智慧流域综合管控平台设计
智慧水利指导下的云南水情信息化总体构想
第 1 期2022 年 2 月水利信息化Water Resources InformatizationNO.1Feb .,2022智慧水利指导下的云南水情信息化总体构想付 奔，金晨曦（云南省水文水资源局，云南 昆明 650106）收稿日期：2021-06-22作者简介：付奔（19 1-），男，贵州兴仁人，高级工程师，从事防汛抗旱、水资源管理、信息化工作。
E -mail ： 036 **********摘 要：水情信息化是构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系的重要组成部分。
然而，在服务支撑能力与社会发展需求大幅度提升的同时，云南水情信息化建设相对滞后。
因此，为加快提升云南水情信息化程度，从数据资源构建、专业系统开发、综合平台集成 3 个方面，明确提出“自下而上、上下统筹”的信息化建设的总体思路。
强调以 Hadoop 大数据生态组件为主，从实时和历史数据、数字地图方面构成企业级水文大数据；以需求为导向，提质增效为目的，突出专业性，采用微服务开源框架，加强业务系统开发；以大数据、云平台和微服务，围绕“一个中心，多个应用系统”的核心思想，建设水情综合平台，充分整合各业务系统，实现一揽子覆盖水情全业务的集中应用及实现一部手机水情通。
关键词：智慧水利；水情；信息化；系统；云南中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：167 -9 05(2022)01-0013-05DOI: 10.1936 /j.167 -9 05.2022.01.0030 引言水文现代化作为智慧水利 [1] 的应有之意，在全国水文“十四五”规划中，明确提出建立覆盖全面的“空天地”一体化水文监测体系；实现水文全要素、全量程自动监测，水文数据处理、预测预报和分析评价全流程自动化和智能化。
水情作为水文工作的窗口，承担着水文服务防汛抗旱减灾及经济社会发展的重要任务，是开展信息化、智能化的前沿和载体，由于工作的特殊性，水情工作对信息化、智慧化具有足够的必要性和依赖性，通过水情的信息化实现水文的信息化，从而助推水利的智慧化。
生态环保空天地一体化管理平台建设综合解决方案
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目 录
• 背景介绍 • 平台建设方案 • 技术实现 • 平台特色与优势 • 实践案例与效果展示 • 总结与展望
01
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背景介绍
生态环保的重要性
保护自然环境
生态环保是保护自然环境和维 护生态平衡的重要手段，有利
跨部门协同
空天地一体化管理整合不同部门、不同领域的资源 ，促进跨部门协同合作，形成整体合力。
提高管理效率
空天地一体化管理采用先进的技术手段和智 能化系统，提高环境管理的效率和精准度。
平台建设的目标和意义
构建智慧环保体系
通过平台建设，构建智慧环保体系， 实现环境管理的信息化、智能化和现 代化。
提高环境治理水平
于保障地球的可持续发展。
维护人类健康
生态环保对人类健康和生活质量有 着直接的影响，环境污染和生态破 坏都威胁着人类的生存和发展。
推动经济发展
生态环保在推动绿色经济发展、实 现经济可持续增长方面具有重要作 用，同时也有助于提高社会效益和 经济效益。
空天地一体化管理的必要性
全面监测和管控
空天地一体化管理实现对环境全方位、多尺 度的监测和管控，有效解决传统环境监测和 治理的不足。
地理信息系统技术应用
空间数据管理
利用地理信息系统技术，建立空间数据库，实现空间数据的存储、 查询、编辑和管理。
空间分析与应用
通过地理信息系统技术，进行空间分析、模拟和预测，为环境管理 和决策提供支持。
环境地图制作与展示
利用地理信息系统技术，制作环境地图，展示环境状况、资源分布等 信息。
物联网技术应用
数字孪生汉江流域建设先行先试关键技术探讨
