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        隨著全球物聯(lián)網(wǎng)、新一代移動寬帶網(wǎng)絡、云計算等信息技術的迅速發(fā)展和深入應用，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”，認為世界的基礎結(jié)構(gòu)正在向智慧的方向發(fā)展，可感應、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。借助“智慧北京”、“推進水利信息化建設”等外部大環(huán)境，積極跟蹤物聯(lián)網(wǎng)、云計算等高新技術的發(fā)展，圍繞水務中心工作謀劃北京水務信息化的新發(fā)展，提出了建設“智慧水務”的構(gòu)想，旨在通過信息化建設促進和帶動水務現(xiàn)代化，提升水務行業(yè)社會管理和公共服務能力，保障水務可持續(xù)發(fā)展。

　　從“十五”到“十二五”初期，北京水務信息化發(fā)展經(jīng)歷了起步萌芽（2002 年前）、基本建設（2002—2005 年）、業(yè)務應用（2006—2010 年）3 個重要階段，北京水務信息化工作按照“統(tǒng)一規(guī)則、分步實施；平臺公用、資源共享；應用先導、務求實效”的原則，全面開展了 1 個基礎設施平臺、1 個綜合數(shù)據(jù)庫、6 大業(yè)務應用、3 個保障環(huán)境的建設。初步形成了“數(shù)字水務”的基本成果，實現(xiàn)了支撐北京水務可持續(xù)發(fā)展的應用績效，水務信息化建設進入“整合共享、深化應用”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、城市應急防汛、供排水、郊區(qū)水務及水務工程管理等核心業(yè)務領域建設了一批重大應用系統(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。

　　盡管水務信息化取得了豐碩成果，但是距離“智慧北京”、“水務改革發(fā)展”的要求還有很大距離。水務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、積極應對、妥善解決：

　　1）監(jiān)測不夠全面。目前北京市水務監(jiān)測能力在國內(nèi)處于領先水平，但還存在信息采集站點內(nèi)容不夠均衡，布設密度和深度不能完全支撐水務精細化管理的要求，設備的完好性、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。隨著水務信息化應用的逐步開展，應用系統(tǒng)建設主要集中在水文水資源、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用還較少；系統(tǒng)功能大都以信息服務為主，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，不能有效滿足水務決策、應急管理的需求。

　　3）服務不夠主動。目前水務信息化的服務對象涉及政府部門、水供應商、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)務不夠協(xié)同。水務信息化現(xiàn)有的各業(yè)務應用系統(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)應用層面的聯(lián)通、共享，也未實現(xiàn)跨部門、層級的業(yè)務協(xié)同。

　　智慧水務的本質(zhì)是一種具有綜合性、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)域的水務系統(tǒng)。智慧水務是指把新興的信息技術充分運用于城市水務綜合管理，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、水務虛擬現(xiàn)實平臺等為支撐，完成數(shù)字城市水務設施與物理城市水務設施的無縫集成。依托機制創(chuàng)新，整合共享氣象水文、水務環(huán)境、市容綠化、建設交通等涉水領域的信息，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)中心的應用系統(tǒng)，為電子政務、水務業(yè)務管理、涉水事務跨行業(yè)協(xié)調(diào)管理、社會公眾服務等各個領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進行規(guī)劃，設計和管理，達到“智慧水務”的狀態(tài)。

　　北京市智慧水務建設的總體目標如下：充分利用“十五”、“十一五”期間的建設成果，按照“深度融合、全面共享”的指導思想，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算等高新技術為主導，以“自然-人工”二元水循環(huán)理論為指導，以計算機通信網(wǎng)絡和各采集控制終端為基礎，基本建成集高新技術應用為一體的智能化水務管理體系，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，應用貫穿全過程。

　　北京市智慧水務建設按照“五年基本建成，八年基本完善”的總體部署，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建設，初步形成與智慧北京相適應的水務管理能力；第 2 階段為 2018—2020 年，全面完善北京市智慧水務建設，為智慧北京的實現(xiàn)提供有力支撐。

　　3.1 智慧水務業(yè)務架構(gòu)

       根據(jù)北京市水務局三定職能和水務業(yè)務的實際需要，將水務業(yè)務從宏觀上劃分為決策指揮和公共服務 2 大類，具體組成和架構(gòu)如圖 1 所示。水務決策指揮層的 3 大業(yè)務需要水務信息監(jiān)測與服務類和水務工程建設與管理這 2 項基礎業(yè)務進行支撐。

　　3.2 智慧水務總體架構(gòu)

　　在水務業(yè)務梳理和分析的基礎上，按照智慧水務頂層設計的思路，借鑒目前國際國內(nèi)同類項目建設經(jīng)驗，初步搭建了北京市智慧水務總體架構(gòu)，主要包括智慧水務監(jiān)測體系、控制體系、傳輸網(wǎng)絡、水務數(shù)據(jù)中心、應用、服務對象、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 智慧水務功能架構(gòu)

　　智慧水務通過“智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預警、智能調(diào)度、智能處置、智能控制、智能服務”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)務工作，具體功能架構(gòu)如圖 3 所示。

　　根據(jù)北京市水務信息化發(fā)展現(xiàn)狀和智慧水務頂層設計的總體框架，智慧水務建設任務可以概括為“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，完善水務監(jiān)測體系。和傳統(tǒng)的監(jiān)測手段相比，智慧水務需要利用遙感、衛(wèi)星、物聯(lián)網(wǎng)等技術，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)和應急等水源，通過南水北調(diào)水入京，與本地 10 個水庫、6 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)有綜合庫的基礎上建設數(shù)據(jù)倉庫，為分析、統(tǒng)計、決策等過程提供數(shù)據(jù)支撐。建設水信息基礎平臺，建立形式多樣、使用靈活、方便快捷的資源共享服務系統(tǒng)，形成“一張圖、一個庫、一個平臺”。

