智慧水利

一、引言​

    全国水利信息化建设的深入推进，智慧水利已成为提升水资源管理效率、增强水灾害防御能力、推动水利高质量发展的核心方向。从全国智慧水利招投标数据来看，水文监测智能化、水利工程智慧化管理、水资源动态调控等领域需求突出。本方案紧密结合行业趋势与实际需求，旨在构建一套覆盖全面、技术先进、实用性强的智慧水利体系，推动水利业务与信息技术深度融合。​

二、建设目标​

1. 智能监测预警：实现对水文、水质、水资源、水工程等关键要素的实时感知与动态监测，灾害预警准确率提升至 95% 以上。​

2. 高效管理决策：构建水利大数据分析平台，整合多源数据，为水资源调配、防洪减灾、工程运维等提供科学决策支持，决策响应时间缩短 50%。​

3. 协同业务处理：打通水利各业务系统数据壁垒，实现防汛抗旱、水资源管理、工程建设等业务的协同联动与智能处理。​

4. 服务便民惠民：通过移动端、门户网站等渠道，为公众提供实时水情信息、用水服务、涉水事务办理等便捷服务。​

三、关键技术应用​

1. 物联网技术：部署水质传感器、水位雨量监测仪、墒情传感器、视频监控设备等物联网终端，实现对河湖、水库、灌区等水利要素的全方位感知与数据采集。​

2. 大数据技术：搭建水利大数据中心，对海量监测数据、业务数据、空间数据进行存储、清洗、分析，挖掘数据价值，支撑水利业务预测与决策。​

3. 人工智能技术：运用 AI 算法实现水情预测、水质变化分析、工程安全隐患识别等功能，提升水利业务智能化水平。​

4. 数字孪生技术：基于 BIM 和 GIS 技术，构建水利工程与流域数字孪生体，实现物理水利系统与虚拟数字模型的实时交互与精准映射。​

5. 5G 与北斗技术：利用 5G 网络的高速传输特性，保障监测数据实时回传；结合北斗定位系统，实现水利设施高精度定位与应急通信。​

四、系统架构设计​

（一）感知层​

在河流、水库、灌区、饮用水源地等区域部署各类监测设备：​

• 水文监测设备：包括雷达水位计、翻斗式雨量计、多普勒流速仪等，实时采集水位、流量、雨量等数据。​

• 水质监测设备：安装多参数水质传感器，监测 pH 值、溶解氧、氨氮、COD 等指标，保障水生态安全。​

• 工程安全监测设备：在大坝、水闸等水利工程布设渗压计、位移计、应力计等，实时掌握工程运行状态。​

• 视频监控设备：布置高清摄像头、无人机巡检系统，实现重点区域可视化监控。​

（二）网络层​

构建天地一体化通信网络：​

• 无线网络：采用 5G、NB-IoT 等无线通信技术，满足偏远地区监测数据传输需求。​

• 有线网络：在水利管理单位、工程现场铺设光纤网络，保障数据稳定传输。​

• 卫星通信：利用北斗卫星、通信卫星，建立应急通信通道，确保极端情况下数据传输不间断。​

（三）数据层​

1. 水利大数据中心：整合水文、水资源、水质、工程、地理空间等多源数据，建立统一的数据标准与存储管理体系。​

2. 数据治理平台：对数据进行清洗、转换、标注，保障数据质量；通过数据共享交换平台，实现部门间数据互通。​

（四）应用层​

开发各类智慧水利应用系统：​

• 智慧防汛抗旱系统：实时监测雨情、水情、工情，利用洪水演进模型进行洪水预报，制定科学调度方案。​

• 水资源智能管理系统：实现水资源实时监测、用水总量控制、取水许可管理、水资源费征收等功能。​

• 水利工程智慧运维系统：对水利工程进行健康诊断、维修养护管理、安全评估，保障工程安全运行。​

• 水生态保护系统：监测水质变化，分析水生态环境状况，为水生态修复提供决策支持。​

