第 3 期2021 年 6 月
Water Resources Informatization
NO.3Jun .,2021
庄 磊，葛召华
（山东省水利综合事业服务中心，山东 济南 250013）
收稿日期：2020-11-04
作者简介：庄磊（1981-），男，山东临沂人，工程师，主要研究方向为网络安全与信息化。E -mail:****************
摘 要：针对山东省水利防汛调度存在的信息获取滞后、业务协同不足、智慧化水平不高等问题，结合水利行业对应急处置和科学决策等工作的实际需求，通过运用“互联网+”、大数据、人工智能、5G 等技 术，深度整合信息数据，高度集成调度功能，优化打造可视化展示，建设完成集数据采集、监视、分析、研判、决策等功能于一体的山东省水利防汛调度会商系统，满足水旱灾害处置、河湖管理、水资源监管、水利工程建设等不同业务指挥调度决策需求。实践证明：山东省水利防汛调度会商系统显著提升行业指挥调度能力，为防汛决策提供有效技术支撑，并可作为水利行业强监管的重要抓手。
关键词：防汛调度；防汛会商；水利业务；指挥调度；一张图；整合共享
中图分类号：TV87 文献标志码：A 文章编号：1674-9405(2021)03-0091-04
DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.019
0 引言
近几年，山东省连续遭到强台风侵袭，“温比亚”“利奇马”“巴威”等台风先后登陆，暴雨、大暴雨等极端天气频发，给防汛工作带来严重考验 [1]。面对防汛新形势新要求，山东省水利信息化在支撑水旱灾害防御方面的短板也愈发明显，汛情数据渠道单一，应急调度手段滞后，智慧化决策水平不高，业务协同和统一调配难度较大，防汛指挥调度的整体能力亟待改善。
为着力解决“十三五”发展中的“支撑决策能力不足”等问题 [2]，2018 年底，山东省水利厅做出建设省防汛调度会商系统的重大决策。该系统基于现有水利数据中心、云平台开发建设，充分运用“互联网 +”、
大数据、人工智能、5G 等新兴技术，初步打造集综合指挥调度、数据汇聚应用、风险防范预警、事件应急处置、服务科学决策等功能为一体的省级防汛调度指挥中枢。
1 建设目标及功能设计
1.1 建设目标
全面整合水旱灾害防御、水文水情、河湖管理、视频监控、气象预报等信息数据，优化集成防御调度、指挥会商、远程监控、集中展示等需求功能，超前建设功能完备、可靠稳定的音视频展示系统，
打造智慧化、科学化的水利行业一体化调度平台。防汛调度会商系统深度融合卫星遥感、大数据、无人机、5G 等新兴技术，将各类水利信息要素集成到省级决策中枢，建立水利信息全范围感知、行业调度全流程支撑的信息化体系，使各类应急调度有章可循，进一步推动水利防汛工作现代化 [3]。
1.2 功能设计
防汛调度会商系统应具备以下主要功能：
1）实现大数据智能应用。集成山东省河湖水系、水文水资源、水利工程、防汛抗旱等业务历史数据，以及水利信息化和智能化建设产生的各类成果数据，利用可视化大屏和智能检索技术，实现水利业务数据的集中展示和智能应用。
2）实现一张图指挥。利用山东省地理信息数据，对省内主要河流湖库及监测站点进行图上标绘，形成山东省河湖一张图，对河流信息要素等实现动态更新，并利用可视化大屏技术进行全景展示，为水旱灾害防御调度指挥提供决策依据。
3）保障应急调度。建设覆盖山东省各市、县级水行政主管部门和重点水利工程的可视化值班系统，使应急调度指令第一时间传达至各有关单位，并随时对行业值班情况进行检查。
4）融合多源信号。集成视频会议、视频监控、音频视频、5G 设备、无人机、遥感卫星等多种信号，健全水利感知平台，实现多路信号的全数字融
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92合，做到统一管理、集中控制。
5）推动资源共享。在系统建设及开发过程中，充分考虑多部门间防汛调度会商需求，在系统端预留接口，方便防汛业务厅局随时接入网络，调取数据。
1.3 整体架构
山东省水利防汛调度会商系统整体架构由以下内容组成：5 个层面，包括基础设施支撑层、数据资源
层、应用支撑层、智能应用层、决策层；2 类保障体系，包括运行维护、标准规范 2 个体系；3 类服务对象，包括省防汛抗旱指挥部（以下简称省防指），省级水行政主管、应急管理部门。总体架构设计如图 1 所示。
5 个层面具体分析如下：
1）决策层。山东省防汛调度会商系统主要供 3 类服务对象有关领导及人员使用。
