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平臺概述

智慧水利是智慧城市的重要組成部分,是新時代水利信息化發展的更高階段,是落實水利十大業務需求、補短板和強監管的重要抓手,是水利管理業務優化升級的內在驅動,是水利業務管理模式創新的關鍵因素,是推進管水治水現代化的客觀要求。將智慧水利貫穿于防洪減災、水資源配置、水工程管理、水環境保護與水管理服務等生產實踐活動,有助于促進水利管理能力和公共服務能力的提升,推進水利事業的可持續發展,實現水資源的有效管理和合理配置。當前云計算、大數據、物聯網、移動互聯網和人工智能等技術與涉水領域的不斷深度融合為智慧水利的發展提供可能。通過這些先進技術的應用將會促進智慧水利更好更快地發展,是實現補齊水利智慧化短板、支撐水利行業智能監管的有效途徑。

國科創提供的智慧水利監控平臺將新一代信息技術應用于水利信息化建設,實現了對水要素和水利對象的智慧采集、網絡互聯、協同共享和智能分析,為水利工程管理、水旱災害防御、水資源開發與配置、水環境監測與保護、水系連通、鄉村振興、河湖生態環境監督與管理等水利業務提供技術支撐,驅動水利業務的數字化、智慧化和智能化等現代化新業態。

建設目標

水利部印發的《關于大力推進智慧水利建設的指導意見》指出,推進智慧水利建設是推動新階段水利高質量發展的六條實施路徑之一,需要按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”要求,以數字化、網絡化、智能化為主線,以數字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑,以構建數字孿生流域為核心,全面推進算據、算法、算力建設,加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系。具體建設目標如下:

(1)提升水要素智能感知能力 穩步提升水要素智能感知程度和信息自動采集能力,構建天空地一體化的監測感知網,對水利信息化產品進行查缺補漏,實現網絡互聯、數據融合共享、數據深度挖掘分析和關鍵業務智能應用。

(2)提升水利監管支撐能力 圍繞江河湖庫、水資源、水環境、水安全、水工程、水土保持、水利政務等重點監管領域,充分運用先進信息技術,在已建信息系統基礎上進行整合優化完善,快速提升各系統的監管支撐能力。

(3)提升重點領域智能化水平 加強高清視頻、無人機、遙控船等新型監測手段及衛星、雷達等遙感監測技術在防洪抗旱、河湖管護、水資源管理等重點領域的應用普及,建成水資源、水環境、水災害、水工程、水監督、水行政、水公共服務、綜合決策、綜合運維等九類智能應用,支撐水利十大業務,支撐各級水利部門業務應用。

(4)提升水旱災害“四預”能力 擴展定制流域防洪數字化場景,升級完善洪水預報、預警功能,重點構建模擬仿真模塊,補充旱情綜合監測預測功能和淤地壩洪水預報功能,搭建防汛抗旱“四預”業務平臺。

(5)建成智慧水利體系 建設水利大數據中心,整合提升各類應用系統,增強水利信息感知、分析、處理和智慧應用的能力,實現一張網、一張圖、一中心、一門戶、一平臺,以水利數字化和智能化驅動水利現代化。

建設內容

一網:即前端智慧感知監控網。建設基于物聯網的水利信息空天地一體化智慧感知傳輸網絡,將地基、空基和天基感知設備同無線、有線等網絡融合為“一網”。

一平臺:即智慧水利管理應用平臺。緊密圍繞水利管理業務需求,開發各專題管理應用系統,為水利部門的日常管理與應急處置提供決策支持。平臺可分為Web端和移動端APP。

一中心:建立支撐新一代水利業務應用的指揮調度中心,包括大數據中心、指揮控制大廳、指揮調度系統、會議系統和信息發布系統。

總體框架

監管平臺由智慧感知層、基礎設施層、數據資源層、應用支撐層、業務應用層、用戶層,以及標準規范體系和平臺安全體系共同構成,各層都以服務或者模塊化的方式進行邏輯劃分,實現靈活構建、可拆可合;在業務管理上,支持多級管理的運行模式和業務持續創新。

