信用信息分散和不完整的局面,对水利建设市场监督和信用进行协同监管,实现全国水利工程项目信息“一网通览”、企业资质和人员资格信用监管“一网通办”“双随机和一公开”抽查检查的“一网通管”。4.1.5 提升网络安全威胁
101、预警和应急处置能力(1)提升监测预警能力 网络安全监测预警能力建设是水利网络安全由被动防御向主动控制转变的关键。主要任务包括:建立威胁感知预警系统。省级以上水利部门、关键信息基础设施运营单位建立威胁感知预警系统,基于安全数据采集系统采集的数据,在大数据分析技术的基础上,对本级及下级单位网络安全威胁进行监测和预警。构建数据共享交换平台。省级以上水利部门、关键信息基础设施运营单位建立安全数据共享交换平台,实现相互之间威胁情报、安全事件、安全相关通知通告与其他各级水利单位和公安、网信部门之间的数据共享交换。省级以下单位建立数据共享交换节点,与上级单位进行安全数据交换共享。(2)提升应急响应能力 网络
102、安全应急响应能力建设是维护水利网络安全、及时处置网络安全事件、控制减少网络安全威胁的重要抓手。主要任务包括:构建集中安全管理控制平台。各级单位建设集中安全管控平台,实现对本单位网络安全设备设施的统一管理与控制,实现统一的网络安全设备管理、统一的智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)44 安全策略编制、统一的安全服务管理,安全设备与设施是实现网络安全防御向智能化发展的中枢神经。构建应急决策指挥系统。省级以上水利部门、关键信息基础设备运营单位建设应急决策指挥系统,其他单位建立基层指挥联动平台,实现与商机应急决策指挥系统对接,形成覆盖各级水利部门的网络安全应急响应和指挥调度体系,对安全威
103、胁事件应急响应准备、检测、控制、恢复等全过程管理。探索开展利用人工智能,强化学习等技术加强网络安全应急决策系统的自主判断和决策处置能力,逐渐由人工处理向自主处理转变。4.2 新时期智慧水利建设建议与展望 4.2.1 发展策略 推进智慧水利要求高、任务重、责任大,必须强化和落实各项实施策略,实现上下联动、创新驱动、重点带动、整体推动。完善体制机制。针对当前智慧水利工作中的突出问题,研究确定智慧水利建设和运营的推进策略和保障机制,形成完备规范的工作体系和顺畅合理的管理机制,提出科学的建设管理体制、长效的运行保障机制、合理的考核监督机制和技术合作与人才培养机制。注重多方合作。充分发挥“外脑”优势,集
104、中各行各业人才智力等资源,联合和引入有经验、有实力的知名互联网企业,参与到智慧水利的规划、设计和实施等各阶段,保证智慧水利的先进性。发挥政府部门、学术团队、科研院校及高新技术企业各方优势,推进智慧水利技术研究、成果转化和应用推广。加大资金投入。统筹利用既有资金渠道,加快推进智慧水利项目实施。拓宽智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)45 资金来源,利用中央预算内投资、中央财政及地方财政等资金推进智慧水利基础设施建设;吸引社会资本,以政府购买服务等模式参与智慧水利建设和运营。鼓励金融机构创新金融支持方式,积极探索产业基金、债券等多种融资模式,为智慧水利建设和运营提供政策性金融支持。开
105、展先行先试。在重点领域、流域、区域和新信息技术方面推进智慧水利率先突破,辐射带动智慧水利全面发展。依托现有水利信息化建设项目,优先推荐水监督管理、水灾害防御、水资源管理、水生态修复、水工程建管、水监督管理等智慧建设。选择基础较好的流域、区域,先期开展智慧流域和区域智慧水利试点示范,逐步推开,不断取得新的突破和成果。依托再见、新建水利信息化项目,积极开展云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、5G、北斗卫星等的应用试点。4.2.2 推进步骤 到 2021 年,补齐水利信息化突出短板,提升强监管支撑能力。初步构建天空地一体化监测感知网,基本实现网络全面互联、数据融合共享、数据深度挖掘分析和关
106、键业务智能应用,基本建成水利网络安全防护体系,力争三年时间加快补齐水利信息化突出短板,提升强监管支撑能力。具体目标主要包括:建成省级以上水利网络安全防护体系。水利关键信息基础设施等级保护达标率达到 100%,三级以上信息系统等级保护达标率达到 90%。推进水利部、流域管理机构和省级水利网络安全态势感知。初步建成天地一体化的水利监测感知网。充实优化水文站网,推进应用先进技术手段和仪器设备,加快现有水文测站提档升级,30%以上水文站实现自动监测,其他水文测站基本实现自动监测。覆盖全国的高分卫星遥感影像实现每智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)46 年更新 4 次。水利视频集控平台基本