第 6 期2023 年 12 月NO.6Dec .2023水利信息化Water Resources Informatization0 引言智慧水利是水利高质量发展的显著标志[1]，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，以数字化、网络化、智能化为主线，构建数字孪生流域，是推动水利高质量发展的重要实施路径。
2021 年 11 月，水利部印发《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》的通知，各流域陆续启动数字孪生试点建设工作。
冶运涛等[2]从定义、特征、关键科学问题和技术体系等理论层面阐述了数字孪生流域的内涵，为智慧流域研究提供了借鉴。
黄艳[3]结合长江流域智慧水利试点建设，梳理了现阶段数字孪生流域发展需求，提出了数据底板、模型库、智能应用建设，以及敏捷响应配置平台技术等数字孪生流域建设的关键技术，并探讨了长江流域三峡库区、汉江流域及长江中下游行蓄洪空间试点数字孪生技术建设技术方案。
李文学等[4]对数字黄河与数字孪生黄河的关系进行了分析，提出了数字孪生黄河建设实施的具体途径，阐述了包括业务应用、数字孪生黄河平台、物联智能感知、采集传输等在内的主要建设任务，提出了推进数字孪生黄河建设的 4 项主要保障措施。
刘昌军等[5]探索了数字孪生淮河防洪“四预”模式，对数字孪生底板、数字化场景、数字化流场和数字映射，以及基于高性能并行计算的水文水动力学实时模拟预报的关键技术进行了研究。
目前，珠江流域[6]、松辽流域[7]、海河流域[8]等重要江河及重点小流域[9-10]也开展了数字孪生流域的建设探索。
根据水利部和长江水利委员会（以下简称长江委）建设数字孪生流域的总体部署，选取汉江流域为数字孪生建设先行先试工作试点。
汉江作为长江流域最大的支流，水资源十分丰富，以石泉、安康、丹江口为代表的大型控制性水库建成运行并发挥作用，标志着汉江主要控制性水库群已初具规模，汉江流域水资源已从大力建设开发利用，逐步走向科学调度运用管理的新时期。
面向流域生态环境治理的综合开发EOD模式研究
面向流域生态环境治理的综合开发EOD模式研究作者：曲强来源：《科技风》2020年第35期摘要：基于生态环境导向的综合开发EOD模式旨在通过实施生态修复、环境提升、水系治理等工程，达到改善生态环境，提升环境承载力，导入地方需求产业的目标，最终实现生态环境治理与生态旅游、城镇综合开发等产业融合发展。
本文研究的面向流域生态环境治理的EOD模式，从策划规划与顶层设计着手，以对生态治理技术体系、商业模式、产业导入、融资方案等方面的筹划，来探讨新的生态环境治理模式与机制，从而破解地区发展中环境治理与资金需求的矛盾，形成企业投资提升环境质量、环境改善增加资源价值，价值溢价反哺环境建设的良性循环。
关键词：生态环境导向;综合开发EOD模式;流域生态环境治理一、EOD模式的提出背景（一）EOD模式的内涵2018年8月30日生态环境部印发的《关于生态环境领域进一步深化“放管服”改革，推动经济高质量发展的指导意见》提出：探索开展生态环境导向的城市开发（EOD）模式，推进生态环境治理与生态旅游、城镇开发等产业融合发展，在不同领域打造标杆示范项目。
EOD发展模式，是以生态建设为首要任务，以优良的生态基底吸引产业与人口的聚集，以PPP为投资实施路径，提升生态、公共服务、产业建设和运营能力，实现区域整体溢价增值，使得生态建设与经济发展相互促进[1]。
EOD模式强调生态建设引领城市建设的作用，旨在解决城市建设、经济发展与环境之间的矛盾，以创新的产业落地模式促进经济结构调整，引入创新的金融模式，改变政府负债型发展方式[2]。
（二）EOD模式的适用条件EOD模式需要以三大条件作为基础。
第一，需要一定规模的载体操盘施展，整体开发才能得到明确的效益回报;第二，操盘者必须拥有从项目策划、产业规划、概念规划、工程实施、土地开发、资产运营、产业招商等一整条产业链的实施能力;第三，要有强大的融资、开发、变现的能力，对于长流程的资金链要有充分的管控和操盘能力。
基于可视化的智慧水务解决方案
应急资源管理预案、资源
常态监控雨量、易涝点等
内涝指挥调度通信、调度
