5G+大数据+物联网+云计算+通信融合技术智慧水利水务解决方案

智慧水利水务解决方案水利水务业务简介自然水循环（水利）社会水循环（水务）污水厂污水管网用户大气降雨蒸发水利工程（含水库、河道、引水工程等）自来水地面江河湖泊供水管网厂渗透径流地下水自然水循环指降雨、蒸发、渗透、径流等多环节的自然过程，主要业务范围为水源地、江河湖泊、水利工程，水文信息，防汛抗旱的管理社会水循环指人类为了满足生活和生产的需求，产生的和水之间的相互关系，主要业务范围为自来水厂、污水厂、管网、用水户的管理职责单位：水务局（建设、监管、运营）职责单位：水务局监管+水务集团建设运营水务局：重点聚焦自然水循环，同时负责社会水循环供排水业务的监管，职责包括水资源、

节约用水、水政监察和水政执法、水域及其岸线的管理与保护、水利工程建设和管理、水土保持、防汛抗旱、供排水监管；水务集团：聚焦社会水循环，负责供水、制水、污水处理、排水等供排水设施的建设和经营，属企业单位，国营居多。3理解客户：市级水务局客户市水务局核心组织架构市水务局行政机关（策略制定、上传下达）信息化需求水旱灾害联合防御处水资源与供水保障处水污染治理处水土保持处建设管理处安全监管与执法监督处……

水安全

水资源

水环境

水生态

水建设

水事务市水务科技信息中心统筹信息化建设:1、整合需求2、组织实施3、运维运营指令下达执行反馈市水务局下属事业单位（运营运行）工程运行管理（综合监测、设备设施管理、联合调度）工程建设管理综合监测中心水库管理处河道管理中心水工程管理处流域管理机构工程建设管理中心……信息化需求4目录030201成功实践解决方案行业背景5智慧水利是“十四五”水利改革发展重要方向智慧水利建设的新思路总要求“需求牵引、应用至上”在物理水利及其影响区域的数字化映射中实现“四预”(预报、预警、预演、预案)智慧水利按照“大系统设计，分系统建设，模块化链接”的原则建设目的原则建立物理水利及其影响区域的数字化映射路径具体路径以“数字化场景，智慧化模拟，精准化决策”为路径建设两个体系建设“N”个业务应用“2+N”建设内容流域防洪体系水资源管理与调配体系水土保持农村供水……6业务变革急需水利行业数字化、智慧化人在线物在线事在线水利管理要素一张图实时推演模拟调度管理线下方式功能单一标准化业务协同综合管理少人或以人为中心管理无法评估考核精细化管理无人值守依赖专家经验大量重复劳动智慧水利业务流程、管理与IT深度融合当前水利业务数据、业务碎片化7结合新基建战略，驱动水利行业五大转变信息化作用从支撑保障到驱动引领的转变人工智能实

服务方式从

响应到被动

主动应对的转变物联网云计算现五工作模式建管方式监管方式从流程复制到流程优化的转变从分建专用向共建共享的转变从传统人工到智能自动的转变大数据大转变5G/F5G8设计理念：资源整合、统筹设计、分系统分步建设，大平台、强应用一体化架构传统烟囱式架构引水工程河道工程水库工程引水工程河道工程水库工程…引水工程管理系统河道管理系统水库管理系统………………数字平台设备设施做厚平台整合资源------综合监测规划执行视频云综合监测应综合监测应急管理综合监测应设施运行设施运行设施运行急管理急管理大数据云资源池AIIoT遥感融合通信应用服务器应用服务器应用服务器计算存储网络安全统筹规划，集中管理水情水质视频水情水质视频水情水质视频工情工情工情水质工情视频水情建设成本高、资源利用率低、信息孤岛严重•

