【发展】智慧水利发展思考

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智慧水利发展思考 主要内容 智慧水利总体框架 智慧水利发展背景 智慧水利内涵及基本特征 下一步重点工作 3 1 2 4 u 智慧城市成为我国信息化推进的重要抓手 ，集成了多种先进信息技术 ， 聚合了多领域信息化应用 ，提出了多层次的需求 ，提供了多种便民智 慧服务 ，对 “智慧水利” 的提出起到了重要推进作用 ； u 当前国际上一些发达国家在智慧水利建设方面在不同层次也取得了有 效进展 ，国内 “智慧交通 ”等行业走在了前面 ，对 “智慧水利 ”的实践提 供了宝贵的参考 ； u 经过多年持续推进 ，我国水利信息化建设取得了扎实的进展 ，为 “智慧 水利”推进奠定了坚实基础。 » 一、 智慧水利发展背 景 1.1 智慧城市——发展背景 智慧城市发展已成为当今世界城市发展的历史潮流 ，党中央、 国务院 高度重视智慧城市建设 ，习近平总书记、 李克强总理多次作出重要批示指示。 《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出要加强现代信 息基础设施建设 ，推进大数据和物联网发展 ，建设智慧城市。 《国家信息化发展“十三五”规划》提出要推进新型智慧城市建设行动。 国家发改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》明确指出 ，建设智慧城市 ，对加快工业化、 信息化、 城镇化、 农业 现代化融合 ，提升城市可持续发展能力具有重要意义。 国家发展改革委、 中央网信办牵头 ，会同国家标准委、 教育部、 工 业和信息化部、 水利部等 25 个相关部门成立了新型智慧城市建设部级协调 工作组 ，共同加快推进新型智慧城市建设 ，水利部作为成员单位 ，重点负 责推进智慧水利建设。 » 一、 智慧水利发展背 景 中国智慧城市建设已从 概念与技术探索阶段逐 步过渡到规划设计与项 目建设的具体实施阶段 ， 已有 200 多个城市明确 提出了智慧城市发展规划。 2017 年 ，国家推进 “新 型智慧城市” ， 50 多个 城市开展智慧城市试点。 金融危机之后 ，美国 提出 “ 国家宽带计划”和 “智慧地球” 目标 ，奥巴 马政府将其视为 “ 重塑国家竞争力” 的 新战略。 欧盟提出 “欧洲 2020” ，明确新世纪 要 走 “智慧增长、 包 容增长、 可持续增长”道 路 ，在数个城市部 署了智慧城市试点。 2010 欧盟 2008 美国 中国 2006 新加坡 韩国首尔、 釜山等 6 个地区成为 U-City 示 范区 ，致力于将市民 与周围环境运用无所 不在的技术连接起来。 2007 韩国 2006 年 ，新加坡提出 “智慧国家、 全球城市” ，“智慧城市”的理念首 次受到关注。 1.1 智慧城市——发展历程 » 一、 智慧水利发展背 景 1.1 智慧城市——内涵 定义 ：运用信息技术手段 ，感测、 分析、 整合城市运行核心系统的 各项关键信息 ，从而对包括民生、 环保、 公共安全、 城市服务、 工商 业活动在内的各种需求做出智能响应。 内涵 ：利用先进的信息技术 ，实现城市智慧式管理和运行 ，进而为 城市中的人创造更美好的生活 ，促进城市的和谐、 可持续发展。 智慧城市是通过新技术的应用 ，依 靠市民、 企业、 政府的多方参与 ， 实现城市资源配置的优化 ，达到新 的发展目标的一种有效模式 智慧城市是信息时代城市科 学发展的崭新目标 ，实现创 新、 宜居宜业和可持续发展 ， 提升城市的竞争力和吸引力 » 一、 智慧水利发展背 景 发展 模式 发展 目 标 智 慧 城 市 应 用 智 慧 城 市 物 理 基 础 安 全 保 障 智慧企业 / 产业支撑平 台 电子信息产业 智慧物流 智慧旅游 智慧制造 电子商务 推 进 机 制 智慧民生服务平台 社会保障 医疗卫生 出行服务 教育文娱 食品安全 智慧政府管理平台 政府办公 行政审批 政务公开 决策支持 监察监管 云 计 算 中 心 广 播 电 视 网 络 物 联 网 无 线 宽 带 网 络 有 线 宽 带 网 络 智 慧 公 共 安 全 智 慧 水 利 智 慧 环 境 智 慧 能 源 智 慧 交 通 1.1 智慧城市——总体框架 » 一、 智慧水利发展背 景 社会公众 智 慧 城 市 信 息 基 础 政府 企业 服 务 对 象 IBM 公司将智慧水网作为 “智能地球” 重要组成 ，并为提出了三个关键词 ：自 动化、 交互性 、 智能化 。 