智慧感知層:用于水雨情、旱情、工情、水質、監控視頻等的前端自動監測設備,是平臺業務數據信息的主要來源。

基礎設施層:為監控平臺提供的軟硬件基礎設施,包括服務器、存儲設備、數字大屏、會議系統等硬件設備設施,以及操作系統、數據庫等基礎軟件。

數據資源層:包括基礎GIS數據、檔案數據、站點數據、監測數據、評價分析數據、巡查數據、元數據等專題數據庫以及相應的數據庫管理系統。

應用支撐層:包括基礎資源服務和時空大數據分析服務。其中基礎資源服務主要用于“一張圖”分析系統的基礎底圖,時空大數據分析服務主要用于水利基礎地理信息時空分析及二三維可視化展示。

業務應用層:包括業務的分析和可視化,以及前端的用戶交互和數據管理功能。由水情旱情監測、工情工況監控、視頻監控、河湖管護、水資源管理、二三維可視化、移動應用APP等水利業務各專題管理子系統組成。

用戶層:監管平臺的終端用戶,包括管理部門和運營單位等。

架構圖

網絡拓撲圖

總體框架

監管平臺由智慧感知層、基礎設施層、數據資源層、應用支撐層、業務應用層、用戶層,以及標準規范體系和平臺安全體系共同構成,各層都以服務或者模塊化的方式進行邏輯劃分,實現靈活構建、可拆可合;在業務管理上,支持多級管理的運行模式和業務持續創新。

智慧感知層:用于水雨情、旱情、工情、水質、監控視頻等的前端自動監測設備,是平臺業務數據信息的主要來源。

基礎設施層:為監控平臺提供的軟硬件基礎設施,包括服務器、存儲設備、數字大屏、會議系統等硬件設備設施,以及操作系統、數據庫等基礎軟件。

數據資源層:包括基礎GIS數據、檔案數據、站點數據、監測數據、評價分析數據、巡查數據、元數據等專題數據庫以及相應的數據庫管理系統。

應用支撐層:包括基礎資源服務和時空大數據分析服務。其中基礎資源服務主要用于“一張圖”分析系統的基礎底圖,時空大數據分析服務主要用于水利基礎地理信息時空分析及二三維可視化展示。

業務應用層:包括業務的分析和可視化,以及前端的用戶交互和數據管理功能。由水情旱情監測、工情工況監控、視頻監控、河湖管護、水資源管理、二三維可視化、移動應用APP等水利業務各專題管理子系統組成。

用戶層:監管平臺的終端用戶,包括管理部門和運營單位等。

架構圖
網絡拓撲圖

系統業務

大屏展示

視頻智能監控系統

水情旱情監測系統

水質監測評價系統

預警預報

運維管理

二三維可視化及分析系統

系統業務

大屏展示

視頻智能監控系統

水情旱情監測系統

水質監測評價系統

預警預報

運維管理

二三維可視化及分析系統

感知體系

利用傳感、定位、視頻、遙感等技術,使用衛星、雷達、無人機、視頻等多種監測手段,實現感知范圍全域覆蓋,擴大江河湖庫水系、水利工程設施、水利管理活動等實時在線監測范圍。

通過5G、NB-IoT等新一代物聯通信技術的應用,構建大容量、高覆蓋、低功耗、低成本、自適應、高速率、自愈合的物聯通信網絡,支持有線、無線、近距離、中距離、遠距離各種不同的通信組網方式,實現復雜條件下智慧感知終端接入水利感知網的能力,建成適應智慧水利業務動態變化的泛在互聯的智能水利信息網。

指揮中心

智慧水利指揮中心是智慧水利監管的核心,所有關于水利業務監管系統的應用都匯聚在該中心。除日常管理決策以外,在突發緊急事件發生后,該中心還肩負著指揮搶險,應急處置等重要職責,是智慧水利智慧監管體系的核心驅動。智慧水利調度中心主要由大數據中心、指揮控制大廳、指揮調度系統、會議系統和信息發布系統等組成。

指揮中心

智慧水利指揮中心是智慧水利監管的核心,所有關于水利業務監管系統的應用都匯聚在該中心。除日常管理決策以外,在突發緊急事件發生后,該中心還肩負著指揮搶險,應急處置等重要職責,是智慧水利智慧監管體系的核心驅動。智慧水利調度中心主要由大數據中心、指揮控制大廳、指揮調度系統、會議系統和信息發布系統等組成。

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