杨恒玲，谌 岚，罗 汸

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司，湖南 长沙 410014）

1 “智慧澧水”建设的背景

随着云计算、物联网、大数据、移动互联网和人工智能等新一代信息技术日趋成熟，流域综合管理对现代化技术的需求越来越迫切。“智慧水利”是水利信息化发展的高级阶段，是水利现代化的关键，其贯穿于防洪减灾、水资源配置、水环境保护与水管理服务等体系。“智慧水利”管理指导思想是“重应用、重效果、重安全”，体现出了推进水资源数据由零散分布向统一共享、风险管控模式由被动向主动、运行管理由人为主导向系统智能、资源调配由局部优化向整体优化、信息系统由孤立分散向融合互联的“五大转变”，目的在于实现水资源管理“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”。

澧水是湖南四大河流中洪涝灾害最为严重的河流，与长江流域的防洪安全紧密相关。目前，澧水流域管理部门已建设了部分信息化系统，已建系统主要是针对防洪调度、发电调度等方面，对流域立体监测及综合管理的能力建设还很不够。库区管理、现场巡查、综合决策等业务缺乏高新科技支撑，导致无法实现精细化管理。

2 建设“智慧澧水”的必要性

1）国家大力推进水资源管理信息化、智慧化。信息化是当今世界发展的大趋势，我国正处在信息化快速发展的历史进程之中。国家已经明确提出“工业化和信息化融合发展水平进一步提高，促进信息技术向市场、设计、生产等环节渗透”等要求。工信部信息化发展规划特别强调要“加快推进水资源管理信息化、智能化进程，构建布局合理、动态监测、信息共享和科学决策的水利智能应用体系，强化水资源信息资源共享”。国家对信息化发展的一系列工作部署对澧水流域综合管理信息化、智能化的发展提供了前所未有的发展机遇。

2）技术进步推动水利信息化、智慧化。随着信息技术的高速发展和新技术广泛应用，为全行业带来了新变革。以云计算、物联网、大数据、5G 为代表的新技术新业态迅速兴起，不断推动社会发生深刻变革。泛在感知、虚拟化资源、知识处理等新技术形态显著提升了行业智能化水平。通过泛在感知，使识别、定位、跟踪、监控和管理更加智能化；通过虚拟化资源，使资源扩展、配置、利用、运行、维护和管理更加便捷化、集约化；通过知识化处理，使得管理、决策、评估、监督更有科学依据。这些新技术日益成为创新驱动发展的先导力量，必将重塑水利信息化的发展模式，促使“数字水利”向“智慧水利”提升。

3）水利事业改革发展需要信息化、智慧化。当前我国水利工作的重心已转为“水利工程补短板、水利行业强监管”。对江河湖泊、水资源、水利工程、水环境和水土保持等治水工作进行监管，需要为水利基础设施配套数据采集、传输和处理的现代化装备，需要充分利用遥感、物联网等信息技术为水利行业强监管提供新手段。

4）提升澧水流域综合管理需要信息化、智慧化。目前，澧水流域综合管理信息化应用尚处于初始阶段，信息化基础设施建设分散、业务协同和信息化资源开发利用水平低、对流域现代化综合管理支持能力不强等问题十分突出。获取、理解和利用信息的能力还有待加强，具体表现在流域信息采集、监测站网建设、平台集成、信息共享和支撑流域管理的综合性应用等方面还需要加强。因此，推动澧水流域综合管理体系和治理能力现代化需要建设全流域信息化综合管理平台，通过澧水流域管理数据资源整合共享，促进流域管理在不同系统、不同层级、不同部门之间数据互认、互通，最大程度上发挥监管作用，以业务化应用促进数据采集与开发利用，提升澧水流域管理效能。

5）“一盘棋”整体部署要求澧水流域管控信息化、智慧化。为打造长江利益共同体，长江委提出了“全委一盘棋，共谋新发展”的整体战略部署，拟在升级、重构“数字长江”的基础上，充分运用物联网、大数据、云计算等新技术开展“智慧长江”工程，推进长江资源和产业发展协同协作共赢、长江生态共治共享，为长江大保护和长江经济带绿色发展一体化利益共同体提供智慧服务。澧水作为长江流域重要支流，澧水流域的管控应主动融入“一盘棋”，将“智慧澧水”建设作为“智慧长江”工程顶层设计中分阶段推进建设的试点，可为合力实现一网融合的共建、共治、共享、共赢的长江智慧提供宝贵的技术积累。