智慧水网可精 密感知水网状态 ，实现气象 、 市政等多 部门信息的应用 ，并将感知 、 通信 、 控 制及调度系统集成 ，传感器和仪表可实 时侦测到储存水量和管道水量 ，并通过 调度系统的优化配置引导管道水流路径。 规划图 实施图 1.2 国内外发展——国外情况 1 ）美国国家智慧水网（ NATIONAL SMART WATER GRID™ ) » 一、 智慧水利发展背 景 1.2 国内外发展——国外情况 2 ）美国德州蒸散发网络 （ Evaporation and Transpiration Net ） 该项目是美国德克萨斯州灌溉技术中心的一个项目 ，提供天气数据、 当 前和平均蒸散发数据 ，收集网络信息 ，并提供面向公众的服务系统 ，为用户 提供灌溉建议 ，系统可根据作物生长情况、 土壤墒情及当前蒸散发值等自动 灌溉 9 » 一、 智慧水利发展背 景 覆盖全国的供水网络 系统 多种水源统一配置与调度系 统 国家严格管控水资 源制度体系技术特点 ： u 深埋地下 u 系统开放 u 系统可拓展 u 技术尖端 u 经济合理 1.2 国内外发展——国外情况 3 ）以色列输水系统（ National Water Supply ） » 一、 智慧水利发展背 景 1.2 国内外发展——国内情况 1 ）无锡市感知太湖智慧水利试点 主要是针对太湖水域保护建立的 一套集蓝藻湖泛、 智能感知、 打捞车 船智能调度和信息综合管理于一体的 智慧水利物联网系统。 系统由蓝藻湖 泛传感器、 实时传输无线网络 节 点设 备、 打捞和智能终端等新型设备组成。 » 一、 智慧水利发展背 景 智能管理 防汛抗旱指挥智能决策系 统 水资源智能管理系统 水环境智能治理系统 智能感知 智能调度 1.2 国内外发展——国内情况 1 ）无锡市感知太湖智慧水利试点 建设内容 实 现 » 一、 智慧水利发展背 景 1 个中心 （运行服务中心） 2 个平台（信息 管理平台、 指挥调 度平台） 4 大支撑体系（信息采集 业务支撑体系 防汛抗旱决策支持、 水资源管理、 水生态环境监 测保护、 水工程安全运行管理、 城乡供排水监测 调度 网络 传输 体系 1.2 国内外发展——国内情况 2 ）浙江台州“智慧水务”试点 » 一、 智慧水利发展背景 数据采集体系 水雨墒情、 工情、 水生态、 水资源、 供排水管网等 件环境 物联网、 计算机网络、 3G 网、 GPR 卫星 网、 软硬 体系、 网络 传输 体系、 业 务 公共服务体系 水务公共服务、 公共信息发布、 水文化宣 传 监测 建设内容 ： 台州智慧水务预期成果 ----“ 六六六” 一套全面准确的水务监测体系、 一套先进兼容的网络 传输 体系 一个云计算的数据处理中心、 一套面向行业的管理支持体系 一套面向公众的服务支持体系、 一个智慧水务的示范基地 一个智慧水务运行服务中心、 一个智慧水务研究机构 一支装备现代的基层服务队伍、 一个协同管理工作机 制一套建设管理标准、 一批创新转型的涉水企业 一口子资源共享协作、 一揽子业务综合管理 一格子采集站网布局、 一图纸信息综合展示 一机子监测全能服务、 一竿子应急联动响应 1.2 国内外发展——国内情况 2 ）浙江台州“智慧水务”试点 » 一、 智慧水利发展背景 六个构建 六个形成 1.3 水利信息化发展 水利信息化初步形成了水利业务应用、 水利信息资源、 水利信息化基础 设施、 水利网络 安全 、 水利信息化保障 环境 五大体系。 强化整合、 促进协同 ， 着重加强水利综合决策 ， 注重提升水利公共服务 ， 建设协同智能的水利综 合应用体系 ，使水利管 理从分散粗放向集约精 细转变、 从被动响应向 主动预警转变、 从经验 判断向科学决策转变。 » 一、 智慧水利发展背景 1.3 水利信息化发展 水利信息化初步形成了水利业务应用、 水利信息资源、 水利信息化基础 设施、 水利网络 安全 、 水利信息化保障 环境 五大体系。 丰富信息源 ，强化 数据整合 ，促进信息共 享 ，建设有序共享的水 利信息资源体系 ，逐步 形成多元化采集、 主 体化汇聚和知识化分析 的大数据能力。 » 一、 智慧水利发展背 景 1.3 水利信息化发展 水利信息化初步形成了水利业务应用、 水利信息资源、 水利信息化基础 设施、 水利网络 安全 、 水利信息化保障 环境 五大体系。 推动智能感知 ，强 化资源整合 ，深化虚拟 技术应用 ，促进集约化 利用 ，建设集约完善的 水利信息化基础设施体 系 ，为水利业务应用提 供完善的基础支撑环境。 » 一、 智慧水利发展背 景 1.3 水利信息化发展 水利信息化初步形成了水利业务应用、 水利信息资源、 水利信息化基础 设施、 水利网络 安全 、 水利信息化保障 环境 五大体系。 依据国家网络与信 息安全部署和水利业务 需要 ，全面加强安全纵 深防御、 安全监督管理 和网络 安全 应急响应恢 复 ，建设安全可控的水 利网络 安全 体系 ，提高 网络 安全保障 水平 ，确 保水利信息系统安全可 靠运行。 » 一、 智慧水利发展背景 1.3 水利信息化发展 水利信息化初步形成了水利业务应用、 水利信息资源、 水利信息化基础 设施、 水利网络 安全 、 水利信息化保障 环境 五大体系。 据水利信息化发展 需要 ，重点加强管理制 度、标准规范、 科技创 新、运行维护等 ，建设 优化健全的水利信息化 保障体系 ，保障水利信 息化健康可持续发展 ， 确保发挥水利信息系统 应用效益。 » 一、 智慧水利发展背景 主要内容 智慧水利总体框架 智慧水利发展背景 智慧水利内涵及基本特征 下一步重点工作 3 1 2 4 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.1 定义与内涵 定义 ：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 ，促进水治理体系和治理能力现代化的新理念和新模式。 是 “智慧地 球”概念的衍生 ，是 “智慧城市”概念的拓展 ，是 “数字水利”概念的提升。 内涵 ：利用先进的信息技术 ，实现水利设施的智慧化管理和运行 ，进而 为社会公众创造更美好的生活 ，促进人水的和谐、 水利的可持续发展。 工程调度更智能 水利管理更高效 综合决策更科学 为民服务更便捷 人水关系更和谐 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.2 发展目标 建设 人水和谐 美丽中国 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.3 发展思路 标准先行 确保安全 政府引导 市场参与 统筹规划 顶层设计 因地制宜 科学有序 以人为本 务实推进 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.4 发展路线 点上信息到面上智慧 ：从点上信息收集、 单个设施管理、 线 状 河流治理 为主转向以流域为基本单元 ，涵盖流域承载的生产、 生活、 生态各过程。 事后处理到事前预测 ：从已有信息的展示、 事后处置为主转向预测分析 和事故预防 ，超前部署、 有效应对。 行业管理到公众服务 ：从行业设施的建设和运营管理为主转向以公众为 中心的涉水服务提供。 立体化 监测 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.5 基本特征—— 感知全面化 25/32 机载激光雷达 空 基 网基 互联网 水利物联网 天地一体化立 体感知的监测网 络 地 面 站 网 及 监 测 设 施 地 基 天基 卫星遥感 无人机 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.5 基本特征——互联泛在化 政务网、 专用 网 、移动互联 网、无线宽带、 应急通信等 网络 无处 不在 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.5 基本特征——业务协同化 资源整合共 享 业务系统协 同处理 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.5 基本特征——应用智能化 综合决策科 学 工程调度智 能 管理精细高 效 » 二、 智慧水利内涵及基本特征 2.5 基本特征——服务社会化 以人为本 便民服务泛在交 互 审批 受理 提交 决定 告知 办结 水务部门 纸质 资料 电子 资料 办事人员 网上填报 结果 企业 办事人员 主要内容 智慧水利总体框架 智慧水利发展背景 智慧水利内涵及基本特征 下一步重点工作 3 1 2 4 支撑保障 体系 信息安全 保障体系 技术规范 标准体系 运行运营 服务体系 智能应用体系 综合决策类 行政管理类 工程控制类 ...... 防汛抗旱 ... 河长制 ..... 水利枢 纽 ...... ...... 