打造城市水系智慧调度与管理新标杆——助推建设“数字应用第一城”.pdf
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1、打造数字应用第一城,这是福州“十四五”规划建议中提出的“数字福州”建设目标。深化数字应用场景建设,提升各行各业各领域数字化水平,加快“城市大脑”建设,推进公共资源数据汇聚整合、开放和利用。本文主要围绕福州水系智慧调度与管理体系建设实践出发,在具体的分析福州水系智慧调度与管理体系建设面临的挑战与问题的基础上对福州水系智慧调度与管理体系建设提出对策建议。关键词:水系统;智能调度;管理;数字应用0 引用福州是闽东南沿海古老的水乡型城市,拥有白马河、晋安河、磨洋河、光明港、新店、南台岛等六大水系,共 156 条河道,总长 274 公里,名列全国前茅,被誉为“东方威尼斯”。自 2016 年底福州市启动城
2、区水系综合治理以来,成立城区水系联排联调中心,整合城区治水管理部门,统一管理、调度涉水设施,初步建立水系数据库;建设城区水系科学调度系统平台,推动现代数字信息技术在水系调度与管理中的系统应用,初步实现物联网监测、大数据分析、云平台计算的智慧治水模式,为城市智慧管理贡献水系智慧“大脑”及水系大数据库。福建省人民政府发布国家数字经济创新发展试验区(福建)工作方案的通知中强调,积极打造“数字应用第一省”。建立健全省级数字技术应用场景征集、评审、发布、对接、落地工作机制,建设省级数字技术应用场景滚动推进项目库,促进数字技术、产品和解决方案应用和迭代,推动各领域数字化优升级1。1 福州水系智慧调度与管理
3、体系建设实践1.1 涉水设施管理联排联调,实现水工程运营协同化城区库、湖、池、河、闸、站及相关联的管网设施是排水防涝、水多水动过程中的重要角色。福州市创新城区水系联排联调模式,统一调度管理 156 条河道 4371 个沿河排口、82 座调蓄池以及相关联的引水泵站、推流泵站、沿江闸站、截污提升泵站等累计超过上千个涉水设施单元,并通过自动化改造实现远程自动化控制水闸启闭、泵站开关,全市涉水工程要素实现从单一分散向一体联动转变。1.2 水系基建数字化改造持续升级,实现水行政管理科学化1)布设水系智慧“大脑”。依托中国水科院、福州勘测院技术力量,构建集信息化、数字化、可视化、自动化于一体的城区水系联排
4、联调智慧中枢系统,城区排水防涝应急处置效率提高 50%、库湖河调蓄效率提高 30%以上。2)完善基础感知监测网络。结合窄频物联网(narrowbandinternetofthings,NB-IoT)与第四代移动通信技术(fourthgenerationmobilecommunicationtechnology,4G)网络技术,并接入平安福州部分监控网络,累计开通 85 个雨量监测点、390 个内河和库湖水动力监测点、790 个路面积水监测点和 1604 个管网液位监测点,结合 8 万多路“平安福州”监控视频和 2000 多个交警路面监控视频,加之增强现实(augmentreality,AR)巡
5、河、无人机、无人船等手段,实时收集河道、城区雨量、路面积水和水位监测等数据。3)建立二级“智慧管家”调度中心。鼓台片区水系、龙津阳岐水系、晋安东区建立二级调度中心,并接入城区水系智慧“大脑”,实现数据统一,调度一体。四是推广城区水系智慧公示屏,在晋安河、三捷河、流花溪等 12 条城区重点河道落地,实时公示河道信 息 与 网 络Maritime Safety 水上安全53水质、水位、水动力数据。2 福州水系智慧调度与管理体系建设面临的挑战与问题2.1 中国城市水系调度与管理缺乏战略性、系统性的研究与实践改革开放 40 年来,中国城市建设取得巨大成就,城市基础设施建设不断提速,而路网密度每增加一点
6、对城市水系调度与管理的优化升级都是巨大的挑战。过去各大城市频发的黑臭水体问题就是水系调度与管理存在失衡的表征。在“自然人工”耦合的复杂水系统运行环境,并由此产生海量、多源、异构的涉水数据,这些现实情况是决策者处理城市水安全必须面对的课题。如何建构城市水系调度与管理可复制的数据应用与共享模型,是中国城市管理中值得探索的研究方向2。2.2 水系基建数字化有进一步融合提升空间目前,我市水系基础设施整体数字化已具备相当规模。在平台开发领域,水系智慧“大脑”与手机端应用程序(application,APP)操控平台已投入实战;在感知监测领域,NB-IoT、4G 网络技术以及大众宽带网络按需投入采用,但还
7、存在信息采集站点内容不够均衡,布设密度、深度与水系精细化管理还有一定差距。尤其对新一代数字网络技术尚未进行试点布局,尚未准备好迎接第五代移动通信技术(5th-generationmobilecommunicationtechnology,5G)时代对水系调度管理产生的质变,如解决海量视频数据传输零延时问题等。2.3 水系大数据挖掘应用尚不充分大数据应用要求对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析,从而实现管理、创造、处置等能力的提升。目前,水系大数据应用还集中在数据采集、筛选、组合、统计等领域,处在数据抽取整合与特征提炼阶段。虽然已经开发城区水系内涝水淹模型、水质水动力模型
8、两个基础应用模型,但距离数据深度分析及业务问题建模仍有一定差距,仍不能有效满足决策及应急管理需求,而这一阶段是实现机器学习、科学辅助决策的必经过程。2.4 水系大数据跨行业开放共享有待进一步提升水系大数据作为应急管理数据的重要组成部分,数据基本在管理应用领域流转、应用、处置。而城市防洪排涝应急处置则涉及公安、气象、水利及各相关区级政府管理部门。应急处置的协同化对数据的开放共享提出了更高的要求,需进一步建立水系大数据开放应用场景库。2.5 水系调度与管理领域人才储备不足人才是第一资源,而福建省在水利与信息化融合领域的人才储备还很薄弱。兼具水利和信息化高级技能的人才比重较小,跨领域、跨行业的复合型
9、人才短缺。3 福州水系智慧调度与管理体系建设对策建议3.1 打造中国城市水系调度与管理标杆示范项目1)打造全国城市水系管理示范项目,从技术的先进性和模式的可复制可推广性着手,探索水系智慧调度与管理的建设路径,实现数据挖掘、平台建构、应用试验三个维度相互补充验证、共同演进,完成水系大数据从数据抽取整合、特征提炼、深度分析、业务问题建模、模型固化全闭环实践。2)打造城市水系管理领域“产-学-研-用”实训基地,与国内科研机构、高校合作,成为水利专业与大数据、云计算、物联网等新基建相关联学科的融合实践基地,提供面向企业、科研院所、社会机构的场景化公共数据建模、分析、挖掘等基础服务和应用环境支撑,推进水
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