2）智能应用层。智能应用层基于防汛调度等业务需求，以及应用支撑层提供的标准化服务接口，
图 1 防汛调度会商系统整体架构
开发大数据智能服务、行业一体化调度、多场景会商等功能模块，为防汛工作提供数据参考和决策支撑。
3）应用支撑层。应用支撑层在基础设施层和数据资源层的基础上，建立“统一门户、统一用户”的应用建设规范体系，结合机器学习、智能识别、深度学习等技术，提供不同场景下的水利应用模型服务，为业务系统提供统一的标准化服务接口。
4）数据资源层。数据资源层通过建立规范统一的水利数据资源目录和仓库，制定资源处理、汇聚、共享等方面的规范标准，实现各类数据的汇聚交换和资源管理，推动多业务领域的数据资源共享。
5）基础设施支撑层。基础设施支撑层由省级水利云、信息感知和通信网络体系构成，为各类信息化应用提供通信网络支撑和基础数据保障。
2 主要建设内容及创新点
2.1 水利大数据可视化应用
基于山东省水利海量数据，采用大数据基础组
件、虚拟化、智能感知、挖掘建模、机器学习、多
学科融合展现等技术，开展多业务领域的数据整合、共享，实现已有数据
在出入口上的一数一源和智能管理，建立完备的山东省水利资源池 [4]。开发水利数据垂直搜索引擎基础理论模型，实现数据智
能检索和智慧应用，将面向专业人员的表格数据转换成面向领导决策的可视化展示数据，应用人工智
能技术对信息进行自动分类，构建水利知识图谱，打造基于业务需求的多场景可视化大数据应用。具体应用分析如下：
焦化废水1）开发河湖一张图。利用天地图和水利基础数据，整合卫星遥感、视频监控、工程信息等，对全省 9 000 余条乡镇级以上河流、6 436 个湖库
省级水行政主管单位
省防指省级应急管理部门
涉水大数据
智能服务
行业一体化指挥调度
多场景防汛调度会商
多部门应对业务协同
统一门户
统一地图服务
统一用户
水利一张图
数据分析模型调度模型
预报模型仿真模型
机器学习智能识别智慧视觉
深度学习
基础支撑组件水利模型服务人工智能服务应用支撑层
智能应用层
决策层
数据资源目录
水利数据仓库
数据服务数据可视化
数据共享交换
数据资源层
水利业务网
水利工控网
互联网
电子政务网
水利网络体系
水利感知体系
水情监测雨情监测墒情监测水质监测气象监测地下水监测洪涝监测工情监测管网监测
视频监控
基础设施支撑层
水利云
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省级水利云
运 行 维
护 体
系标 准 规 范 体耐寒输送带
系
93第 3 期庄 磊等：山东省水利防汛调度会商系统构建及应用
及相关建筑和监测点进行矢量标绘，涵盖河道控制线、保护区、保留区及开发利用区等范围[5]。使用遥感影像数据，对河道划界岸线进行监测，建立岸线遥感监测底片。研发面向对象分割和深度学习结合的河湖岸线提取算法，快速提取监测范围内的违章建筑、侵占滩地、违法养殖、违法采砂、涉水建
设项目等信息，并进行人工目视校核和修正。
2）开发专题数据可视化展示。应用大数据技术对现有水利数据中心、互联网水利等的数据进行分析整理，开发多个场景的专题演示界面。目前已完成水利概况、防汛抗旱、重点项目建设、河（湖）长制、水文水资源、水利移民等业务的综合和专题数据的可视化展示。通过可视化形式可宏观了解水利信息，促进不同水利系统之间的互联互通，为业务创新和正确决策提供依据，也为水利业务强监管提供有力支撑。
2.2 多源信号可视化展现
将会议终端、视频监控、单兵设备、无人机、卫星电话、4G/5G 设备、宽带集系统等与水利业务进行深度融合，以可视化形式呈现各类数据资源，快速实现可视化扁平调度和汛情现场全景可视，广泛应用于水文水资源、防汛抗旱、水利项目建设等工作中，尤其为应急指挥调度和水利项目推进提供强有力的信息化支撑，实现动态感知、资源整合、智能分析、辅助决策[6]。
2.3 视频展示优化提升
建设完成综合可视化展示平台，整合 LED 大屏显示系统、超高分可视化和大屏幕综合应用管理平台等设备，应用软、硬件拼接技术，可针对不同业务、场景需求，对图像进行定制，开发多种调度、会商
、演示模式，有效满足水利行业指挥调度需求。建设完成超高清全融合显示系统，实现端到端真 4K 高清效果，可实现 4K 视频会商、监控及全视频 4K 融合上墙，使各类视频信号更加真实清晰，显著提升视频会商效果。
2.4 行业调度一体化联动液冷散热器