内涝预警预报
城市内涝监测预警
内涝应急决策支持
城市防洪防涝业务流程
排水管网运行管理
城市内涝应急指挥
水利工程运行管理
管网模型
其他数据
管网模型
管网模型
防洪抗旱管理
城市防洪抗旱监测预警主要针对区域雨量、易涝点、内河水位等防洪防涝敏感要素进行实时监测，当出现异常状况时，通过告警声音或短信的方式通知相应责任人，做到内涝监管的先知先觉。
智慧水务的框架结构
以全域城市化供水配水调度管理、水资源三条红线在线监测、水利工程智能化控制为重点，建设云数据中心、数据共享平台以及各类业务应用，实现水务“信息数字化、控制自动化、决策智能化”，实现智慧水务。
感知数据采集
云Hale Waihona Puke 据中心云数据共享平台水资源监测
供排水管理
水生态监测
水利工程
防汛抗旱
水环境监测预警通过自动采集水质监测数据、实时监测城市河道水质、远程监控设备运行状态、及时预警水质异常，从而辅助监管部门及时、准确地掌握城市水体的水质状况和动态变化趋势，为解决跨界污染纠纷、污染事故预警以及管理与保护城市水环境提供科学依据。
饮用水监测
水环境管理
3、预测预报
水环境监测预警通过自动采集水质监测数据、实时监测城市河道水质、远程监控设备运行状态、及时预警水质异常，从而辅助监管部门及时、准确地掌握城市水体的水质状况和动态变化趋势，为解决跨界污染纠纷、污染事故预警以及管理与保护城市水环境提供科学依据。
…
统一门户
决策支持
智慧水务应用模式一
政府模式——各省市级水利水务单位
北京大兴国际机场雨水系统数值模拟与管理策略优化分析
Oct .2021NO.10VOL.312021年10月第10期第31卷特邀主编专栏SPECIAL EDITOR'S COLUMN北京大兴国际机场雨水系统数值模拟与管理策略优化分析收稿日期：2021-05-27第一作者信息：席广朋，男，助理工程师，E-mail：xiguangpeng93@。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51739011）；国家重点研发计划项目（2018YFC1508203）；流域水循环模拟与调控国家重点实验室团队课题项目（SKL2020ZY03）。
席广朋1何秋杭1梅超2黄亮3李冰天3（1.北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京100082；2.中国水利水电科学研究院，北京100038；3.北京大兴国际机场建设指挥部，北京102602）摘要：近年来，随着城市化的快速发展，城市水循环过程发生巨大改变，极端降雨事件频发、径流总量和径流系数增大、城市暴雨内涝风险增加。
城市洪涝模型作为城市雨水管网规划设计的重要工具，应用已越来越广泛。
以北京大兴国际机场为研究对象，通过构建城市洪涝模型，对雨水管道排水能力评估及洪涝淹没深度分析，提出机场雨水智慧管理策略，不断优化提高雨水系统方案应对内涝风险的能力。
同时构建雨水智慧管理平台，采用数字化手段实现风险点识别和设备远程控制，制定内涝风险对策与防涝应急措施，全面保障机场汛期安全运营，为民航机场的雨水系统管控提供参考。
关键词：雨洪模拟；内涝风险评估；管网负荷；雨水管理；北京大兴国际机场中图法分类号：TV873文献标识码：A文章编号：1673-9264（2021）10-01-05DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2021160席广朋，何秋杭，梅超，等.北京大兴国际机场雨水系统数值模拟与管理策略优化分析[J].中国防汛抗旱，2021，31（10）：1-4，14.XI Guangpeng ，HE Qiuhang ，MEI Chao ，et al.Nu⁃merical simulation and management strategy optimization analysis of rainwater system in Beijing Daxing International Airport[J].China Flood &Drought Management ，2021，31（10）：1-4，14.（in Chinese ）1机场建设情况北京大兴国际机场位于北京市大兴区与河北省廊坊市交界处，距北京市中心约50km ，南临永定河，北临永兴河，跨越北京、河北两个行政区域。
