水利大數(shù)據(jù)助力智慧水利華北水利水電大學(xué)陸桂明2020年1月目錄一二智慧水利現(xiàn)狀三智慧水利技術(shù)路線(xiàn)四水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)1水是人類(lèi)生存的基礎(chǔ)人類(lèi)自古逐水而居，國(guó)家的誕生某種程度都是因?yàn)楦鞔蟛柯湫枰?lián)合起來(lái)共同面對(duì)旱澇災(zāi)害、合理分配和利用水資源。我國(guó)是治水大國(guó)，興水利、除水害，事關(guān)人類(lèi)生存、社會(huì)進(jìn)步，歷來(lái)是治國(guó)安邦的大事。我國(guó)自古就有大禹治水、建都江堰、隋煬帝開(kāi)鑿大運(yùn)河等治水、興修水利設(shè)施歷史故事。習(xí)近平總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”，特別是就保障水安全發(fā)表重要論述，明確提出“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時(shí)期水利工作方針。

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。1水利行業(yè)的發(fā)展及變化水利部部長(zhǎng)鄂竟平：我國(guó)治水的主要矛盾已發(fā)生深刻變化，從改變自然、征服自然為主轉(zhuǎn)向調(diào)整人的行為、糾正人的錯(cuò)誤行為為主。治水的工作重點(diǎn)也要隨之改變，就是要轉(zhuǎn)變?yōu)樗こ萄a(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管。大興土木搞工程建設(shè)的時(shí)代正在過(guò)去，水利行業(yè)由“工程水利”向“智慧水利、民生水利、生態(tài)水利、水利服務(wù)”方向發(fā)展，其中水利信息化是重要引擎和關(guān)鍵動(dòng)力。

1智慧水利的內(nèi)涵智慧水利：不是一個(gè)產(chǎn)品，更不是一種技術(shù)，智慧水利涉及理論框架、政策、資金、人才、技術(shù)、商業(yè)模式和各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全面創(chuàng)新，是一項(xiàng)復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程。智慧水利由智慧地球、某省市引申而來(lái)，以水利信息化服務(wù)為核心，為水資源、防汛抗旱、水土保持、水務(wù)一體化管理等水利現(xiàn)代化業(yè)務(wù)，提供全方位的監(jiān)測(cè)、傳輸、存儲(chǔ)、分析、預(yù)警、智能應(yīng)用等系統(tǒng)服務(wù)。智慧水利構(gòu)成：水利物聯(lián)網(wǎng)、水利云、各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、水利大數(shù)據(jù)、水利算法模型、人工智能、深度學(xué)習(xí)等組成。能夠迅速正確的感知、記憶、理解、計(jì)算、分析、判斷、解決各種復(fù)雜水利問(wèn)題的高級(jí)綜合能力。智慧水利建設(shè)是黨中央、國(guó)務(wù)院賦予水利部門(mén)的重要職責(zé)，做好水利信息化建設(shè)，對(duì)推進(jìn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變、提升水利系統(tǒng)應(yīng)急處置能力和社會(huì)管理水平具有重要意義。