• 水利政务服务平台：提供在线审批、政务公开、公众服务等功能，提升水利政务服务效能。​

（五）用户层​

面向水利管理部门、社会公众、企业等不同用户群体，通过 PC 端、移动端、大屏展示系统等终端，提供个性化服务。​

五、核心系统建设​

（一）智慧防汛抗旱系统​

1. 监测预警：实时采集降雨、河道水位、水库库容等数据，运用人工智能算法进行洪水预测与风险评估，通过短信、APP、广播等多渠道发布预警信息。​

2. 调度指挥：基于数字孪生流域模型，模拟洪水演进过程，制定水库、堤防、分洪区等工程联合调度方案，实现防汛物资、抢险队伍的科学调配。​

（二）水资源智能管理系统​

1. 水资源监测：对取水口、用水户进行实时计量监测，掌握水资源开发利用状况。​

2. 用水总量控制：设定区域用水总量指标，对超计划用水单位进行预警与管控。​

3. 节水管理：推广节水型器具，开展节水评估，提高水资源利用效率。​

（三）水利工程智慧运维系统​

1. 安全监测：实时监测大坝渗流、位移、应力等参数，运用机器学习算法进行安全隐患分析与预警。​

2. 维修养护：制定工程维修养护计划，记录养护过程与结果，实现工程全生命周期管理。​

3. 远程控制：对水闸、泵站等工程设施进行远程监控与自动化控制，提高运行管理效率。​

（四）水生态保护系统​

1. 水质监测预警：实时监测河湖水质变化，对超标指标进行预警，追溯污染源头。​

2. 水生态修复决策：分析水生态环境演变趋势，制定生态补水、湿地修复等水生态保护方案。​

（五）水利政务服务平台​

1. 在线审批：实现取水许可、涉河建设项目等行政审批事项的网上办理，提高审批效率。​

2. 公众服务：为公众提供水情查询、用水报装、投诉建议等服务，增强水利服务透明度。​

六、实施步骤​

（一）规划设计阶段（1-3 个月）​

1. 开展需求调研，分析全国智慧水利招投标案例，明确建设重点与需求。​

2. 编制智慧水利建设总体规划与详细设计方案，包括技术路线、系统架构、功能设计等。​

3. 组织专家评审，完善方案设计。​

（二）设备采购与部署阶段（3-6 个月）​

1. 按照设计方案，采购物联网监测设备、网络通信设备、服务器等硬件设施。​

2. 完成监测站点安装调试、网络布线、数据中心搭建等工作。​

（三）系统开发与集成阶段（3-6 个月）​

1. 开发智慧水利各应用系统，进行功能测试与优化。​

2. 实现各系统与数据中心的集成，打通数据共享通道。​

（四）试运行与培训阶段（1-3 个月）​

1. 开展系统试运行，收集使用反馈，进行问题整改。​

2. 组织水利管理人员、技术人员培训，使其掌握系统操作与管理方法。​

（五）验收与正式运行阶段（1-2 个月）​

1. 组织项目验收，对系统功能、性能、数据质量等进行评估。​

2. 系统正式投入运行，建立运维保障机制，确保系统稳定运行。​

七、保障措施​

（一）组织保障​

成立智慧水利建设领导小组，由水利部门主要领导牵头，协调发改、财政、通信等部门，统筹推进项目建设；设立专项工作小组，负责具体实施与管理。​

（二）资金保障​

多渠道筹集建设资金，争取财政专项资金支持，积极引入社会资本参与；合理安排资金使用，加强资金监管，确保专款专用。​

（三）技术保障​

与高校、科研机构、信息技术企业合作，建立技术支撑团队；定期开展技术交流与培训，跟踪行业技术发展趋势，保障系统技术先进性。​

（四）制度保障​

制定智慧水利数据管理、系统运维、安全保密等管理制度；建立考核评价机制，对系统运行效果、使用情况进行评估，推动智慧水利持续发展。