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智慧流域综合管控平台设计
摘要：智慧流域综合管控平台将基于4G/5G、IPV6、物联网（IoT）等技术，
建设天地河库一体、上下协同、信息共享的智能环境监测泛在物联网络，实现对
水文、水质、气象、管网、设施、污染源等多种环境要素及各种污染源的全面感
知；在全方位、智能化的生态环境感知体系上按大系统建立水环境水生态水资源
水安全水景观管理与运营应用系统；在大应用系统上按水生态水环境、水资源水
安全、海绵城市和生态基流等不同管理场景整合各系统进行门户一张图展现与应
用。
关键词：智慧流域综合管控平台；物联网；一张图
1设计原则
智慧流域综合管控平台设计遵循全面性、功能性、先进性、可行性、兼容性、
经济性的原则，满足河道整治各工艺处理工程段的生产管理和工艺过程对自动化
的要求。采用“集散型”控制方式，集中监控管理、分散控制、数据共享。
以实现智慧管控的要求为准则，做到“生产自动化，管理信息化”。按照智
慧管控的要求采集水库、河道监测信号；泵站、净化站、水利循环系统、水循环
系统监测信号；变配电监测信号，分别存入所属数据库，并与流域管理控制站整
合接入，管理控制站与政府、水利环保气象等部门进行数据共享，数据互通，形
成“流域物联网”。构建流域的大数据平台，建立智慧管控平台，通过“智能感
知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制、智能服
务”功能体系，实现水安全智能保障，提高水资源调控能力，以支撑日常和应急
状态下的防洪、水资源、水环境和水生态等管理业务工作，保证流域的长效久清。
2总体构架
整个智慧流域综合管控平台的架构包括：感知层、通信层、数据层、应用层
及展示层。
感知层：主要由现场各种监测设备、仪表探头组成，实现流域重点区域水位、
水质、流量、气象、土壤墒情、视频安防等信息的采集。为业务的应用、信息化
水平的提高打下扎实的基础。
通信层：主要通过自建、租用光纤或租用商用无线网络方式，连接感知层各
个数据采集前段设备，将采集到的数据传输至数据中心。
数据层：汇聚基础性、全局性、专业性的水务数据资源，建成集接收处理、
存储管理、共享交换、应用服务于一体的大数据平台，形成以基础水务大数据平
台为核心的集中服务窗口，为业务系统信息应用提供统一的数据资源和应用服务
平台。
应用层：对不同用户进行访问控制、权限管理、在不同平台实现不同的业务
功能模块，分角色提供专业及便捷的业务服务。主要业务功能包括：流域总览、
规划管控、建设管理、运维管理、应急管理、考核反馈、公众服务以及系统管理。
展示层：应用各种先进技术进行业务成果的发布展示。具体展示方式包括客
户端、浏览器、大屏应用、手机应用等。
2.1感知层设计
感知体系由：水质监测设备、水文监测设备、流量监测设备、气象及雨量监
测设备、视频监控设备、智能交互河长牌及智能移动监测采样设备构成。
水文监测站主要采集水库的水位、流量、气象信息，流量监测站主要采集河
道、明渠暗涵交接处流量，水质监测站主要采集水库、河道的水质情况，视频站
主要采集水库及流域河道重要部位的视频图像数据，智能移动监测采样设备主要
采集水质数据。
2.2通信层设计
整个网络通道的需求为4大类，分别为互联网、前端物联感知网络、电子政
务外网、水利设施的工控网络。
互联网：利用服务器承载门户网站、移动交互应用，为企业、河道巡查工作
人员、设备设施运维人员提供基于互联网的应用服务。
电子政务外网：为市政园林水利管护中心、城管局、管委会以及其他职能部
门用户提供业务系统访问通道。
前端物联感知网络：为前端监测感知设备提供数据传输的通道，并且提供各
个流域运营运维工作站与智慧流域综合管控平台数据中心的数据共享交换的数据
传输通道，采用租用运营商的网络资源进行建设。
水利设施的工控网络：为前端水利治理设施（如泵站、闸阀、调蓄池）的自