1智智慧水利發(fā)展歷程目錄一智慧水利背景二三智慧水利技術(shù)路線(xiàn)四水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)2智慧水利建設(shè)現(xiàn)狀 記絕大部分地區(qū)并未真正開(kāi)展智慧水利建設(shè)！而是在傳統(tǒng)水利信息化的基礎(chǔ)上理論延伸！2智慧水利現(xiàn)狀建設(shè)難題智慧水利面臨難題籌建自主權(quán)弱水利發(fā)展因地制宜，需要一定的自主權(quán)發(fā)展不均衡水利需求雖然相通，但受制于客觀因素，發(fā)展嚴(yán)重不均衡建設(shè)傳統(tǒng)模式從項(xiàng)目立項(xiàng)到審批到招投標(biāo)到實(shí)施，長(zhǎng)數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘 數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重 九龍治水泄密安全 建設(shè)失控存儲(chǔ)能力能夠應(yīng)付數(shù)據(jù)不斷增長(zhǎng)，但數(shù)據(jù)價(jià)值沒(méi)得到體現(xiàn)分散著大量數(shù)據(jù)孤島 涉水?dāng)?shù)據(jù)相關(guān)環(huán)節(jié)眾多，多頭管理，集合困難涉水?dāng)?shù)據(jù)要保證高安全性 中標(biāo)單位的建設(shè)能力和運(yùn)維能力具有不確定性2水利信息化建設(shè)滯后原因分析智慧水利和大數(shù)據(jù)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)性工程，持續(xù)投入較大，傳統(tǒng)政府采購(gòu)很難驅(qū)動(dòng)，在水利工程中資金占比較小。資金問(wèn)題水利屬于粗放型傳統(tǒng)行業(yè)，行業(yè)比較封閉，技術(shù)決策比重大，新技術(shù)很難被及時(shí)采用，同時(shí)關(guān)鍵技術(shù)儲(chǔ)備不足，缺乏既懂水利，又懂大數(shù)據(jù)的復(fù)合人才。行業(yè)封閉，技術(shù)儲(chǔ)備不足理念落后，大部分地方對(duì)智慧水利及大數(shù)據(jù)了解不深入，對(duì)政策理解不透，領(lǐng)導(dǎo)重視程度不夠，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力不足。政策問(wèn)題水利工程較大，設(shè)計(jì)實(shí)施較長(zhǎng)，信息化技術(shù)更新快，但比重小，不愿做重大變更，一直落后3-5年。系統(tǒng)設(shè)計(jì)更新不及時(shí)商業(yè)模式不明顯，高投入、低產(chǎn)出甚至無(wú)產(chǎn)出。傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式難以支撐智慧水利這種涉及多部門(mén)、多行業(yè)、多數(shù)據(jù)維度、多關(guān)鍵技術(shù)的復(fù)雜生態(tài)，商業(yè)模式及建設(shè)思路急需轉(zhuǎn)型。商業(yè)模式/生態(tài)體系2需要考慮數(shù)據(jù)來(lái)源跨越多個(gè)部門(mén)，如何整合，如何共享？用戶(hù)涵蓋各級(jí)職能部門(mén)，需求如何統(tǒng)一？如何更好的發(fā)動(dòng)公眾參與？業(yè)務(wù)管理流程能通用嗎？事件管理流程能閉環(huán)嗎？考核機(jī)制妥當(dāng)嗎？需求不清楚，不斷變化中，如何設(shè)計(jì)？有沒(méi)有結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際的工作機(jī)制？盲目照搬存在弊端智慧水利建設(shè)需要充分考慮國(guó)情、水情、社情，做到既要兼顧頂層設(shè)計(jì)、又可實(shí)施落地。2具體表現(xiàn)在：l更高效安全的水利信息處理和資源能力。l更科學(xué)的水利監(jiān)測(cè)、預(yù)警、分析、預(yù)測(cè)和能力。l更高水平的水利設(shè)施遠(yuǎn)距離控制和智能化能力。l更協(xié)調(diào)的水利業(yè)務(wù)跨部門(mén)、多層級(jí)、異地點(diǎn)能力。智慧水利何去何從目錄一智慧水利背景二智慧水利現(xiàn)狀三四水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)3智整體架構(gòu)慧水利技術(shù)路線(xiàn)3水利大數(shù)據(jù)是智慧水利大腦水調(diào)網(wǎng)水聯(lián)網(wǎng)水基網(wǎng)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)：水流 管理網(wǎng)絡(luò)：業(yè)務(wù)流信息網(wǎng)絡(luò)：信息流中樞系統(tǒng)傳遞系統(tǒng)硬件系統(tǒng)一般系統(tǒng) 人體系統(tǒng)智慧水利技術(shù)路線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)雨量監(jiān)測(cè)水位監(jiān)測(cè)流量監(jiān)測(cè)視頻監(jiān)視大壩安全監(jiān)測(cè)閘門(mén)遠(yuǎn)程測(cè)控泵站運(yùn)行監(jiān)測(cè)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè) 取水口監(jiān)測(cè)智慧水利物聯(lián)感知集水文自動(dòng)測(cè)報(bào)、大壩監(jiān)測(cè)、閘泵遠(yuǎn)程測(cè)控、水資源取用水監(jiān)測(cè)、水土保持監(jiān)測(cè)、智能微噴灌、視頻監(jiān)控于一體，通過(guò)自動(dòng)化感知手段采集基礎(chǔ)水文、工情等信息，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)及應(yīng)用，為智慧水利提供強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐水土保持監(jiān)測(cè)3智慧水利技術(shù)路線(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用智慧水利多元汛情旱情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)減災(zāi)調(diào)度決策市縣區(qū)多級(jí)聯(lián)動(dòng)協(xié)同指揮跨平臺(tái)信息發(fā)布給水、供水水源地管理城市供水系統(tǒng)管理水庫(kù)安全運(yùn)行管理堤防綜合管理河道綜合管理工程集控中心節(jié)水灌溉農(nóng)村飲用水管理農(nóng)村水利建設(shè)管理水土保持監(jiān)測(cè)管理水資源信息服務(wù)水資源業(yè)務(wù)管理水資源調(diào)配決策支持水資源應(yīng)急管理水行政執(zhí)法監(jiān)督水政監(jiān)察計(jì)劃用水和節(jié)約用水管理目錄一智慧水利背景二智慧水利現(xiàn)狀三智慧水利技術(shù)路線(xiàn)四4水利+大數(shù)據(jù)水利+大數(shù)據(jù)政府水資源個(gè)人企業(yè)激光、遙感、GIS、BIM、傳感網(wǎng)和射頻技術(shù)等現(xiàn)代化信息化術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，全面拓展了水利信息的空間尺度和要素類(lèi)型。水利數(shù)據(jù)已逐漸呈現(xiàn)出多源、多維、大量和多態(tài)的大數(shù)據(jù)特性，水利大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。企業(yè)水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4智慧水利水利交通農(nóng)業(yè)住建氣象環(huán)保工業(yè)國(guó)土河湖管理涉及各行政區(qū)域和流域，水利、環(huán)保、氣象、國(guó)土、住建、交通、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方方面面，不僅在政策上，更要在信息數(shù)據(jù)層面上，除了水利數(shù)據(jù)縱向整合外，還要做到數(shù)據(jù)在橫向與縱向、實(shí)時(shí)與歷史的融合貫通，才能全面的發(fā)揮水利大數(shù)據(jù)的作用與意義。政府部門(mén)就像守著金礦不會(huì)采的財(cái)主，既不相信專(zhuān)業(yè)的外來(lái)人，又沒(méi)有能干的自家人。數(shù)據(jù)整合水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4數(shù)據(jù)從哪來(lái)水庫(kù)、自來(lái)水廠、污水處理廠等。具體水位、雨量、流量、視頻、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，無(wú)人機(jī)，遙感，機(jī)器人等終端。水利行業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)環(huán)保、國(guó)土、農(nóng)業(yè)、公安、檢察、衛(wèi)生等其他部門(mén)。跨部門(mén)跨行業(yè)的涉水?dāng)?shù)據(jù)防汛抗旱、水資源、建設(shè)與管理、農(nóng)村水利、水土保持等。水利行業(yè)各部門(mén)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、企事業(yè)單位及個(gè)人，例如：騰訊、百度，專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)、社會(huì)公眾等。涉水社會(huì)情況數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)、探針等主動(dòng)從互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站、論壇、新媒體等爬取。來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)爬取水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4水利大數(shù)據(jù)來(lái)源手段行政手段經(jīng)濟(jì)手段技術(shù)手段某省市場(chǎng)化的經(jīng)濟(jì)手段，有償某省市場(chǎng)化交大數(shù)據(jù)抽取、整合、共享通過(guò)行政命令，強(qiáng)制要求各單位收集數(shù)據(jù)、信息共享水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4水利大數(shù)據(jù)目標(biāo)及意義水利大數(shù)據(jù)水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)總體架構(gòu)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 服務(wù)器數(shù)據(jù) 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù) 非圖片、文本等數(shù)據(jù)源 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) 共享交換數(shù)據(jù) 其他數(shù)據(jù)4應(yīng)用層 河長(zhǎng)制 防汛抗旱 水資源 農(nóng)田水利 水利工程其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算服務(wù)和開(kāi)放層采集層數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)及管理環(huán)境的開(kāi)發(fā)及管理PaaS Daas SPaaasSS數(shù)據(jù)封裝和服務(wù)管理 指標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)綜合數(shù)據(jù)管理關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)計(jì)算分析離線(xiàn)處理實(shí)時(shí)計(jì)算流式分析計(jì)算資源調(diào)度數(shù)據(jù)挖掘算法庫(kù)挖掘模型圖像識(shí)別其他算法預(yù)測(cè)算法狀態(tài)研判分布式文件系統(tǒng)搜索集群K-V數(shù)據(jù)庫(kù)集群數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺(tái)資產(chǎn)管理元數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)資產(chǎn)

