1、北京市智慧水務頂層設計案例隨著全球物聯網、新一代移動寬帶網絡、云計算等信 息技術的迅速發展和深入應用，信息化發展正醞釀著重大變 革和新的突破，更高階段的智慧化發展已成為必然趨勢。 2008 年， IBM 提出重大社會發展理念： “智慧地球” ，認為 世界的基礎結構正在向智慧的方向發展，可感應、度量的信 息源無處不在，互聯網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得到廣泛認同， 2012 年，北 京市發布智慧北京行動綱要 ，正式開啟從“數字北京” 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”等外部大環境，積極跟蹤物聯網、云計算等 高新技術的發展，圍繞水務中心工作謀劃北京水務信息化的 新發展，提出了建設“智慧水務”的構想，旨在通過信息化 建設促進和帶動水務現代化，提升水務行業社會管理和公共 服務能力，保障水務可持續發展。1 北京水務信息化發展現狀 從“十五”到“十二五”初期，北京水務信息化發展經 歷了起步萌芽（ 2002 年前）、基本建設（ 2002 2005 年）、 業務應用（ 20062010 年） 3 個重要階段，北京水務信息化工作按照“統一規則、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

3、平臺、 1 個綜合數據庫、 6 大業務應用、 3 個保障環境的建 設。初步形成了“數字水務”的基本成果，實現了支撐北京 水務可持續發展的應用績效，水務信息化建設進入“整合共 享、深化應用”的發展階段。初步建成雨情、水情、水環境、 工情、供水、排水、節水等 11 類信息采集系統；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 個區縣水務局、 28 個局屬單位的骨干通 信網。建成局中心綜合數據庫，涵蓋 8 大類 45 小類業務 數據；建成信息共享交換平臺，向局內 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 據。在水資源、城

4、市應急防汛、供排水、郊區水務及水務工 程管理等核心業務領域建設了一批重大應用系統。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展的瓶頸問題，必須充分認識、積 極應對、妥善解決：1）監測不夠全面。目前北京市水務監測能力在國內處 于領先水平，但還存在信息采集站點內容不夠均衡，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，應用系統建設主要集中

5、在水文水資源、防汛抗旱、工程 自動化方面，在水環境、水生態及決策支持等方面的應用還 較少；系統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、統計分析類系統不足，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）業務不夠協同。水務信息化現有的各業務應用系統 僅限于各部門內部使用，相互之間只實現了數據共享，尚未 實現應用層面的聯通、共享，也未實現跨部門、層級的業務 協同。2 北京市智慧水務建設目標智慧水務的本質是

6、一種具有綜合性、整體性的行業信息 化發展過程，也可以指符合智慧化特點的一個具體的城市或 區域的水務系統。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 水循環系統中，并通過普遍連接形成“感知物聯網” ；然后 通過超級計算機和云計算將“水務物聯網”整合起來，以多 源耦合的二元水循環模擬、水資源調控、水務虛擬現實平臺 等為支撐，完成數字城市水務設施與物理城市水務設施的無 縫集成。依托機制創新，整合共享氣象水文、水務環境、市 容綠化、建設交通等涉水領域的信息，構建基于數據中心的 應用系統，為電子政務、水務業務管理、涉水事務跨行業協 調管理、社會公眾服務等各

7、個領域及需求提供智能化的支 持，從而能以更加精細、動態、靈活、高效的方式對城市水 務進行規劃，設計和管理，達到“智慧水務”的狀態。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，以物聯網、云計算等高新技術為主導，以 “自然 -人工”二元水循環理論為指導， 以計算機通信網絡和 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，基本實現信息數字化、控制自動化、 決策智能化，使得感知內容全覆蓋，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

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 現提供有力支撐。3 北京市智慧水務總體架構3.1 智慧水務業務架構 根據北京市水務局三定職能和水務業務的實際需要，將 水務業務從宏觀上劃分為決策指揮和公共服務 2 大類，具 體組成和架構如圖 1 所示。水務決策指揮層的 3 大業務需 要水務信息監測與服務類和水務工程建設與管理這 2 項基 礎業務進行支撐。3.2 智慧水務總體架構 在水務業務梳理和分析的基礎上，按照智慧水務頂

9、層設 計的思路，借鑒目前國際國內同類項目建設經驗，初步搭建 了北京市智慧水務總體架構，主要包括智慧水務監測體系、 控制體系、傳輸網絡、水務數據中心、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、智能調度、智能處置、智能控制、智能服務”功能體 系，實現水安全智能保障，提高水資源調控能力，以支撐日 常和應急狀態下的防洪、水資源、水環境和水生態等管理業 務工作，具體功能架構如圖 3 所示。4 北京市智慧水務建設任務根據北京市水務信息化發展現狀和智慧水務頂層設計的總體框架， 智慧水務建設任務可

10、以概括為 “ 4511”，即 4 大 監測體系、 5 大控制體系、 1 個數據中心、 1 個應用體系。4.1 完善 4 大監測體系主要圍繞防汛、 水資源、 水環境和水生態管理 4 類核心 業務，完善水務監測體系。和傳統的監測手段相比，智慧水 務需要利用遙感、 衛星、 物聯網等技術， 構建智能感知體系， 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、 拒馬河及城市內澇， 實現上蓄、 中疏、 下排的防洪格局； 水源控制體系涵蓋京密、 永引、南水北調和應急等水源，通過南水北調水入京，與本 地 10 個水庫、 6