动化控制系统提供数据传输通道，实现流域控制站对前端治理设施的远程集中自
动控制。
2.3数据层设计
利用数据库管理软件的载体，按照业务领域以及管理要求，建设水生态环境
数据库、水资源安全数据库、运营运维库、应急管理库、系统管理库、数据分析
库，从而构建流域环境数据中心。
同时结合标准规范管理体系完成信息资源规划，对流域数据进行资源目录梳
理、资源元数据整理、资源数据编码、数据采集存储管理、数据监控管理、数据
共享管理。对需要集成到环境数据中心的数据提出标准的数据要求，为各类数据
在系统中集成管理和共享交换提供基础支撑。
2.4应用层设计
主要包括目标管理应用、水环境水生态管理应用、水资源水安全管理应用、
管网监测应用、应急管理应用、运维管理应用、综合场景管理应用等功能模块。
图2.4－1流
域管控系统功能架构图
目标管理应用主要实现对流域水质目标和相关设备设施运行管理维护目标的
考核管理。
水环境水生态管理应用：实时显示水生态数据，并利用颜色对水生态数据进
行区别表示，实时掌握目标区域内的水环境状况，实现水环境、水生态状况的评
估，包括水质、水文、生态等信息的在线监测、处理分析及综合管理等功能。
水资源水安全管理应用：针对流域内河道普遍狭窄，明渠段河道内水位过低，
枯水期水库出水河道出现断流、河库水缺乏连通，水资源循环不畅等现象，通过
水动力、水资源调度算法模型分析决策，形成受污染影响河库改善水环境的调度
策略、受水量影响保障水生态安全调度策略。
管网监测应用：依托应用支撑地理信息平台，可以在地图上直观的看到排水
设施的分布情况及设备信息，点击图上的设施可查看设施的相关信息，实现管径、
埋深和标高等管道属性的“可视化”查阅。
应急管理系统主要包含水环境管理和防汛管理。水环境管理系统以水质-水
量调度为核心，实时监控水质水量变化，发现异常及时预警，开展溯源分析并提
出解决方案，统筹各单元运行，提高系统运行有效性和针对性，保障水环境质量
安全。应急管理应用主要功能包括：1）具有水系水质监控管理功能，针对河道
水质进行实时监控，并以GIS地图的方式实时展现水质在线监测数据；2）具有
水系水质预警预报功能，基于水质-水量耦合模型，针对水质变化进行预测评估，
动态设定水质风险阈值，甄别检测水质异常并发布报警信息；3）具有水质污染
应急管理功能，提供水质应急预案管理、水质污染溯源分析以及应急调度方案制
定、派发、反馈、记录等流程化管理功能。
运维管理应用：包含设备设施基础资料库管理、设备设施运维管理、运行维
护考核管理、河长制管理、系统管理等。
综合场景管理应用门户：通过“一张图”的形式整合共享各个业务处理的数
据，形成水环境、水生态、水资源等各种业务场景的综合管理应用门户。
2.5展示层设计
展示层由大屏端、PC端和移动端三部分组成。大屏端由“一张图”整合时空
大数据。现场检查系统可与PC端系统数据互通，包括问题清单、照片、路线图、
巡河方案、及其他文档等附件可以互通共享，可通过PC端将共享的数据发送给
指定人员手机端。可根据实际情况，提前确定巡查路线，巡查地点，巡查人员，
巡查重点问题等，在APP端录入，并在地图上展现，根据模板生成方案文本，并
可导出。现场还可在APP端对方案进行调整。
3结语
智慧流域综合管控平台利用先进的物联网技术、通信技术、传感技术、专业
模型、大数据、云计算、移动互联等现代化的信息技术，对流域内水环境、水资
源、水生态、水安全等多源信息进行采集和存储，其功能范围涵盖数据采集、信
息查询、预警预报、调度管理、辅助决策、应急处理等多个方面，使整个流域维
持良好的生态环境，提高管理单位自身的信息化水平，实现大数据分析与智慧决
策，方便社会公众接收信息和参与管理工作。
参考文献
[1] 朱记伟，解建仓，马斌. 流域治理项目建设管理体制研究. 《科技进步
与对策》2010年 第9期.
[2] 苏东旭，徐刚，林健，张宇峰，行航. 城市智慧流域管控系统研究——
以梧桐山河流域为例. 《三峡大学学报:自然科学版》2021年 第6期.
[3] 王锐，冯麒宇，卢毓伟. 流域综合治理一体化管控平台系统解决方案.
《水力发电》2021年 第3期