北京市智慧水務(wù)頂層設(shè)計案例

1、北京市智慧水務(wù)頂層設(shè)計案例隨著全球物聯(lián)網(wǎng)、新一代移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計算等信 息技術(shù)的迅速發(fā)展和深入應(yīng)用，信息化發(fā)展正醞釀著重大變 革和新的突破，更高階段的智慧化發(fā)展已成為必然趨勢。 2008 年， IBM 提出重大社會發(fā)展理念： “智慧地球” ，認為 世界的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正在向智慧的方向發(fā)展，可感應(yīng)、度量的信 息源無處不在，互聯(lián)網(wǎng)平臺讓這一切互連互通，讓一切變得 更加智能化；隨后，又提出“智慧城市”的嶄新 理念，歐美發(fā)達國家掀起了建設(shè)智慧城市的熱潮。 2011 年起，智慧城市的理念在國內(nèi)得到廣泛認同， 2012 年，北 京市發(fā)布智慧北京行動綱要 ，正式開啟從“數(shù)字北京” 向“智慧北京”躍升的新篇章。借

2、助“智慧北京” 、“推進水 利信息化建設(shè)”等外部大環(huán)境，積極跟蹤物聯(lián)網(wǎng)、云計算等 高新技術(shù)的發(fā)展，圍繞水務(wù)中心工作謀劃北京水務(wù)信息化的 新發(fā)展，提出了建設(shè)“智慧水務(wù)”的構(gòu)想，旨在通過信息化 建設(shè)促進和帶動水務(wù)現(xiàn)代化，提升水務(wù)行業(yè)社會管理和公共 服務(wù)能力，保障水務(wù)可持續(xù)發(fā)展。1 北京水務(wù)信息化發(fā)展現(xiàn)狀 從“十五”到“十二五”初期，北京水務(wù)信息化發(fā)展經(jīng) 歷了起步萌芽（ 2002 年前）、基本建設(shè)（ 2002 2005 年）、 業(yè)務(wù)應(yīng)用（ 20062010 年） 3 個重要階段，北京水務(wù)信息化工作按照“統(tǒng)一規(guī)則、分步實施；平臺公用、資源共享； 應(yīng)用先導(dǎo)、務(wù)求實效”的原則，全面開展了 1 個基礎(chǔ)設(shè)施

3、平臺、 1 個綜合數(shù)據(jù)庫、 6 大業(yè)務(wù)應(yīng)用、 3 個保障環(huán)境的建 設(shè)。初步形成了“數(shù)字水務(wù)”的基本成果，實現(xiàn)了支撐北京 水務(wù)可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用績效，水務(wù)信息化建設(shè)進入“整合共 享、深化應(yīng)用”的發(fā)展階段。初步建成雨情、水情、水環(huán)境、 工情、供水、排水、節(jié)水等 11 類信息采集系統(tǒng)；形成上連 北京市政府、 水利部、 海河水利委員會， 橫連北京市交管局、 氣象局，下連 14 個區(qū)縣水務(wù)局、 28 個局屬單位的骨干通 信網(wǎng)。建成局中心綜合數(shù)據(jù)庫，涵蓋 8 大類 45 小類業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)；建成信息共享交換平臺，向局內(nèi) 25 個單位及市應(yīng)急 管理辦公室，以及交通、市政市容管理委員會等部門共享數(shù) 據(jù)。在水資源、城

4、市應(yīng)急防汛、供排水、郊區(qū)水務(wù)及水務(wù)工 程管理等核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域建設(shè)了一批重大應(yīng)用系統(tǒng)。初步完成 信息化標準、運行管理維護及信息安全 3 大保障環(huán)境的建 設(shè)。盡管水務(wù)信息化取得了豐碩成果，但是距離“智慧北 京”、“水務(wù)改革發(fā)展”的要求還有很大距離。水務(wù)信息化工 作仍存在以下一些制約發(fā)展的瓶頸問題，必須充分認識、積 極應(yīng)對、妥善解決：1）監(jiān)測不夠全面。目前北京市水務(wù)監(jiān)測能力在國內(nèi)處 于領(lǐng)先水平，但還存在信息采集站點內(nèi)容不夠均衡，布設(shè)密 度和深度不能完全支撐水務(wù)精細化管理的要求，設(shè)備的完好 性、可用性和可靠性有待進一步增強和優(yōu)化。2）決策支持不夠科學(xué)。隨著水務(wù)信息化應(yīng)用的逐步開 展，應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)主要集中