11、處水源地及再生水實現統一配置；城市供 水控制體系包括城區和郊區供水控制體系，形成城內六區一 網和多個郊區供水單元相結合的供水格局；城市排水控制體 系包括污水收集和處理體系；生態河湖控制體系包括內城水 系、生態廊道及小流域。4.3 建成 1 個水務數據中心 通過元數據庫結合數據資源目錄的方式實現數據的標 準化管理， 并在現有綜合庫的基礎上建設數據倉庫， 為分析、 統計、決策等過程提供數據支撐。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，形 成“一張圖、一個庫、一個平臺” 。4.4 構建統一業務應用體系采用功能個性化定制的思想，水務應用系統由通用和個 性 2 種模塊組

12、裝的方式實現。水務局機關處室和其業務對 口的局屬單位在共性業務上使用統一的通用模塊，針對個性 業務可以開發個性模塊。通過管理平臺實現模塊的共享、升 級和管理。形成上下貫通、左右協同的業務應用鏈條，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 北京市智慧水務實施路徑5.1 建設原則為確保智慧水務目標的實現，克服水務信息化發展過程 中出現的各自為政、重復建設、信息資源分散、開發利用效 率低等全局性問題，智慧水務建設應遵循以下基本原則：1）統籌規劃，穩步推進。依據北京市智慧水務頂層 設計部署，統籌安排建設任務，逐一落實，協調、穩步推 進各項建設內容，滿足當前工作的迫切需要。同時，建立有

13、效的工作協調機制，健全相關辦法，制定標準與規范，采取 有效措施，促進重點項目建設在技術上統一標準、框架，確 保信息的互聯互通，促進資源的整合、公用、共享，充分發 揮各種資源的作用和效能。2）需求驅動、急用先建。以滿足實際需求，提升業務 支撐能力為目的，建立以應用需求為導向、信息技術應用服 從水務事務和業務需求的科學發展模式，在保障系統可擴展 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，注重實用、好用、夠用，確保系統盡快 發揮效益。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據中心 建設，建立信息交換平臺，在全市水務

14、系統內部最大程度地 共享信息資源，對社會公眾要最大程度地開放公共信息，實 現資源優化配置、信息互聯互通、政務公開透明，促進信息 基礎設施和應用系統效能最大化，避免重復建設。4）建管并重，注重運維。加強建設項目的規范化過程 管理與科學評估，明確各類信息基礎設施及業務應用的合理 生命周期，將所建系統的運行維護管理方案及合理生命周期 內所需備品備件納入設計內容，落實運行維護經費和組織方 式，強化日常管理，保障水務信息系統建得成、用得好、可 持續。5.2 應用系統建設模式 智慧水務的核心體現在應用層面，應用系統建設將以現 有系統整合為主，現有系統升級改造和新建系統為輔的方式 開展。5.2.1 現有系統

15、整合現有系統整合分為數據資源與應用系統整合 2 個層面數據資源層面的整合針對運行良好、相互功能交集較小，但 具有一定數據聯系的現有應用系統，通過分析系統之間的數 據關聯關系（數據類型、流向、共享需求等） ，確定整合后 的數據資源結構，并對上層應用系統進行相應改造，實現同 一數據資源上不同系統的穩定運行。應用系統層面的整合是 在云計算服務環境下，基于 SOA 架構，對當前在不同的開 發平臺下，用不同的開發語言、架構設計開發，并且運行于 不同網絡環境當中的信息系統進行深入分析，將業務流程分 割包裝成不同的服務，并整合在統一的網絡中，對使用者提 供透明化的服務，從而實現系統的松散耦合。5.2.2 現

16、有系統升級改造 對不能滿足智慧水務業務需求的系統進行評估，找出目 前運行狀況良好的系統，按照智慧水務頂層設計業務需求， 在云計算與物聯網環境下，基于 SOA 技術架構對業務流程 進行重新梳理，并采用工作流、可視化等技術對業務流程進 行建模，構建可變動的業務流程定制機制，實現對現有系統 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，需要建 設新的信息系統。新建系統要基于統一的布局、標準和開發 平臺，充分考慮軟硬件的兼容性問題，以提高各業務系統的 開發效率，方便各業務系統間的集

17、成，實現各系統間的互聯互通與信息共享，從而保障跨部門的業務協同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，為基層監控、業務管理、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 實現控制自動化 面向北京市水源地、自來水管網、排水管網、城市生態 河湖水系等各類監控對象， 建立防洪工程、 水源工程自動化、 城鄉供水、城市排水工程和生態河湖工程等控制體系，實現 水務工程及時、可靠、自動控制。5.3.2 實現管理協同化面向業務人員，建立市區兩級聯動的協同管理工作體 制，在業務和政務管理方面實現統一流程、用戶、資源、配 置的協作化管理。通過對目標、過程、執行及結果等管理的 統一把控，使業務人員的管理更加高效、共享和協同，實現 精細化管理。5.3.3 實現決策科學化 面向領導，建立模型，實現多水源多用戶水資源聯合調 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、 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，實現水務信息資源共建共享，避免重復 建設。通過服務內容、方式、品質及