全面互联体系 水资源、水环境、水生态、水管理，农业、住建、气象、环保等 通信网 物联网 互联网 移动互联网 透彻感知体系 包括透彻感知、 全面互联 、 智能 应用 、 支撑保障 等四大体系 ，为 政府管理 、 企业 生产 、 公众生活 提供智能应用。 » 三、 智慧水利总体框架 天 基 航天卫星观 测平台 Terra/Aqua 云水 ,TRMM/GPM 降水 , GRACE 地下水 ,SMAP 土 壤水分 ，高分 1-5 号。 空 航空观测 云水 , 降水 , 蒸散发 基 平台 土壤水分 地 基 l 地面观测平台 气象 站 , 水文站 水质站 , 生态站 流量站 , 地下水站 … … .. 固定和移动 l 水上和水下 » 三、 智慧水利总体框架 3.1 透彻感知体系——全面感知 以地面站网为基础 ，以水循环为线索 ，以新装备、 新产品、 新途径 为牵引 ，实现水安全、 水资源、 水环境、 水生态、 水管理等信息的立体 高效监测 ，支撑多业务应用。 涉水舆情 ；工业生产 （虚拟水）。 2017-10-11 互联网平台 32/32 网 基 » 三、 智慧水利总体框架 3.2 全面互联体系—通信网络 打造互联互通的通信网、 互联网、 移动互联网、 物联网 ，实现全面互联。 通信网 通信网络 » 三、 智慧水利总体框架 3.2 全面互联体系——信息资源 以空间信息为基准 ，以对象为核心 ，采用大数据技术 ，研发数据接入、 清 洗、存储、 融合、 同化、 挖掘和服务等功能 ，集成水利专业数据、 涉水数据、 遥感数据、 互联网数据。 » 三、 智慧水利总体框架 3.3 智能应用体系——科学决策 在防汛抗旱指挥、 水资源管理等重点业务系统的基础上 ，加强行业之间的 信息交换共享 ，提供大数据级专业分析 ，引入人工智能等模型 ，提高决策水 平。 » 三、 智慧水利总体框架 3.3 智能应用体系——高效管理 水利工程众多 ，如何有效解决水利工程长期以来粗放管理甚至失修失管问 题 ，开展水利工程标准化、 精细化管理是一项非常紧迫的任务。 在感知的基础上 ，对防洪排 涝、 水源、 供水、 排水以及生 态河湖等水利工程设施进行自动 化、智能化控制的体系。 利用自 适应控制算法、 远程控制技术等 ， 形成包括防洪工程、 水源工程、 供水工程、 排水工程和生态河湖 工程等五大智能控制体系。 » 三、 智慧水利总体框架 3.3 智能应用体系——智能控制 防洪工程控制体系 水源工程控制体系 城乡供水工程控制体系 城市排水工程控制体系 生态河湖工程控制体系 智 能 控 制 » 三、 智慧水利总体框架 3.4 支撑保障体系 在支撑保障体系是为全面推进和保障 全 国智慧水利建设 ，有针对性的解 决当前智慧水利推进工作中的问题 ，以形成较完整规范的工作体系和顺畅合 理的管理机制体制。 主要包括 ：先进合理的建设理念、 完整规范的工作体系 ， 合理的建设管理体制、 技术标准体系、 长效运行良性保障机制 , 有关的技术 科 健全组织机构 ，稳妥 推进购买服务 ，提升 建设和运行管理能力。 推进管理办法、 标 准规范制定和实施 ， 落实运行维护经 费、 完善运行维 护平台 ，保障智 慧水利效益发挥。 研合作与人才培养等。 提高管理和应用水 平。 新技术研究与应 用推广 ，增强智 慧水利发展后劲。 » 三、 智慧水利总体框架 3.5 智慧水利关键技术 智慧水利主要涉及云计算、 物联网、 大数据、 移动互联网、 智能控制、 遥感应用等技术 ，物联网、 遥感主要是立体感知体系的关键支撑技术 ，大数 据、 遥感是数据资源体系的关键技术 ，大数据、 智能控制是业务应用体系的 关键技术。 是一种基于网络的计算 ，他将计 算任务分布在大量计算机构成的资源 池上 ，在其中共享的资源、 软件和 信息以按需服务的方式提供给计算机 和用户 ，云计算为解决信息化资源整 合和应用协同共享提供了可行路径。 三、 智慧水利总体框架 3.5.1 云计算——概念 » 三、 智慧水利总体框架 3.5.1 云计算——关键技术 虚拟化技术 ：虚拟机的安装、 设置、 复杂计算应用 ，解决数据或计算任 务切分和并行计算 算 法设计问题 调度分配、 使用、 故障检测与失 效 恢复等 资源调度技术 ：解决物理或虚拟计 算 资源 的自动化分配、 调度、 配置、 使用、 负载均衡、 回收等资源管理 并行计算技术 ：针对大规模数据或 3.5.2 物联网——概念 利用条码、 射频识别（ RFID ）、 传 感器 、 全球定位系统 、 激光扫描器等信 息传感设备 ，按约定的协议 ，实现人与 人 、 人与物 、 物