5、在水文水資源、防汛抗旱、工程 自動化方面，在水環(huán)境、水生態(tài)及決策支持等方面的應(yīng)用還 較少；系統(tǒng)功能大都以信息服務(wù)為主，主要滿足日常管理需 要，輔助決策類、統(tǒng)計分析類系統(tǒng)不足，不能有效滿足水務(wù) 決策、應(yīng)急管理的需求。3）服務(wù)不夠主動。目前水務(wù)信息化的服務(wù)對象涉及政 府部門、水供應(yīng)商、社會公眾等，基本能夠滿足各類用戶的 需求，但尚處于被動服務(wù)的階段，在主動性、便捷性、人性 化等方面存在改進空間。4）業(yè)務(wù)不夠協(xié)同。水務(wù)信息化現(xiàn)有的各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng) 僅限于各部門內(nèi)部使用，相互之間只實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，尚未 實現(xiàn)應(yīng)用層面的聯(lián)通、共享，也未實現(xiàn)跨部門、層級的業(yè)務(wù) 協(xié)同。2 北京市智慧水務(wù)建設(shè)目標智慧水務(wù)的本質(zhì)是

6、一種具有綜合性、整體性的行業(yè)信息 化發(fā)展過程，也可以指符合智慧化特點的一個具體的城市或 區(qū)域的水務(wù)系統(tǒng)。智慧水務(wù)是指把新興的信息技術(shù)充分運用 于城市水務(wù)綜合管理，把傳感器嵌入和裝備到自然水和社會 水循環(huán)系統(tǒng)中，并通過普遍連接形成“感知物聯(lián)網(wǎng)” ；然后 通過超級計算機和云計算將“水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”整合起來，以多 源耦合的二元水循環(huán)模擬、水資源調(diào)控、水務(wù)虛擬現(xiàn)實平臺 等為支撐，完成數(shù)字城市水務(wù)設(shè)施與物理城市水務(wù)設(shè)施的無 縫集成。依托機制創(chuàng)新，整合共享氣象水文、水務(wù)環(huán)境、市 容綠化、建設(shè)交通等涉水領(lǐng)域的信息，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)中心的 應(yīng)用系統(tǒng)，為電子政務(wù)、水務(wù)業(yè)務(wù)管理、涉水事務(wù)跨行業(yè)協(xié) 調(diào)管理、社會公眾服務(wù)等各

7、個領(lǐng)域及需求提供智能化的支 持，從而能以更加精細、動態(tài)、靈活、高效的方式對城市水 務(wù)進行規(guī)劃，設(shè)計和管理，達到“智慧水務(wù)”的狀態(tài)。北京市智慧水務(wù)建設(shè)的總體目標如下：充分利用“十 五”、“十一五”期間的建設(shè)成果，按照“深度融合、全面共 享”的指導(dǎo)思想，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算等高新技術(shù)為主導(dǎo)，以 “自然 -人工”二元水循環(huán)理論為指導(dǎo)， 以計算機通信網(wǎng)絡(luò)和 各采集控制終端為基礎(chǔ)，基本建成集高新技術(shù)應(yīng)用為一體的 智能化水務(wù)管理體系，基本實現(xiàn)信息數(shù)字化、控制自動化、 決策智能化，使得感知內(nèi)容全覆蓋，采集信息全掌握，傳輸 時間全天候，應(yīng)用貫穿全過程。北京市智慧水務(wù)建設(shè)按照“五年基本建成，八年基本完 善”的總體部

