摘要：隨著新時(shí)代水利治理政策的逐步實(shí)施，水利現(xiàn)代化和智能化建設(shè)已經(jīng)開始。物聯(lián)網(wǎng)、圖像識(shí)別、數(shù)字雙胞胎等新技術(shù)的成熟也為智能水系統(tǒng)的建設(shè)提供了技術(shù)保障，新時(shí)代水利治理的新思路正在逐步實(shí)施。本文研究了智能水的整體結(jié)構(gòu)和建設(shè)內(nèi)容，試圖為智能水系統(tǒng)的建設(shè)和項(xiàng)目建設(shè)提供一些參考。

一研究背景

新時(shí)期的治水政策要求開展傳統(tǒng)水和現(xiàn)代信息技術(shù)，提高涉水業(yè)務(wù)的管理能力和水平，使水參與者和公眾享受水的智能服務(wù)，實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)、水管理、水資源利用等涉水業(yè)務(wù)的綜合控制。目前，水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了水文信息收集、水資源水環(huán)境信息收集、工程信息收集、工程信息收集和監(jiān)測(cè)站點(diǎn)覆蓋，但由于屬于不同業(yè)務(wù)部門，在不同時(shí)期建設(shè)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合不好，未能發(fā)揮整體效益，具體表現(xiàn)為監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布局缺乏總體考慮，監(jiān)測(cè)手段單一，缺乏創(chuàng)新監(jiān)測(cè)手段的應(yīng)用，數(shù)據(jù)資源整合利用低，業(yè)務(wù)應(yīng)用不夠深化和靈活。因此，在新一代信息技術(shù)的授權(quán)下，建立智能水系統(tǒng)已成為一種不可避免的趨勢(shì)，也有著可實(shí)施的基礎(chǔ)。

二智慧水務(wù)內(nèi)涵

1智能水務(wù)內(nèi)涵

從水管理部門的角度來(lái)看，智能水緊密圍繞水、水資源、水環(huán)境、水工程、水事務(wù)、水公共服務(wù)六核心業(yè)務(wù)需求、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字雙胞胎等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)涉水業(yè)務(wù)智能應(yīng)用，提高信息整合共享和業(yè)務(wù)智能管理水平，推動(dòng)和支持水管理體系和管理能力現(xiàn)代化[1]。

（1）水。主要包括防洪、飲用水管理兩部分。洪水主要是雨季洪水和臺(tái)風(fēng)洪水引起的。大洪水來(lái)臨時(shí)，可通過(guò)模型預(yù)報(bào)預(yù)警，提前采取措施預(yù)報(bào)各水庫(kù)水位，騰出倉(cāng)庫(kù)容量?jī)?chǔ)存洪水，減輕倉(cāng)庫(kù)周邊和下游的防洪壓力。在后汛期，根據(jù)來(lái)水預(yù)測(cè)及時(shí)攔截洪尾水量，盡可能多地儲(chǔ)存水量。當(dāng)預(yù)測(cè)來(lái)水量較少時(shí)，可根據(jù)水庫(kù)蓄水情況和需水量進(jìn)行分析，提前采取抗旱措施，減少旱災(zāi)的影響。飲用水工程是協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、發(fā)展城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重要民生基礎(chǔ)設(shè)施。城鄉(xiāng)飲用水與人民健康密切相關(guān)，因此有必要防范飲用水風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)增加對(duì)飲用水工程水質(zhì)和水位的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)飲用水工程供水的自動(dòng)預(yù)警，加強(qiáng)城鄉(xiāng)飲用水工程的日常業(yè)務(wù)管理，提高城鄉(xiāng)供水和應(yīng)急處置能力。（2）水資源。它是指具有利用價(jià)值和可用性的水源，包括地表水和地下水。在信息化方面，水資源信息包括水質(zhì)信息、guan方網(wǎng)站監(jiān)測(cè)信息、供水廠監(jiān)測(cè)信息、污水出口信息、取水戶信息、水庫(kù)信息、水電站信息、流量監(jiān)測(cè)信息、水利工程信息等。水資源優(yōu)化配置包括水資源管理、供水管理、灌區(qū)管理的綜合優(yōu)化。（3）水環(huán)境。主要通過(guò)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)是指由適量水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室和地表水、地下水、大氣降水水質(zhì)站組成的監(jiān)測(cè)信息收集系統(tǒng)。在水環(huán)境管理和保護(hù)方面，可分為河湖長(zhǎng)制綜合管理、采砂管理、水土保持管理等。（4）水工程。包括涉水水利工程建設(shè)管理、水利工程運(yùn)行管理。（5）水事務(wù)。也就是說(shuō)，以水行政事件為主線，涉及的對(duì)象和業(yè)務(wù)流程主要是水行政執(zhí)法，包括執(zhí)法對(duì)象、執(zhí)法檢查管理、執(zhí)法案件處理管理、案件處理管理、執(zhí)法隊(duì)伍和設(shè)備管理、執(zhí)法指揮調(diào)度等。（6）水公共服務(wù)。也就是說(shuō)，水務(wù)部門通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端、處理窗口、戶外展示指導(dǎo)等方式為公眾提供涉水政務(wù)服務(wù)，主要包括行政審批事項(xiàng)處理、公共水務(wù)事項(xiàng)答疑、公共水務(wù)事項(xiàng)投訴處理、公共預(yù)報(bào)預(yù)警、公共節(jié)水教育、公共河湖治理宣傳教育、引導(dǎo)公眾參與河湖治理、公共水情教育等。

