智慧水务建设方案

智慧水务建设1项目概述以“智慧驱动、精准治水”为理念、以“数字化、信息化、网络化、可视化、智慧化”的先进信息化技术为支撑，结合智慧水务建设实际需求和综合治理情况，并统筹考虑与新区污染防治监控平台和流域已有在线水质监测系统的互联互通，综合构建一个智慧水务管控平台，构建一个“管网—厂站—河湖水系”一体化智慧联动的综合水务管控平台，实现流域智慧水务建设全范围实时跟踪、全过程动态监控、全天候直观感知、全信息精准掌握、全数据智能分析、全业务科学决策，打造区域科学治水、精准治水的智慧水务新典范。近年来，随着我区经济社会快速发展及物联网、大数据分析、云计算等先进信息化技术的迅速兴起，区管委会先后实施启动了一系列智慧管理平台，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。项目建设内容主要包括在线监测网络（一个基础）、智慧仿真与决策（一个关键）、业务应用平台的功能（一个平台）及BIM应用（一个特色）。2需求分析在线监测是感知层的直观体现，其监测的实时数据为科学管理和智慧决策提供支持。通过在流域范围布设各种类型的监测点和监测设施，如雨量计、在线监测仪器仪表和视频监测设施等，实现不间断获取实时动态数据，为智慧水务平台层提供大数据分析依据。智慧水务的监控体系建设应充分利用物联网、卫星遥感、雷达遥测、视频监控、全球定位与信息感知等新技术、新方法，建成对目标区域的水文、水资源、水环境、水生态、城市供排水管网、防洪排涝的立体监控网络，建设成布局合理、结构完备、功能齐全、高度共享的空天地一体化水务基础信息采集与传输平台。因此，为全面检验智慧水务效果，同时进一步提升流域水环境管理，需针对以上工程进行全方位监控，具体包括水文、水质、污水处理厂（站）、排水管网、视频以及满足治理工程长效管理维护等信息。采用智慧水务平台获得物联感知层信息，事先需要搜集全面、完整、准确的基础资料和基础数据，如龙王港流域数字地形图、高分辨率的卫星遥感和航空遥感影像、龙王港及支流、湖泊、水库、道路、桥梁、管网普查资料、排水设施资料（泵站、污水处理厂、调蓄设施等）等，利用地理信息系统技术和物联网技术统一集成建立基础数据库，避免信息孤岛，对获取的海量信息进行分析和管理，实现数据管理、统计分析、查询、拓扑检查，全面有效显示分析大量排水设施数据，为城市流域治理设施运行管理、模拟分析和联合调度提供翔实、多角度、不同显示模式的基础数据支持。为了支持流域水环境各项业务，需要针对各类业务需求提供相关信息，并需要运用现代信息技术手段对这些信息进行有序的管理和科学的运用，因此需要建设一个完整的数据采集、加工、处理、分析、展现和决策的平台。2.1功能要求(一)监测需求在线监测是感知层的直观体现，其监测的实时数据为科学管理和智慧决策提供支持。通过在流域范围布设各种类型的监测点和监测设施，如雨量计、在线监测仪器仪表和视频监测设施等，实现不间断获取实时动态数据，为智慧水务平台层提供大数据分析依据。湖南湘江新区智慧水务的监控体系建设应充分利用物联网、卫星遥感、雷达遥测、视频监控、全球定位与信息感知等新技术、新方法，建成对目标区域的水文、水资源、水环境、水生态、城市供排水管网、防洪排涝的立体监控网络，建设成布局合理、结构完备、功能齐全、高度共享的空天地一体化水务基础信息采集与传输平台。因此，为全面检验智慧水务效果，同时进一步提升流域水环境管理，需针对以上工程进行全方位监控，具体包括水文、水质、污水处理厂（站）、排水管网、视频以及满足治理工程长效管理维护等信息。(二)应用需求采用智慧水务平台获得物联感知层信息，事先需要搜集全面、完整、准确的基础资料和基础数据，如龙王港流域数字地形图、高分辨率的卫星遥感和航空遥感影像、龙王港及支流、湖泊、水库、道路、桥梁、管网普查资料、排水设施资料（泵站、污水处理厂、调蓄设施等）等，利用地理信息系统技术和物联网技术统一集成建立基础数据库，避免信息孤岛，对获取的海量信息进行分析和管理，实现数据管理、统计分析、查询、拓扑检查，全面有效显示分析大量排水设施数据，为城市流域治理设施运行管理、模拟分析和联合调度提供翔实、多角度、不同显示模式的基础数据支持。