8、署，擬分 2 個階段開展實施，第 1 階段為 2013 2017 年，基本完成北京市智慧水務(wù)建設(shè)，初步形成 與智慧北京相適應(yīng)的水務(wù)管理能力；第 2 階段為 2018 2020 年，全面完善北京市智慧水務(wù)建設(shè)，為智慧北京的實 現(xiàn)提供有力支撐。3 北京市智慧水務(wù)總體架構(gòu)3.1 智慧水務(wù)業(yè)務(wù)架構(gòu) 根據(jù)北京市水務(wù)局三定職能和水務(wù)業(yè)務(wù)的實際需要，將 水務(wù)業(yè)務(wù)從宏觀上劃分為決策指揮和公共服務(wù) 2 大類，具 體組成和架構(gòu)如圖 1 所示。水務(wù)決策指揮層的 3 大業(yè)務(wù)需 要水務(wù)信息監(jiān)測與服務(wù)類和水務(wù)工程建設(shè)與管理這 2 項基 礎(chǔ)業(yè)務(wù)進行支撐。3.2 智慧水務(wù)總體架構(gòu) 在水務(wù)業(yè)務(wù)梳理和分析的基礎(chǔ)上，按照智慧水務(wù)頂

9、層設(shè) 計的思路，借鑒目前國際國內(nèi)同類項目建設(shè)經(jīng)驗，初步搭建 了北京市智慧水務(wù)總體架構(gòu)，主要包括智慧水務(wù)監(jiān)測體系、 控制體系、傳輸網(wǎng)絡(luò)、水務(wù)數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用、服務(wù)對象、安 全保障及推進機制等 8 大部分，具體框架如圖 2 所示。3.3 智慧水務(wù)功能架構(gòu)智慧水務(wù)通過“智能感知、智能仿真、智能診斷、智能 預(yù)警、智能調(diào)度、智能處置、智能控制、智能服務(wù)”功能體 系，實現(xiàn)水安全智能保障，提高水資源調(diào)控能力，以支撐日 常和應(yīng)急狀態(tài)下的防洪、水資源、水環(huán)境和水生態(tài)等管理業(yè) 務(wù)工作，具體功能架構(gòu)如圖 3 所示。4 北京市智慧水務(wù)建設(shè)任務(wù)根據(jù)北京市水務(wù)信息化發(fā)展現(xiàn)狀和智慧水務(wù)頂層設(shè)計的總體框架， 智慧水務(wù)建設(shè)任務(wù)可

10、以概括為 “ 4511”，即 4 大 監(jiān)測體系、 5 大控制體系、 1 個數(shù)據(jù)中心、 1 個應(yīng)用體系。4.1 完善 4 大監(jiān)測體系主要圍繞防汛、 水資源、 水環(huán)境和水生態(tài)管理 4 類核心 業(yè)務(wù)，完善水務(wù)監(jiān)測體系。和傳統(tǒng)的監(jiān)測手段相比，智慧水 務(wù)需要利用遙感、 衛(wèi)星、 物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)， 構(gòu)建智能感知體系， 確保信息互通和資源共享，形成“空天地”一體化的水務(wù)立 體感知監(jiān)測體系。 4.2 完善 5 大控制體系洪水控制體系涵蓋潮白河、 永定河、 拒馬河及城市內(nèi)澇， 實現(xiàn)上蓄、 中疏、 下排的防洪格局； 水源控制體系涵蓋京密、 永引、南水北調(diào)和應(yīng)急等水源，通過南水北調(diào)水入京，與本 地 10 個水庫、 6

11、處水源地及再生水實現(xiàn)統(tǒng)一配置；城市供 水控制體系包括城區(qū)和郊區(qū)供水控制體系，形成城內(nèi)六區(qū)一 網(wǎng)和多個郊區(qū)供水單元相結(jié)合的供水格局；城市排水控制體 系包括污水收集和處理體系；生態(tài)河湖控制體系包括內(nèi)城水 系、生態(tài)廊道及小流域。4.3 建成 1 個水務(wù)數(shù)據(jù)中心 通過元數(shù)據(jù)庫結(jié)合數(shù)據(jù)資源目錄的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標 準化管理， 并在現(xiàn)有綜合庫的基礎(chǔ)上建設(shè)數(shù)據(jù)倉庫， 為分析、 統(tǒng)計、決策等過程提供數(shù)據(jù)支撐。建設(shè)水信息基礎(chǔ)平臺，建 立形式多樣、使用靈活、方便快捷的資源共享服務(wù)系統(tǒng)，形 成“一張圖、一個庫、一個平臺” 。4.4 構(gòu)建統(tǒng)一業(yè)務(wù)應(yīng)用體系采用功能個性化定制的思想，水務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)由通用和個 性 2 種模塊組