建设水利行业可视化值班系统，完成山东省16 个市、150 余个县、30 余个水库的视频终端安装配置。市、县、水库三级值班画面分层级集中演示，市级画面采取固定模式展示，县级及水库画面采取轮巡模式展示，省防汛值班室可随时对任一部门进行调度，实现省、市、县三级水行政主管部门无障碍实时会商，满足值班轮询、水情会商、防汛调度的可视化需要，为汛期政令畅通和突发事件处置提供保障[7]。
2.5 涉水数据有效整合共享
实现不同省直部门间的数据共享和联合应用：
1）数据共享方面。接入山东省气象局云图、雷达等数据，实时跟踪并动态演示云图、雷达图。将河湖岸线规划数据与自然资源厅相关数据进行共享交换，确保划界数据的权威性和准确性。与生态环境厅实现水质监测系统联网和数据共享，扩展河湖水质监测覆盖范围。
2）联合应用方面。通过运营商专线，实现与山东省应急管理厅、气象局、武警总队的数据共享联通，各单位可实时查看雨水情信息，调度降水情况。通过省电子政务专网，实现与省应急管理厅值班室高清防汛会商。
3 应用效益分析
3.1 全面提升防汛统筹协调能力
山东省防汛调度会商系统投入运行以来，应急调度、雨水情查询、台风实时监测、行业会商 4 种能力效益显著，有效确保了全省灾情应对统一指挥、调度和统筹协调。2019 年以来，山东省主要领导多次通过调度会商系统集成的雨水情查询、气象研判、台风路径分析、视频会商等业务应用，召开跨地域、部门的应急会商会议 10 余次，调度各市防指 40 余次，多次做出抢险救灾重要指示，有效确保了全省灾情应对科学有效。
3.2 扎实推进行业一体化调度监管
1）建设全省水利可视化值班系统，打造覆盖省、市、县三级水行政主管部门和大型水库的调度会商网络。汛期各级可视化值班设备保持 7×24 h 开机，配备专人值班值守，值班画面在山东省调度中心全天候显示，可随时进行视频会商、调度检查，有效确保全省水利系统灾情应对的协同高效。
2）开发重点水利工程大数据平台，实时显示山东省 1 705 个重点水利工程计划投资、资金执行、项目进展等情况。根据项目类型和所属地域，定制开发多种对比、分析、查询模式，全省项目状态、各市建设进度一目了然并可随时调度，做到“一屏观全省、一屏管全省”。
3.3 不断深化涉水数据互联共享
借助山东省水利防汛调度系统，实现了涉水数据在水利、应急、自然资源、生态环境、气象、武
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自助式洗衣机
警等部门之间无障碍流通，以及水利、应急部门之
间的实时视频会商。汛期，省防指各部门、防汛专
家多次联合会商，调度各市县汛情、险情、工情，
研判台风趋势和水库、河道水情变化，为灾情应对
提供了可靠支撑。同时，依托自然资源和生态环境
部门提供的河湖岸线、水质监测等方面的数据，为
水利行业强监管提供可靠依据。
3.4 有效助力突发事件应急处置
1）化工厂紧急事件处置。2019 年“利奇马”
台风过境期间，小清河一河段发生溃堤，某化工厂
可能因化学物质泄露引发爆炸。通过调度指挥系
统，省防指第一时间与现场视频联通，根据一张图全面了解河流信息，调取溃堤河段监测站点数据，迅速形成解决方案并下达，现场处理情况通过平台数据、视频影像实时反馈到调度中心。通过紧急抢险，险情迅速解除。
2）小清河壅水事件处置。受“利奇马”台风影响，小清河下游某段出现壅水现象，造成水位暴涨，随时可能出现溃坝。省防指迅速根据一张图了解河流信息，调度河段监测数据，第一时间开展汛情分析和联合调度，紧急调整应急方案，现场防汛抢险人员迅速做出响应，顺利解决危机。
4 结语
低频振荡
山东省水利防汛调度会商系统充分运用“互联网 +”、大数据、人工智能、遥感影像、5G 等技术，参考文献：
[1] 周亚飞，程霄楠，蔡靖，等. 台风灾害综合风险评价研
究[J]. 中国公共安全（学术版），2013 (1)：31-37.
[2] 王洪昌. 我国防汛应急指挥系统建设现状与发展思考[J].
测绘与空间地理信息，2019 (11)：114-117.
[3] 蔡阳. 关于水利信息化资源整合共享的思考[J]. 水利信息
化，2014 (6)：1-6.
[4] 程益联，付静. 水利数据整合共享研究[J]. 信息化建设，
2014 (6)：13-17.
[5] 蔡阳，谢文君. 全国水利一张图建设与应用[J]. 水利信息
化，2020 (1)：1-5.
[6] 王亮. 广东省三防信息应急接收保障系统的设计与应用
[J]. 广东水利水电，2016 (3)：66-69.
[7] 刘卓也. 辽宁省防汛会商系统凭条建设初探[J]. 信息化建