　　4.4 構(gòu)建統(tǒng)一業(yè)務應用體系

　　采用功能個性化定制的思想，水務應用系統(tǒng)由通用和個性 2 種模塊組裝的方式實現(xiàn)。水務局機關處室和其業(yè)務對口的局屬單位在共性業(yè)務上使用統(tǒng)一的通用模塊，針對個性業(yè)務可以開發(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)務應用鏈條，為社會公眾、水務各級管理部門提供在線服務和決策支持。

　　5.1 建設原則

　　為確保智慧水務目標的實現(xiàn)，克服水務信息化發(fā)展過程中出現(xiàn)的各自為政、重復建設、信息資源分散、開發(fā)利用效率低等全局性問題，智慧水務建設應遵循以下基本原則：

　　1）統(tǒng)籌規(guī)劃，穩(wěn)步推進。依據(jù)《北京市智慧水務頂層設計》部署，統(tǒng)籌安排建設任務，逐一落實，協(xié)調(diào)、穩(wěn)步推進各項建設內(nèi)容，滿足當前工作的迫切需要。同時，建立有效的工作協(xié)調(diào)機制，健全相關辦法，制定標準與規(guī)范，采取有效措施，促進重點項目建設在技術上統(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)務支撐能力為目的，建立以應用需求為導向、信息技術應用服從水務事務和業(yè)務需求的科學發(fā)展模式，在保障系統(tǒng)可擴展性的基礎上，選擇實用先進的信息技術，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。所有信息基礎設施，都必須按資源共享的原則建設和應用；特別是要依托水務數(shù)據(jù)中心建設，建立信息交換平臺，在全市水務系統(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、政務公開透明，促進信息基礎設施和應用系統(tǒng)效能最大化，避免重復建設。

　　4）建管并重，注重運維。加強建設項目的規(guī)范化過程管理與科學評估，明確各類信息基礎設施及業(yè)務應用的合理生命周期，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，保障水務信息系統(tǒng)建得成、用得好、可持續(xù)。

       5.2 應用系統(tǒng)建設模式

　　智慧水務的核心體現(xiàn)在應用層面，應用系統(tǒng)建設將以現(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)整合

　　現(xiàn)有系統(tǒng)整合分為數(shù)據(jù)資源與應用系統(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)有應用系統(tǒng)，通過分析系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)關聯(lián)關系（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)，并對上層應用系統(tǒng)進行相應改造，實現(xiàn)同一數(shù)據(jù)資源上不同系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。應用系統(tǒng)層面的整合是在云計算服務環(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)設計開發(fā)，并且運行于不同網(wǎng)絡環(huán)境當中的信息系統(tǒng)進行深入分析，將業(yè)務流程分割包裝成不同的服務，并整合在統(tǒng)一的網(wǎng)絡中，對使用者提供透明化的服務，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的松散耦合。

　　5.2.2 現(xiàn)有系統(tǒng)升級改造

　　對不能滿足智慧水務業(yè)務需求的系統(tǒng)進行評估，找出目前運行狀況良好的系統(tǒng)，按照智慧水務頂層設計業(yè)務需求，在云計算與物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，基于 SOA 技術架構(gòu)對業(yè)務流程進行重新梳理，并采用工作流、可視化等技術對業(yè)務流程進行建模，構(gòu)建可變動的業(yè)務流程定制機制，實現(xiàn)對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造，以滿足服務社會公眾和支持領導決策的需求。

　　5.2.3 新系統(tǒng)建設

　　對于無法通過升級改造達到相應的建設目標，或者升級改造成本過高，或者承擔了新的工作和任務的系統(tǒng)，需要建設新的信息系統(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)務系統(tǒng)的開發(fā)效率，方便各業(yè)務系統(tǒng)間的集成，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)務協(xié)同。

　　5.3 智慧水務建成后預期效果

　　智慧水務建成后，將形成“4511”的水務信息化綜合體系，實現(xiàn)以水務局為中心，局屬單位為分中心的全市水務云服務系統(tǒng)，為基層監(jiān)控、業(yè)務管理、決策支持、公共服務，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)務和政務管理方面實現(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)決策科學化

　　面向領導，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、風險管理等分析，為領導科學決策提供支持。通過信息支撐，以及決策依據(jù)、方法及過程的科學化，使得水務局領導的決策更加綜合、合理、可行，形成科學化決策。

　　5.3.4 實現(xiàn)服務主動化

　　面向社會公眾，建立涉及水行政、民生的公共服務，提供了解水務的渠道，實現(xiàn)水務信息資源共建共享，避免重復建設。通過服務內(nèi)容、方式、品質(zhì)及社會交互，使得社會公眾體驗到水務品質(zhì)的人性化、便捷性、舒適性，實現(xiàn)主動化服務。

　　“智慧水務”是北京水務落實“智慧北京”的重要載體，總體框架和建設內(nèi)容是對《“十二五”北京水務信息化發(fā)展規(guī)劃》的細化和補充，是指導未來十年北京市水務信息化統(tǒng)籌發(fā)展和協(xié)調(diào)建設的重要依據(jù)，目前已應用于年度信息化項目申報工作中，作為審批水務信息化項目的主要依據(jù)。

　　今后將在智慧水務總體框架指導下，重點研究水務數(shù)據(jù)中心建設方案、業(yè)務應用體系整合聯(lián)通解決方案等，實現(xiàn)水務普查數(shù)據(jù)與日常業(yè)務數(shù)據(jù)的融合，以及面向全市水務系統(tǒng)的信息共享和業(yè)務協(xié)同，推進全局統(tǒng)籌、集約、協(xié)調(diào)發(fā)展。