12、裝的方式實現(xiàn)。水務(wù)局機關(guān)處室和其業(yè)務(wù)對 口的局屬單位在共性業(yè)務(wù)上使用統(tǒng)一的通用模塊，針對個性 業(yè)務(wù)可以開發(fā)個性模塊。通過管理平臺實現(xiàn)模塊的共享、升 級和管理。形成上下貫通、左右協(xié)同的業(yè)務(wù)應(yīng)用鏈條，為社 會公眾、水務(wù)各級管理部門提供在線服務(wù)和決策支持。5 北京市智慧水務(wù)實施路徑5.1 建設(shè)原則為確保智慧水務(wù)目標的實現(xiàn)，克服水務(wù)信息化發(fā)展過程 中出現(xiàn)的各自為政、重復(fù)建設(shè)、信息資源分散、開發(fā)利用效 率低等全局性問題，智慧水務(wù)建設(shè)應(yīng)遵循以下基本原則：1）統(tǒng)籌規(guī)劃，穩(wěn)步推進。依據(jù)北京市智慧水務(wù)頂層 設(shè)計部署，統(tǒng)籌安排建設(shè)任務(wù)，逐一落實，協(xié)調(diào)、穩(wěn)步推 進各項建設(shè)內(nèi)容，滿足當前工作的迫切需要。同時，建立有

13、效的工作協(xié)調(diào)機制，健全相關(guān)辦法，制定標準與規(guī)范，采取 有效措施，促進重點項目建設(shè)在技術(shù)上統(tǒng)一標準、框架，確 保信息的互聯(lián)互通，促進資源的整合、公用、共享，充分發(fā) 揮各種資源的作用和效能。2）需求驅(qū)動、急用先建。以滿足實際需求，提升業(yè)務(wù) 支撐能力為目的，建立以應(yīng)用需求為導(dǎo)向、信息技術(shù)應(yīng)用服 從水務(wù)事務(wù)和業(yè)務(wù)需求的科學(xué)發(fā)展模式，在保障系統(tǒng)可擴展 性的基礎(chǔ)上，選擇實用先進的信息技術(shù)，建立可配置、易擴 充和能演化的系統(tǒng)，注重實用、好用、夠用，確保系統(tǒng)盡快 發(fā)揮效益。3）注重整合、資源共享。所有信息基礎(chǔ)設(shè)施，都必須 按資源共享的原則建設(shè)和應(yīng)用；特別是要依托水務(wù)數(shù)據(jù)中心 建設(shè)，建立信息交換平臺，在全市水務(wù)

14、系統(tǒng)內(nèi)部最大程度地 共享信息資源，對社會公眾要最大程度地開放公共信息，實 現(xiàn)資源優(yōu)化配置、信息互聯(lián)互通、政務(wù)公開透明，促進信息 基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)效能最大化，避免重復(fù)建設(shè)。4）建管并重，注重運維。加強建設(shè)項目的規(guī)范化過程 管理與科學(xué)評估，明確各類信息基礎(chǔ)設(shè)施及業(yè)務(wù)應(yīng)用的合理 生命周期，將所建系統(tǒng)的運行維護管理方案及合理生命周期 內(nèi)所需備品備件納入設(shè)計內(nèi)容，落實運行維護經(jīng)費和組織方 式，強化日常管理，保障水務(wù)信息系統(tǒng)建得成、用得好、可 持續(xù)。5.2 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)模式 智慧水務(wù)的核心體現(xiàn)在應(yīng)用層面，應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)將以現(xiàn) 有系統(tǒng)整合為主，現(xiàn)有系統(tǒng)升級改造和新建系統(tǒng)為輔的方式 開展。5.2.1 現(xiàn)有系統(tǒng)