设，2018 (5)：13-16.
打造了智慧化、科学化的水利行业一体化指挥调度监管平台，为水情监测预警和防汛会商提供有力支撑，为行业调度指挥和应急处置提供决策依据。经2019，2020 年汛期不间断运行检验，防汛调度会商系统成效得到了初步验证，信息联通快捷高效，防汛调度稳定可靠，满足了山东省防汛工作需求。为进一步提升防汛调度会商系统的服务能力和应用水平，还需要不断提升业务应用和信息数据的整合共享力度，建立完善防汛调度会商系统与水利业务应用的业务协同、数据更新等机制，提高全面准确的信息支撑服务能力。
Construction and application of water conservancy flood control dispatching and consultation system in Shandong Province
ZHUANG Lei, GE Zhaohua
(Shandong Water Conservancy Comprehensive Service Center, Ji'nan 250013, China) Abstract: In view of the existing problems in flood control dispatching, such as lag in information acquisition, lack of business synergy and low intelligent level, combining the demand of emergency handling and scientific decision, a water conservancy flood control dispatching and consultation system in Shandong Province, which integrates data collection, monitoring, analysis, research and judgment, and decision-making, is completed, using Internet Plus, big data, artificial intelligence, 5G and so on. The system deeply integrates information and data, highly integrates dispatching functions, and optimizes the visual display，which satisfies the command and dispatch decision-making needs of different businesses, such as flood and drought disasters disposal, river and lake management, water resources regulation, and water conservancy project construction. As it turns out, water conservancy flood control dispatching and consultation system in Shandong Province significantly improves the command, and dispatch ability of the industry, provides effective technical support for flood control and decision-making, and can be used as an important point for strong supervision in water conservancy industry.
Key words: flood control dispatching; flood control consultation; water conservancy business; command and dispatch; one map; integration and sharing
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