107、实现流域和省级平台接入。构建高速互联的水利信息网。县级以上水行政主管部门及其主要技术支撑单位网络和高清视频会议系统全联通,骨干网带宽达到 100Mbps、流域省区网带宽到达 50Mbps、地区网带宽达到 30Mbps。应急水利监测通信保障能力显著提升。基本建成水利数据共享分析服务体系。基本建成水利大数据中心中央节点和省级节点。实现水利数据行业内外共享,水利一张图得到全面应用,基本实现水利部、流域管理机构、省级水利数据联动更新,水利数据得到全面分析处理和挖掘应用。基本建成高效协同的水利业务应用体系。人工智能等新技术得到应用,初步建成水利应用支撑平台和智慧使能平台。省级以上水利部门十大业务基本实现
108、流程优化、业务协同和部分领域智能应用。提供较为丰富的水利公共服务产品。水利政务服务事项实现全流程网上办理和移动服务。打造并推广“水利一张图公众版”“水利融媒体”等品牌服务。到 2025 年,全面提升水利数字化、网络化水平,明显提升重点领域智能化水平。建成水利行业全覆盖的天空地一体化水利感知网和高速安全的新一代水利信息网,建成全面支撑水利业务应用的大数据中心,水利业务智能应用体系和网络安全防护体系全面形成,水公共服务能力全面提升。全面构建网络安全防护体系。建成覆盖水利部门、关键信息基础设施运行管理单位的网络安全态势感知平台;形成覆盖各级水利部门安全信息通报机制和应急响应体系。建成天地空一体化的水
109、利监测感知网。重要江河湖泊水文测站覆盖率超智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)47 过 95%,水库水雨情自动监测覆盖率超过 95%,大中型水库安全监测覆盖率超过90%,水利部视频集控平台级联接入流域和省级平台超过 95%,物联网、无人机、遥感技术得到全面应用。建成新一代水利信息网。基于 IPv6 的新一代水利信息网全面建成,实现各级水行政主管部门、各级各类水利企事业单位网络高速互联互通,实现各级水行政部门及水管单位视频会议全覆盖。建成水利大数据中心。大数据在水利各业务领域得到全面深入应用,形成具有 2500 个计算节点和 500PB 存储能力,水利基础数据业务化实时更新,水利业
110、务数据业务化实时汇集,卫星遥感数据实现阅读更新并提供业务化实时服务,实现业务化的大数据治理,建成功能强大的水利大数据中心,省级水行政主管部门水利大数据实现快速发展。全面提升水利智能应用水平。建成水资源、水生态环境、水灾害、水工程、水监督、水行政、水公共服务、综合决策、综合运维等九类智能应用,全面支撑水利十大业务,支撑各级水利部门业务应用。进一步丰富水公共服务产品。提供全国范围洪水影响预报和风险预警产品,实现水情预报预警信息的定点精准推送,基本建成城市水文预报预警公共服务体系。建成国家级一体化水体验中心,构建线上线下一体化水科普模式。水利行业政务服务事项实现“掌上办”“指尖办”。到 2035 年
111、,全面支撑水治理体系和治理能力现代化。水利对象万物互联协同感知,水利信息化基础设施按需服务,水利信息资源全面共享,水利网络安全有力保障,物联网、人工智能、虚拟现实、移动互联等新技术在水利行业全面深入应用,水利大数据智能决策全面支撑各项水利业务,现代化水利业务管理和应智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)48 用模式全面形成。4.2.3 愿景展望 对 2035 年基本建成现代化水利国家的目标包含:健全的水治理体系基本形成,水资源管理、河湖管理、水灾害防御、工程运行管理达到较高水平,水利与信息网深度融合发展,数字化、智慧化水利基本实现,水利科技创新全方位领先。实现富强、民主、文明、和谐
112、、美丽是我们建设社会主义现代化强国的目标。现代化水利国家目标必须与国家奋斗目标相适应,有力支撑现代化国家奋斗目标的实现。具体而言,与实现国家现代化相适应,从 2021 年到 21 世纪中叶,可以分“两步走”来建设现代化水利国家。第一步,20212035 年,奋斗 15 年,基本建成现代化水利国家;第二步,2035 年21 世纪中叶,再奋斗 15 年,建成全方位的现代化水利强国,进入世界水利强国前列,水利保障能力、治理能力、创新能力、可持续发展能力和国际竞争力都领跑全球。智慧水利创新融合驱动水利治理能力现代化(2021)49 中通服咨询设计研究院有限公司 地 址:江苏省南京市建邺区楠溪江东街 58 号 网 址:http:/