2智能水務(wù)整體架構(gòu)

智能水建設(shè)可以按照“四橫兩縱"的整體架構(gòu)進(jìn)行，即基礎(chǔ)設(shè)施、水大數(shù)據(jù)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、智能應(yīng)用、機(jī)制保障和技術(shù)保障。智能水整體架構(gòu)圖。

基礎(chǔ)設(shè)施包括水智能感知網(wǎng)和基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境。

（1）水智能感知網(wǎng)絡(luò)。水智能感知網(wǎng)絡(luò)是利用無(wú)人機(jī)、無(wú)人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新一代技術(shù)，通過(guò)建設(shè)“空、天、地、水"監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)水元素、區(qū)域感知、感知手段的全面感知，支持水工作。智能感知網(wǎng)絡(luò)需要在傳統(tǒng)水雨、水資源、工程監(jiān)測(cè)站的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)無(wú)人機(jī)、無(wú)人機(jī)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，豐富采集類型、加密采集覆蓋、整合采集站、標(biāo)準(zhǔn)化采集數(shù)據(jù)，進(jìn)一步加強(qiáng)水文、水資源、水環(huán)境、水工程、農(nóng)村水利等方面的信息采集，提高信息的完整性、真實(shí)性和及時(shí)性，滿足精細(xì)水業(yè)務(wù)管理和應(yīng)用的要求。廣義上，水智能感知網(wǎng)絡(luò)包括河流監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)、飲用工程監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)、在建水利工程監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)、水庫(kù)、水電站監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)。

（2）基本運(yùn)行環(huán)境。1)水務(wù)大數(shù)據(jù)。水大數(shù)據(jù)建設(shè)可豐富數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)各部門數(shù)據(jù)資源的整合共享，提高數(shù)據(jù)共享和服務(wù)能力。2)水務(wù)模型。基本的公共服務(wù)基本模型，方便應(yīng)用軟件開發(fā)，更方便上層業(yè)務(wù)應(yīng)用流程和信息門戶建設(shè)，水模型為應(yīng)用層提供統(tǒng)一的支持服務(wù)。應(yīng)用支持平臺(tái)為應(yīng)用層提供統(tǒng)一的支持服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)水事件推理、水事件協(xié)作、水實(shí)景模擬、水時(shí)空分析、水行政服務(wù)等公共服務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)。智能應(yīng)用是基于模型構(gòu)建的應(yīng)用，包括水主題、水資源優(yōu)化主題、水環(huán)境保護(hù)主題等，配合綜合決策大屏幕、移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)和統(tǒng)一門戶使用。3)機(jī)制體系保障。標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制建設(shè)是工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)工作，是實(shí)現(xiàn)智能水運(yùn)行管理目標(biāo)，確保信息交換、共享、應(yīng)用支持和可行性的重要前提。4)技術(shù)保障。技術(shù)應(yīng)用是系統(tǒng)運(yùn)行的支柱，貫穿于整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)各層的施工過(guò)程中。

三易慧水務(wù)建設(shè)內(nèi)容

1智能感知網(wǎng)

根據(jù)水業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)需要，以水雨情況、水資源、工作情況監(jiān)測(cè)站為核心，加強(qiáng)無(wú)人機(jī)、無(wú)人機(jī)等技術(shù)的綜合應(yīng)用。智能感知網(wǎng)絡(luò)具體建設(shè)為河流監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)、飲用工程監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)、在建水利設(shè)施監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)、水庫(kù)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)等。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括水位、流量、雨量、濁度、pH值、余值、實(shí)時(shí)圖片等。

2水務(wù)大數(shù)據(jù)

（1）水?dāng)?shù)據(jù)資源目錄。水?dāng)?shù)據(jù)資源目錄建設(shè)是開展數(shù)據(jù)共享的重要手段和途徑。各級(jí)建立數(shù)據(jù)資源目錄時(shí)，應(yīng)保持基本維度分類系統(tǒng)的一致性，建立統(tǒng)一的水?dāng)?shù)據(jù)目錄服務(wù)系統(tǒng)，解決各自領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源目錄的管理和發(fā)布問(wèn)題。根據(jù)水系統(tǒng)的實(shí)際情況，水?dāng)?shù)據(jù)資源目錄可分為基本數(shù)據(jù)目錄、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)目錄和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)目錄。（2）制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范系統(tǒng)。根據(jù)“一數(shù)一源"的原則，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)規(guī)范、數(shù)據(jù)資源共享規(guī)范、數(shù)據(jù)訪問(wèn)規(guī)范等。（3）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)制作。數(shù)據(jù)制作包括河湖現(xiàn)場(chǎng)全景圖、城鄉(xiāng)供水三維場(chǎng)景、在線虛擬博物館等。