3 “智慧澧水”的建设原则

1）统筹规划，顶层设计。“智慧澧水”的建设应严格贯彻“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时代水利工作方针，结合流域综合治理和公司产业发展的实际需求，明确“智慧澧水”的总体目标和阶段性任务，科学规划建设步骤。梳理流域管理机构现有的信息化系统，规划综合信息管理平台，提出“智慧澧水”顶层设计。

2）围绕中心，服务全局。在流域管理机构发展的总体目标和主要任务框架下，紧密围绕澧水流域水资源管理、水土保持、水利工程和水工建筑管理、库岸管理、电力安全生产等中心工作，提供全方位、高效率、智能化的业务应用。

3）融合创新、整合共享。将创新应用作为重要驱动力，深化信息技术与流域综合管理工作融合，积极应用大数据、5G、云计算、智能无人机等新一代信息技术、强化信息化对流域综合管理工作的服务与支撑；强力推进各类信息化资源整合共享，强化跨区域、跨部门的信息资源整合共享和开发利用，最大限度发挥澧水流域信息化资源的效率。

4）统一标准，安全优先。在设计和实施中要遵循国家信息化和水利行业信息化有关技术标准，确保经整合后的信息化资源能够互联互通、业务协同，避免造成新的信息孤岛。同时，要正确处理信息安全与信息化建设之间的关系，将安全作为底线，当其他需求与安全需求冲突时，应优先满足安全需求。

4 “智慧澧水”建设目标与理念

通过应用新一信息技术，进一步完善澧水流域水利信息采集与工程监控基础设施、实现水位、雨量、水质、工情等信息的实时监测，整合现有的信息资源，建立数据中心，使各业务数据统一存储、共享、服务、管理和应用，实现澧水流域多源、多维、多态的水利大数据服务，实现水资源信息的快速传递、共享和综合管理，达到澧水流域综合管理精细化、实时化的深度管理，使澧水流域管理更高效、水利工程调度更智能、综合决策更科学，人水关系更和谐。

“智慧澧水”采用“五个一”设计理念，即一个平台、一张网络、一张地图、一个中心和一套保障制度。一个平台是指所有业务系统集成为统一门户、采用统一认证；一张网络是指包括无线传感、移动互联在内的专线传输网络，实现各种数据的融合对话和智慧服务，一张地图即澧水一张图，依托长江一张图，以澧水流域主要库岸、断面的智能传感器单元构建澧水CPS，以BIM 等技术，以可视化的方式呈现澧水流域主要工程系统和空间布局等，支撑澧水流域智慧决策；一个中心指统一数据中心，充分利用已建成的信息平台软硬件资源，对各业务系统的采集和处理的海量异构数据按照统一、标准的格式进行存储和处理架构，为各业务系统数据共享和外部数据交换提供支撑；一套保障制度是指建立相应的系统标准与安全保障制度，包括制定信息化软硬件、数据与交换系统等各类标准规范，构建全生命周期信息安全防护体系。

5 “智慧澧水”建设内容

“智慧澧水”的总体架构如图1 所示。主要建设内容包括：

图1 “智慧澧水”的总体架构

1）澧水指挥调度中心。澧水指挥调度中心是“智慧澧水”的大脑，建设澧水指挥调度管理中心，以数据资源汇聚、加工、整理、共享、应用的澧水数据中心为先导，整合现有信息资源，通过集中枢纽，对水利各类业务管理数据进行集中采集、集中存储、集中管理和集中服务，一体化地解决水利信息系统的建设、运行和管理问题，解决信息资源整合与应用系统集成问题，为澧水各级水利行政主管部门的行业监管、业务指导、政务建设和公共服务能力建设提供技术保障和及时、准确、完整的信息综合服务。

澧水数据中心应以空间信息为基准，以对象为核心，采用大数据、云计算等先进技术，对澧水流域跨业务的海量异构数据的存储与处理架构进行统一规划，通过各类采集适配器，从数据库、存储过程、Excel 模板、日志等数据源自动采集元数据信息，经过统一的分析转换，形成全局的数据地图。结合具体的业务应用，建立业务应用的信息资源目录。通过分析帮助管理者掌握数据变化的来源和目的，并准确追踪数据变化在全局范围内的影响。