资源整合：物联感知设备统筹规划，实现水利要素全采集；集约建设，实现资源全云化，按需获取；•

平台做厚：构建水利行业套件，沉淀数据资产、模型算法，实现数据全融合，做厚平台；•

应用轻量：基于数字平台构建水利行业应用，应用系统不需要关注通用能力，聚焦业务创新和快速上线，实现业务全智能。9目录030201成功实践解决方案行业背景10智慧水利水务解决方案实现四全体系创新AI与应用短板智慧应用智慧水利水务场景应用不全用

业务全智能AI智能不够•

一图全面感知•

一键辅助决策•

一体指挥联动态势与监测决策与管理联动与指挥数据治理短板智能中枢数据分散数据多源知

数据全融合GIS/BIMIoT融合通信大数据ROMAAI服务•

通用平台能力公有云私有云混合云•通用数据能力资源共享短板传•资源全云化智能联接资源利用率低建设成本高有线传输视频专网微波F5G/5G云、网络联接（5G等）智能交互感知物联短板感

要素全采集传统传感设备新型传感设备•

一杆通•

影像测流•

AI视频部署不均技术落后雨量/压力/水质/水情/工情……AI视频

影像测流一杆通11全采集全云化

全融合全智能天空地水一体化全域全量监测天：卫星遥感监测，实现大范围的智能感知空：5G助力无人机自动巡检，视频实时回传，提升巡检效率

高清视频实时回传、指挥中心可视化指挥

无人机巡河替代传统人工河道巡视，工作效率提升30倍云平台提供开放的标准承载多源卫星遥感数据与AI解译模型，构建行业应用生态，智能化提取各类水利要素，实现信息实时感知与高效处理，为防洪防汛、水土保持、河湖监管等业务应用提供决策参考依据。天

空地：高度集成、快速部署的“一体化杆站”

地

水水：5G无人船全天候、全覆盖、全自动监测预警多功能：雨量、水位、视频、影像辅助测流、视频AI分析等全天候：7*24小时智能巡查；全覆盖：支持深水区及0.5m浅水区作业；广传输：3/4/5G、光纤、小微波、北斗卫星等多种传输方式易建设：一体设计，易安装调试，不受电力、网络制约，免挖沟埋缆全自动：以5G技术支持高清视频无延迟回传；实时库区水质采样分析，支持声光警示与驱散。简运维：万级站点运维，无人值守，故障精准定位，降运维成本12全采集全云化

全融合全智能现代化水文站：高度集成的“一体化杆站”，采集水位、雨量、流量流速、视频典型应用场景雨量筒北斗通信终端小微波中小河流水文监测•

水位雨量太阳能板雷达水位计•

视频测流•

水位监测•

雨量分析传统水文站智能摄像头融合物联网关(4G/5G/光纤)小水库监管•

水位雨量•

库区视频•

水尺监测•

入侵防范水位监测雨量监测影像辅助测流多点位表面流速+流量断面形状+水位灌区管理多功能雨量、水位、视频、影像辅助测流、视频AI分析等广传输易建设灌渠沿线简运维万级站点运维，无人••

泵闸周边3/4/5G、光纤、小

一体设计，易安装调试，微波、北斗卫星等

不受电力、网络制约，免

值守，故障精准定位，多种传输方式

挖沟埋缆

降运维成本•库区联动流速和流量监测13全采集全云化

全融合全智能影像测流：通过视频表面流速计算流量，实施快，成本低解决方案性能摄像头：表面流场传统流量监测测速算法：

投资大：单ADCP流量计设备价几十万

部署难：水下、吊臂、立杆等安装不易

维护难：传感器易受泥沙、淤泥等影响•SSIV测量精度：•流速

±8%•流量

±8%计算效率：•单视频20s水尺一杆通：水位水位Q

(m3/s)断面形态表面流速(m/s)水面纵向流速分布反演断面纵向流速场水位流速流量数据14全采集全云化

全融合全智能视频+AI助力河湖管理、水文数据采集监测场景事件管理面临挑战河道水尺

内涝水尺河道水尺内涝水尺人员入侵非法采砂污水倾倒1海量视频依赖人工排查表面流速识别排口行为识别抛物/漂浮物2

漏检和复检影响处理效率水面视频监控场景复杂，通过图像增强技术、端边云协同和通信技术保障智能监测全天候高清，全场景可用34瞬间的违法事件难以发现雨天水波纹调优雾天智能去雾算法反射光水面反射光