为了支持流域水环境各项业务，需要针对各类业务需求提供相关信息，并需要运用现代信息技术手段对这些信息进行有序的管理和科学的运用，因此需要建设一个完整的数据采集、加工、处理、分析、展现和决策的平台。基于此，本工程需要以“一数一源”为统一规范，以“采集、交互、交换、加工”为手段，以“共享、服务”为宗旨，利用现有的水利数据资源，加上本次建设中新增的监测监控信息、设备信息、运营信息、数据交换信息、空间地理信息等资源，搭建一个无缝联接、高度融合的业务应用平台。(三)管理需求湖南湘江新区智慧水务的建设运营管理过程，主要包括对三类信息的管理，即工程建设时形成的基本信息、工程运行后运管信息以及“数据铁笼”管理信息平台。本项目的管理实质上是以龙王港流域水环境质量保障为根本目标，设计科学合理的综合监控网络技术方案，对龙王港流域水系、厂站、管网关键节点、排口等重要设施运行情况的有效监控，构建覆盖收集管网、提升泵站、调蓄设施的城市综合监控技术体系。通过远程监控，实时动态观察流域范围内各项排水设施设备运行是否正常、河湖水系污染程度、水环境改善状态、下雨时内涝积水情况、河道涨水情况等，及时发现运行过程中的突发问题、紧急情况，快速跟踪，提高预警预报能力，评估可能出现的洪涝险情，科学作出分析及决策，做到防患于未然，及时控制各种险情，实现河网水系、厂站、管网、排口设施联合调度，实现智慧流域远程集中监控和统一调度指挥。同时，本项目的运维管理也是极其重要，要实现流域监测、排水系统监管与设施运维管理的关联匹配，用全面准确的流域综合治理数据支撑日常设备设施运行的维护。采用互联网信息化、智能化技术手段实现河网水系、厂站、管网、排口设施关联运营维护管理，通过不间断、分钟级数据的分析、挖掘、判断管网运行规律、评估排水能力，及早发现管网淤塞、拥堵、溢流问题、确定管网破损可能出现的管段位置，减轻设施维护工作任务和压力，制定科学合理的巡检计划，延长设施的使用寿命，提高设施的使用效率和智能化水平。(四)服务需求目前，湖南湘江新区尚未建成面向水务管理人员及公众的服务体系，因此建设水务信息门户网站、智慧水务综合信息服务系统以及水务决策服务子系统可填补此类空白，让管理高效化、科学化，信息透明化。同时，本项目已充分考虑与湖南湘江新区污染防治监控平台的对接，实现湖南湘江新区的综合调度和统一指挥。2.2性能需求本项目智慧水务监控平台的性能要求主要包括：（1）信息采集的实时性、可靠性在线监测的数据必须符合国家、行业相关标准。采集的数据需要及时可靠，系统具有较高的安全性和保护、报警预警等功能。（2）系统实用性系统实用性是平台应用价值的重要体现。实用性就是能够最大限度的满足实际工作的要求。同时，平台必须符合水务管理的特点和业务要求，界面友好简洁、操作简单方便、信息展现形象直观，使得平台具有很强的实用性。（3）系统高效性平台运行效率主要以处理能力、运行时间及响应时间来衡量。响应时间指用户按下确认键至平台成功返回信息的时间间隔。通过对平台服务对象的分析，平台在正常情况和极限负载条件下，能够处理不断增加的访问请求，要求在一定的资源调节下，选择合理的设计方案，设计良好的算法，使得平台具有良好的响应性能，以满足用户的要求。（4）系统可靠性可靠性是指平台在运行过程中的抗干扰和正常运行能力。平台必须有稳定可靠的性能，确保平台能够接受长时间的运行考验，保证信息查询的正确性和完整性。因此，为保证平台在出现故障时候能够很快排除，产生错误及时发现或者能够进行相应的处理。则要求平台具有较好的检查错误能力，在错误干扰后有重新启动的能力。平台应采用冗余及时、软件复杂性控制等技术，在保证数据正确恢复的基础上平台能够正常的运行及操作，不影响日常办公。