15、整合現(xiàn)有系統(tǒng)整合分為數(shù)據(jù)資源與應(yīng)用系統(tǒng)整合 2 個層面數(shù)據(jù)資源層面的整合針對運行良好、相互功能交集較小，但 具有一定數(shù)據(jù)聯(lián)系的現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)，通過分析系統(tǒng)之間的數(shù) 據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系（數(shù)據(jù)類型、流向、共享需求等） ，確定整合后 的數(shù)據(jù)資源結(jié)構(gòu)，并對上層應(yīng)用系統(tǒng)進行相應(yīng)改造，實現(xiàn)同 一數(shù)據(jù)資源上不同系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。應(yīng)用系統(tǒng)層面的整合是 在云計算服務(wù)環(huán)境下，基于 SOA 架構(gòu)，對當前在不同的開 發(fā)平臺下，用不同的開發(fā)語言、架構(gòu)設(shè)計開發(fā)，并且運行于 不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當中的信息系統(tǒng)進行深入分析，將業(yè)務(wù)流程分 割包裝成不同的服務(wù)，并整合在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)中，對使用者提 供透明化的服務(wù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的松散耦合。5.2.2 現(xiàn)

16、有系統(tǒng)升級改造 對不能滿足智慧水務(wù)業(yè)務(wù)需求的系統(tǒng)進行評估，找出目 前運行狀況良好的系統(tǒng)，按照智慧水務(wù)頂層設(shè)計業(yè)務(wù)需求， 在云計算與物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，基于 SOA 技術(shù)架構(gòu)對業(yè)務(wù)流程 進行重新梳理，并采用工作流、可視化等技術(shù)對業(yè)務(wù)流程進 行建模，構(gòu)建可變動的業(yè)務(wù)流程定制機制，實現(xiàn)對現(xiàn)有系統(tǒng) 的改造，以滿足服務(wù)社會公眾和支持領(lǐng)導(dǎo)決策的需求。5.2.3 新系統(tǒng)建設(shè) 對于無法通過升級改造達到相應(yīng)的建設(shè)目標，或者升級 改造成本過高，或者承擔了新的工作和任務(wù)的系統(tǒng)，需要建 設(shè)新的信息系統(tǒng)。新建系統(tǒng)要基于統(tǒng)一的布局、標準和開發(fā) 平臺，充分考慮軟硬件的兼容性問題，以提高各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的 開發(fā)效率，方便各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的集

17、成，實現(xiàn)各系統(tǒng)間的互聯(lián)互通與信息共享，從而保障跨部門的業(yè)務(wù)協(xié)同5.3 智慧水務(wù)建成后預(yù)期效果智慧水務(wù)建成后，將形成“ 4511”的水務(wù)信息化綜合體 系，實現(xiàn)以水務(wù)局為中心，局屬單位為分中心的全市水務(wù)云 服務(wù)系統(tǒng)，為基層監(jiān)控、業(yè)務(wù)管理、決策支持、公共服務(wù)， 提供全面、可靠、靈活、便捷的信息化支撐和保障。5.3.1 實現(xiàn)控制自動化 面向北京市水源地、自來水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、城市生態(tài) 河湖水系等各類監(jiān)控對象， 建立防洪工程、 水源工程自動化、 城鄉(xiāng)供水、城市排水工程和生態(tài)河湖工程等控制體系，實現(xiàn) 水務(wù)工程及時、可靠、自動控制。5.3.2 實現(xiàn)管理協(xié)同化面向業(yè)務(wù)人員，建立市區(qū)兩級聯(lián)動的協(xié)同管理工作體 制，在業(yè)務(wù)和政務(wù)管理方面實現(xiàn)統(tǒng)一流程、用戶、資源、配 置的協(xié)作化管理。通過對目標、過程、執(zhí)行及結(jié)果等管理的 統(tǒng)一把控，使業(yè)務(wù)人員的管理更加高效、共享和協(xié)同，實現(xiàn) 精細化管理。5.3.3 實現(xiàn)決策科學(xué)化 面向領(lǐng)導(dǎo)，建立模型，實現(xiàn)多水源多用戶水資源聯(lián)合調(diào) 度、洪水資源利用、風(fēng)險管理等分析，為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供 支持。 通過信息支撐， 以及決策依據(jù)、 方法及過程的科學(xué)化， 使得水務(wù)局領(lǐng)導(dǎo)的決策更加綜合、合理、可行，形成科學(xué)化決策。5.3.4 實現(xiàn)服務(wù)主動化 面向社會公眾，建立涉及水行政、民生的公共服務(wù)，提 供了解水務(wù)的渠道，實現(xiàn)水務(wù)信息資源共建共享，避免重復(fù) 建設(shè)。通過服務(wù)內(nèi)容、方式、品質(zhì)及