调优传统监测感器部署不足、部署难、维护难的问题倒影水面倒影调优强光自研强光抑制

算法弱光自研芯片与

ISP算法15全采集全云化

全融合全智能AI视频分析技术实时抓拍，实时告警、证据留档、快速闭环处理最新检测预警告警信息一秒钟识别，形成告警信息单号：20191018163804ZW

XX路XX号北侧

16:37:50一分钟处理，完成上报预警单号任务类型预警类型间事件图片证据视频

事件处理20191018163804ZW智能预警0抛物检测一小时闭环，形成处理结果预警名称：抛物预警时间：16:37:50预警结果：已处理处理人：

张三预警类型：智能预警预警级别：一级预警16全采集全云化

全融合全智能多种网络回传方式：实现水务全域、多场景、多业务网络通信水联网平台/大数据中心摄像头自带微波组网方式融合承载专网eLTE/微波光传输网智慧网关统一业务引擎NB-

IOT

2G/3G/4G/5G免授权频谱5.8G

Hz授权频谱1.4G/1.8GAC微波湖泊、水库场景星形组网ZigBee/RFOTN(10G/100G)构建2km全息感知圈WifiRS-485/Ethernet河流场景链形组网8级级联，构建15km的全息感知线

有线和多种无线、微波技术相结合，解决公网覆盖盲区的通信，实现偏远、条件恶劣地区通信最后一公里网络接入问题

OTN+5G网络的大带宽、低时延特性，实现水利高清视频的实时回传17全采集全云化

全融合全智能基于鲲鹏+昇腾+AI端到端自主安全可控的云基础设施边-云协同，支撑AI快速部署，提升水务管理智慧化水平……水安全水资源水环境水生态水工程云端训练AI训练基数据使能

应用使能

集成使能

开发使能础云架构数字平台深度学习算法库平台AIIOT融合通信视频

大数据

······2.算法更新IAAS

异构计算云1.周期性3.推送优英特尔计算资源池、国产化计算资源池、存储池、网络/安全池加载训练视频化后算法模型基础设施计算存储网络OS内核AI摄像头AI运算服务器（CPU/GPU/AI芯片）or基础芯普通摄像头边缘部署与分析片

鲲鹏920Hi181xHi

182xHi

171x

昇腾310/910边（昇腾310）云（昇腾910）全芯片级AI方案高性能CPU

存储控制器

网络控制器

服务器管理AI芯片18全采集全云化

全融合全智能视频管理平台多级协同，实现资源与数据共享，业务协同解决方案价值

统一架构，支持多级协同，统一管理，实现资源与数据共享，业务协同

端边云协同，算法云端训练、升级，并可将算法推送边缘侧和摄像头，降低系统时延和通信成本

多算法仓，软硬解耦，可通过算法商场，实现随意挑、快速换、放心用

摄像头支持在线自学习，越用越“聪明”，同时支持智能1拖N，算力协同共享，部一个，带一片eXtraMagic

Credible复眼5G

高密人脸

多算法

全结构化自学习

视频质量诊断人脸+人体19全采集全云化

全融合全智能水联网平台实现精准全感知集成多种监测手段，实现监测管理从分散管理到集中管理的转变；依托物联平台+大数据平台、摄像头+视频管理+AI与传统监测设备相结合，通过微服务方式为水务各业务系统提供公共服务。防洪排涝河湖管理智慧水库水利工程水资源监管多样化应用实时可信监测数据（微服务）水联网平台快：快捷的数据服务智：智能化数据分析优：优异的数据质量数据服务数据分析大数