3應(yīng)用支撐平臺(tái)

（1）推理水務(wù)事件的能力。可分為洪水預(yù)報(bào)模型、水庫(kù)來(lái)水及調(diào)度模型、圖像分析模型等。洪水預(yù)報(bào)模型的建設(shè)是通過(guò)預(yù)報(bào)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)流域重要節(jié)點(diǎn)洪水過(guò)程的預(yù)報(bào)，以實(shí)時(shí)或預(yù)報(bào)水雨情況數(shù)據(jù)為輸入。通過(guò)選擇水庫(kù)和運(yùn)用相關(guān)建模技術(shù)，建立水庫(kù)供水預(yù)報(bào)模型、工程調(diào)度模型和水資源優(yōu)化配置模型。圖像分析模型是由具有智能分析功能的設(shè)備組成的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可根據(jù)需要進(jìn)行監(jiān)控。（2）水務(wù)事件協(xié)調(diào)能力。通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的綜合集成門戶，在實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證和單點(diǎn)登錄的同時(shí)，可以根據(jù)登錄用戶的身份確定用戶的權(quán)限，自動(dòng)呈現(xiàn)不同的功能界面。此外，應(yīng)用和顯示需求通過(guò)界面集成到門戶，如水?dāng)?shù)據(jù)、水圖、水綜合決策大屏幕、水科學(xué)安全、水資源優(yōu)化配置、水環(huán)保、水工程精細(xì)調(diào)度、水管理和水公共服務(wù)。（3）水務(wù)實(shí)景仿真能力。可分為實(shí)景和數(shù)字孿生等，實(shí)景即通過(guò)720°全景技術(shù)從多個(gè)角度拍攝每個(gè)景點(diǎn)，使用軟件進(jìn)行圖片組合，將平面照片和計(jì)算機(jī)圖片變成全景，用于虛擬現(xiàn)實(shí)瀏覽。數(shù)字雙胞胎是新一代信息技術(shù)，集成了多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的模擬過(guò)程，完成虛擬空間中的映射和虛擬現(xiàn)實(shí)交互，呈現(xiàn)水業(yè)務(wù)管理的可視化場(chǎng)景，協(xié)助水管理決策。（4）水務(wù)時(shí)空分析。通過(guò)構(gòu)建GIS平臺(tái)，為業(yè)務(wù)管理提供地圖信息的操作、瀏覽和管理功能。（5）水務(wù)行政服務(wù)。主要包括門戶網(wǎng)站和智能問(wèn)答。門戶網(wǎng)站可以通過(guò)分權(quán)分域設(shè)置，呈現(xiàn)不同角色、不同層次、不同崗位用戶關(guān)注的信息，做到千人千面。智能問(wèn)答面向內(nèi)部員工和公眾用戶，以問(wèn)答的形式定位用戶所需的問(wèn)題知識(shí)，為用戶提供個(gè)性化的信息服務(wù)。

4基礎(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)

包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、數(shù)字雙應(yīng)用服務(wù)器、在線虛擬圖書館應(yīng)用服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，一般結(jié)合施工租賃成本和自身維護(hù)能力綜合分析，可以通過(guò)租賃外部云資源進(jìn)行施工。

5體系

信息系統(tǒng)所需的系統(tǒng)包括系統(tǒng)物理、網(wǎng)絡(luò)、信息、系統(tǒng)、運(yùn)行、系統(tǒng)等。

四AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)

安科瑞電氣擁有從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品體系，AcrelEMS-SW智能水能效管理平臺(tái)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、處理裝置，監(jiān)測(cè)污水廠總能耗和能耗強(qiáng)度，監(jiān)測(cè)主要能源設(shè)備能效，保護(hù)污水廠可靠運(yùn)行，提高污水廠能效，為污水處理能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案

AcrelEMS智能水綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控和能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋水壓變配電系統(tǒng)、電氣、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等，通過(guò)水能源流，幫助運(yùn)行維護(hù)管理人員通過(guò)一套平臺(tái)、APP實(shí)時(shí)了解水配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，可根據(jù)權(quán)限適用于水后勤部門的管理需要。

五平臺(tái)子系統(tǒng)

1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控；電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理；電動(dòng)機(jī)管理；能耗管理；智能照明控制；電氣

2產(chǎn)品清單

六結(jié)語(yǔ)

總之，智慧水務(wù)建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，涵蓋領(lǐng)導(dǎo)決策人員、業(yè)務(wù)人員、橫向相關(guān)單位、專家、巡查人員、企業(yè)單位、社會(huì)公眾等眾多用戶對(duì)象，因此做好頂層規(guī)劃和基礎(chǔ)平臺(tái)、模型的搭建，為不同用戶提供個(gè)性化業(yè)務(wù)支持是建設(shè)過(guò)程中的聚焦方向。此外，在建設(shè)中還應(yīng)重視項(xiàng)目建設(shè)的后評(píng)估分析，及時(shí)調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

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