（5）系统先进性要求平台采用的设备先进适用，软件开发符合软件技术发展潮流，采用技术领先的系统平台和框架体系，以保证平台的先进性。（6）系统可扩展性为了提高平台生存期、提高投入效益，因此，平台应具有良好的可扩展性。可扩展性主要站点增容、用户扩充、功能扩展、数据共享、信息发布等多方面考虑。同时，在建设过程中，需充分利用水利行业和信息行业的各项标准和规范，数据库结构必须与国家制定的规范保持一致。智慧水务建设随着科学技术不断发展而发展，意味着要求智慧水务平台能够实现深度学习、持续完善，自我更新，智能成长，同时注重智慧水务的顶层设计和系统规划，考虑项目现有技术、资源及资金条件，可以采取近远结合，以近期为主，分期建设，分步实施的原则。一般而言，近期做好远期能够实现内部扩容，外部新增的接口，其中内部扩容主要是在近期条件下难以实现而需预留的模块，便于远期条件成熟时予以补充完善；外部新增的接口主要考虑项目的二期或远期建设需求，如对外接口服务窗口的增加，与其他部门管控平台联合调度等。（7）系统可维护性系统可维护性是衡量软件质量的一个重要指标。目前尚无定量度量的普遍适用方法，平台可以从可理解性、可测试性、可修改性、可移植性、可使用性、开放性及效率等多方面去评估可维护性。系统可维护性对于延长平台的生命周期具有决定的意义，要求通过明确的软件质量目标和优先级、使用软件质量的技术和工具进行明确的质量保证审查、改进程序的文档、开发软件时考虑到维护等多方面来提供可维护性。总之，系统必须稳定可靠运行，具有较强的容错能力，系统及其数据、业务等维护方便、快捷。2.3安全需求安全需求，体现在系统实体安全、网络安全、数据安全、系统访问安全、病毒防御和安全管理制度等6个方面。（1）实体安全实体安全包括电源供给、传输介质、物理路由、通信手段、电磁干扰屏蔽、避雷方式等安全保护措施。在遥测站，除正常供电外，需要有备份电源，遥测站信号传输除4G方式外，应有应急备份方式，以防网络故障。同时遥测站的电源线、信号线需有避雷设施。（2）网络安全网络安全主要包括数据传输的安全、网络设备的安全、网络业务的安全、用户网络的安全、网络管理系统的安全。本项目的数据传输的方式主要包括4G无线传输、Internet传输，根据水资源信息数据的安全性要求，这些传输方式能够满足数据传输安全要求。但系统的网络部分利用Internet公网，必须安装网闸、防火墙等以保证网络的安全。（3）数据安全数据是系统的基础，为保证数据的安全，需要集中到数据库服务器中进行统一管理。其特点是使数据具有独立性，并提供对完整性支持的并发控制、访问权限控制、数据备份与安全恢复等。数据安全主要在数据存储、访问、处理等各环节采取的安全措施，包括用户认证授权、数据加密、冗余存储备份等。（4）访问安全由于平台涉及的访问对象比较多，涉及到不同级别、不同部门的人员，因此，必须建立一种信任及凭证验证机制，保证用户身份唯一性，保证认证的权威性，并且需要提供用户和服务方的双向身份鉴别。（5）病毒防御网络是信息传输的通道，要确保数据传输的安全，网络系统应具有防入侵、防攻击、防病毒等安全保障措施。为避免病毒利用网络平台隐藏、扩散及破坏，采用防、杀、管相结合的综合治理方法，确保系统免受病毒侵害，必须安装性能优异的防病毒软件。（6）安全管理制度为了平台建设与运行安全可靠，需要制订包括关键设备的管理、人员管理、机房管理等安全管理制度。2.4设计原则需求本项目充分利用现代信息化技术，实现对自然界水体的全面准确实时监测，形成强大的水务物联网。充分利用大数据挖掘、云计算等技术，切实提高技术业务的科学化，加快水务改革发展，促进水务一体化，并充分利用新一代信息传媒技术，用数据和科学技术的支撑保障水务的管理和决策，为社会公众提供定制化和数字化的服务。（1）全面覆盖和系统统筹原则湖南湘江新区智慧水务建设从宏观层次到微观层次都是一项复杂的系统工程。方案作为系统建设实施的参考指引，必须在业务覆盖、建设方式、技术方案等各个层面形成完整体系。湖南湘江新区智慧水务建设业务面广，涉及部门多、人员多、类型多，