本方案旨在构建一个现代化、智能化、一体化的指挥决策平台,以应对洪涝、干旱、水库险情、水污染等突发水事件。
1.1 背景
随着全球气候变化加剧,极端天气事件频发,我国水旱灾害的突发性、异常性、不确定性显著增加。传统的水利应急管理方式存在信息分散、协同效率低、决策支持不足等问题,难以满足新时代防灾减灾救灾的需求。利用现代信息技术构建智慧水利应急指挥系统,已成为提升水安全风险防控能力的必然选择。
1.2 建设目标
构建一个 “感知互联、数据融合、智能预警、协同指挥、高效救援” 的智慧水利应急指挥系统。实现从水情监测到预警发布、从应急响应到指挥调度、从灾后评估到总结优化的全流程数字化管理,全面提升水利应急管理的科学性、精准性、时效性。
核心目标:
态势全面感知: 整合各类监测数据,实现水情、雨情、工情、险情的“一张图”可视化呈现。
风险智能预警: 基于大数据和模型分析,实现灾害的超前预报、精准预警。
应急高效协同: 打通各部门信息壁垒,建立扁平化、一体化的协同指挥机制。
决策科学智能: 为指挥人员提供基于情景模拟和AI分析的辅助决策方案。
救援精准高效: 优化应急资源调度,提升抢险救灾的效率和安全性。
平战结合原则: 系统既满足日常监控管理的需要,又能在应急状态下快速切换,支撑高强度指挥作业。
先进性与实用性结合: 采用云计算、大数据、物联网、AI等先进技术,确保系统功能实用、操作便捷。
开放性与标准化: 采用国家标准和行业规范,保证系统的开放性,便于与现有系统(气象、水文、自然资源、应急管理等)无缝对接和数据共享。
可靠性与安全性: 采用高可用架构,确保7x24小时稳定运行。建立严格的数据安全和网络安全体系,保障核心数据不外泄。
可扩展性: 采用模块化设计,便于未来功能扩展和升级。
系统采用“四横两纵”的总体架构。
3.1 四横(层次架构)
感知层: 前端数据采集单元,包括雨量站、水位站、视频监控、无人机、遥感卫星、巡查终端等,负责采集各类水利要素数据。
网络层: 利用水利专网、政务网、互联网、5G/卫星通信等多种传输方式,确保数据特别是应急状态下通信的畅通无阻。
平台层(数据与支撑平台):
数据中心: 构建水利应急专题数据库,整合汇集水雨情、工情、灾情、应急资源、地理信息、模型算法等数据。
支撑平台: 提供GIS服务、视频融合服务、大数据分析服务、模型计算服务(洪水预报、溃坝分析、淹没分析等)、AI算法服务,为应用层提供通用能力支撑。
应用层: 面向不同用户提供具体功能应用,是系统的核心价值体现。
3.2 两纵(保障体系)
标准规范体系: 确保系统建设、数据交换、业务流程有章可循。
安全保障体系: 贯穿所有层次,提供全方位安全防护。
4.1 综合监测预警中心
“一张图”总览: 基于电子地图,集成展示实时雨情、水情、水库/水闸工情、视频监控、预警信息、风险点位、应急资源分布等。
智能预警: 设定阈值,自动触发预警信息(蓝、黄、橙、红)。通过短信、APP、广播等多种渠道一键发布。
预报预测: 接入并运行洪水预报模型、山洪灾害模型、干旱预报模型等,预测未来发展趋势。
4.2 应急指挥调度中心
应急预案管理: 数字化应急预案库,支持预案的在线调用、流程化推送和执行。
应急响应启动: 根据事件等级,一键启动相应应急响应流程,自动通知相关单位和人员。
协同会商: 支持多部门、多地域的音视频会商,共享指挥“一张图”,进行远程研判和决策。
指令下达与跟踪: 在线下达调度指令(如水库泄洪、人员转移、物资调配),并实时跟踪指令执行状态和反馈。
应急资源管理: 对物资仓库、抢险队伍、专家库、机械设备等资源进行信息化管理,实现智能调度和最优路径规划。
4.3 智能辅助决策中心
情景模拟仿真: 基于数字孪生流域,对洪水演进、工程险情发展、淹没范围等进行模拟仿真,直观展示后果。
方案比对分析: 针对不同调度方案(如不同泄洪量),系统自动分析其影响范围和后果,为决策者提供最优方案建议。
灾情评估: 利用遥感影像AI识别等技术,快速评估受灾面积、受影响人口和资产,生成评估报告。
4.4 移动应急应用(APP/微信小程序)
现场信息回传: 救援人员可通过手机上报现场图文、视频、位置等信息。
移动指挥: 指挥人员可在移动端查看态势、接收预警、参与会商、审批流程。
人员转移管理: 扫描二维码实现转移人员的快速登记和统计。
离线操作: 支持在网络信号弱的现场进行关键数据缓存和操作。
4.5 后期评估与总结
过程复盘: 完整记录应急响应全过程事件链、指令流、数据流,支持事后复盘分析。
总结报告生成: 基于过程数据,自动生成应急响应总结评估报告。
预案优化: 根据复盘结果,不断优化和调整数字化应急预案。
水利专业模型集成: 如MIKE、HEC-RAS、SWMM等模型的服务化封装与集成。
大数据与人工智能: 用于海量数据挖掘、风险识别、预报精度提升、影像智能解译。
数字孪生: 构建流域水利设施的数字孪生体,实现物理世界与虚拟世界的交互映射。
融合通信: 整合有线、无线、卫星、视频会议等多种通信手段,保障极端条件下的通信能力。
云计算与微服务: 采用云原生架构,实现弹性扩容、快速部署和高可用性。
第一阶段:规划与设计(3-6个月)
深入调研,明确需求。
制定详细设计方案和技术规范。
第二阶段:基础平台建设(6-12个月)
建设云基础设施、数据中心。
完成与外部系统的数据对接和共享交换平台建设。
开发核心支撑平台。
第三阶段:应用开发与集成(6-12个月)
分模块开发各应用功能。
集成专业模型和算法。
开发移动应用。
第四阶段:测试、培训与上线(3个月)
进行全面系统测试和模拟演练。
开展多层次用户培训。
系统正式上线试运行,并持续优化。
提升监测预警能力: 将预警预见期提前,精度提高。
提升指挥效率: 减少决策时间,提高指令传递和执行效率。
减少灾害损失: 通过科学调度和精准救援,最大限度保障人民生命财产安全。
优化资源配置: 实现应急资源的合理布局和高效利用。
推动管理现代化: 实现水利应急管理从“人防”到“技防”的智慧升级。
此方案是一个综合性框架,具体实施需根据当地的水利设施状况、灾害特点、现有信息化水平和预算进行定制化调整。系统的成功不仅依赖于技术,更依赖于与之匹配的业务流程再造和人员能力培训。