2）全面物联感知体系。物联感知是“智慧澧水”的眼睛，以地面站网为基础，以无人机、高清视频、无线传感器等新装备、新产品为牵引，整合、优化澧水流域库岸、水利水电工程现有的监测基础设施，实现澧水流域水安全、水资源、水环境、水生态等信息的立体高效监测，以支撑多业务应用。充分利用现代科技成果，通过配置先进的、适合澧水流域特性的新仪器、新设备，提高信息采集的精度，为澧水流域管理工作提供更好更准确的信息服务。

3）全面互联通信网络系统。通信网络是“智慧澧水”的血管，建设和完善通信网络，以5G、互联网+、物联网为技术支撑，打造澧水公司内部各业务系统之间、以及公司与长委等主管部门之间信息化资源的互联共享。为澧水公司各业务部门之间以及与澧水行政管理机构之间数据、图像、视频等各种信息提供高速可靠的传输通道，是保证实时、海量信息正确、安全传输的基础。

4）综合业务管理系统。业务管理系统是“智慧澧水”的器官，将澧水流域水资源管理与澧水公司综合管理、电力生产管理、财务管理和工程建设管理等业务系统进行集成应用。利用现代信息技术，整合现有信息资源，全面支撑澧水流域水库联合调度系统、水资源管理信息系统、防灾减灾决策指挥系统、水环境监测系统、水利工程管理信息系统等业务的综合智能管理。建立统一信息门户和身份认证平台，提升公司所有信息系统的整体性、一致性，打破信息孤岛，实现多系统集成、数据共享、统一标准。通过单点登录和身份认证，相关业务人员根据权限处理业务，能够有效防范风险，优化管理，降低信息化维护成本，提升公司运营效益。

通过“智慧澧水”建设，实现如下重点业务应用：

①加强澧水流域水旱监测预警预报。利用天地一体化动态监测数据，结合澧水流域基础地理等，重点开展集中雨水情趋势预测、山洪灾害预警、险情监测预测和灾情评估等功能于一体的澧水流域水旱灾情预测预报服务。

②增强澧水流域水环境监测监管能力。开展澧水流域水环境信息服务，通过天地一体化采集和集成多源社会监督数据，提升水环境监测能力。利用大数据、加强对水环境的关联分析，实现对澧水流域重要水功能区、排污口、水源地等监测评估，增强水环境趋势分析和预警能力，支撑澧水流域水环境精细化分析和监管。

③推进澧水流域生态环境综合保护。围绕提升水生态风险防范等能力，建立澧水流域生态大数据应用，整合现有生态流量、大鲵等珍贵水生生物保护区综合治理等各类业务数据，建立统一的信息采集，管理与服务体系，全面支撑和服务生态流量管理、水土保持综合管理、河岸带生态修复和重点水域监测与监管等工作。

④提高澧水流域大坝安全监测及智能监控预警能力。结合物联网、大数据、云计算、GIS、三维可视化等技术，融合大坝安全监测理论与方法，开展澧水公司大坝安全监测远程集控管理及智能监控预警系统建设，构建流域统一的大坝安全管理平台，实现澧水公司对各水电站大坝安全信息的智能感知、集中管理、专业分析、监控预警、综合展示与全局共享，提升安全监测数据的管理和利用效率，为工程安全稳定运行提供科学的决策依据。

⑤提高澧水流域水库群联合调度能力。以大数据、云计算等技术作为支撑，以提升澧水流域防洪能力和电站发电效益等方面的潜力为目标，建立澧水流域水库群联合调度数学模型，提高流域防洪能力，实现发电效益最大化、改善发电质量，优化枯水期水资源配置及改善水环境，实现澧水流域水资源的集约合理利用。

6 结 论

在水利行业“强监管、补短板”总基调引领下，以澧水流域综合管控为对象，深化信息资源开发利用与共享，强化信息技术与水利业务的深度融合，完善水利信息化基础设施和水利网络安全体系，推动“数字澧水”向“智慧澧水”转变，从而可以全面提升澧水流域治理体系和管理能力现代化水平。