數(shù)據(jù)質(zhì)量多租戶(hù)管理平臺(tái)監(jiān)控資源管理鑒權(quán)/安全部署管理

自服務(wù)門(mén)戶(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)橋接）系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)切割）實(shí)時(shí)線(xiàn)上數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)探針）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)爬?。╇x線(xiàn)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)同步）數(shù)據(jù)處理和交換自主分析超快查詢(xún)自主部署運(yùn)維平臺(tái)用戶(hù)管理資產(chǎn)管理日志審計(jì)監(jiān)控管理授權(quán)管理可視化監(jiān)控上傳下載監(jiān)控項(xiàng)華水水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)水利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4水可視化展示利大數(shù)據(jù)平臺(tái)4特色模型1根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)類(lèi)型，確定污染物類(lèi)別，掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化，對(duì)企業(yè)排污趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)排污企業(yè)畫(huà)像2根據(jù)污染物擴(kuò)散科研數(shù)據(jù)、綜合水體水文數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)散情況分析污染物擴(kuò)散分析3采集大壩的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)的水動(dòng)力學(xué)、水工結(jié)構(gòu)模型對(duì)大壩做預(yù)測(cè)預(yù)警大壩安全監(jiān)測(cè)4根據(jù)水域上游污染物來(lái)源數(shù)據(jù)，結(jié)合水域水文數(shù)據(jù)，