人工据

智能运标

信测站管理营&运准

息规

安范

全物联网数据质量管理感知数据全量接入维

全：全量的数据接入感知数据接入雨量计

水位计

流速仪

压力计

渗流渗压

水质仪

……视频20全采集全云化

全融合全智能一、水联网平台全量监测数据汇聚—数据全面、实时、多路径接入感知数据全量接入监测数据库新建测站直连模块共享交换适配物联网适配EI适配大数据适配数据格式转换数据格式转换AI消息适配协议解析大数据消息适配链接管理消息接口

消息接口

消息接口传输规约ETL传输网络（5G、光纤、微波、卫星等）共享交换（系统数据）存量物联网

视频监测类平台

EI大数据21全采集全云化

全融合全智能二、水联网平台数据质量提升—构建监测数据关系，提升数据质量通过分析同一测站的历史数据或相邻测站之间的数据关联性，识别实时监测数据中的毛刺，对毛刺数据进行优化，提升数据质量、提供可信数据。监测数据（原始信息）相似度分析法符合相同气候分区、地理分区的自动监测站，对应监测要素可采用相关分析（相似度分析）。主要包括欧氏距离度量和动态时间规整(DTW)。如：上下游水位、水质参数等信息。监测数据（优化后）马尔科夫过程推算等长序列欧氏距离映射关系图利用两个相邻站的监测数据之间的关系，识别监测数据的奇异值，并对缺漏/错误的数据进行数据优化同一个站的监测数据，利用马尔可夫过程推算，识别奇异值并优化数据22全采集全云化

全融合全智能三、水联网平台监测数据分析及预警水文数据水质数据实现雨水情监测信息的接入和统一管理，同时为各业务系统提供统一的

实现各类水质监测等信息的接入和统一管理，同时为各应用系统提供统雨水情监测服务。一的水质监测服务。水雨情数据分析水情预警预报水质数据分析水质预警预报工情数据视频AI实现水库大坝、水闸等工情监测的接入和统一管理，同时为各应用系统

识别内涝&河湖水位、排口排水状态、抛洒、漂浮物、人员入侵等，达提供统一的工情监测服务。到少人或无人监管。工情实时监测工情数据分析及预警水量/水质监测水尺/开度识别23全采集全云化

全融合全智能四、水联网平台测站设备管理—设备和运维管理更高效提供统一测站设备管理平台，支持多用户、各责任部门基于统一平台对测站设备进行状态查询、设备升级、配置、运维等操作，提升测站统一运维能力及运维效率。设备资产管理测站设备管理设备管理后台设备升级设备配置设备资产设备运维设备运维流程1234雨量

水位

流量

蒸发量

工情

水质

液位

压力

墒情

视频24全采集全云化

全融合全智能通过“聚、管、用”等数据治理过程驱动水务数据管理能力提升横向跨委办局水利水务数据标准规范规划与自然资源生态环境气象统计管理决策业务协同纵向跨涉水部省水利厅区水务局市水务局聚

一纵一横全域汇聚管

融合统一资产管理有序共享服务开放精细化用市政部门供排水企业科学化门

区水局务社会公众发改委应急城管…评数据质量评估数据价值评估打破孤岛，互联互通；大数据支撑水务大智慧25全采集全云化

全融合全智能水务大数据架构：建立统一的资源体系，提供数据资产运营服务业务痛点：综合决策指挥中心智慧应用水安全防洪排涝水资源供水行业监管水环境水生态水土保持管理水工程综合监测管理水事务

跨部门、跨区域、跨委办局排水行业管理行政审批……的数据获取困难。

水务各业务部门的数据分散孤立，数据共享利用不便。水资源监管水污染治理河湖长制海绵城市……水库管理安全监管防旱减灾……节水行业管理……引水工程管理………………基础数据服务水安全模型监测数据服务水资源模型专题数据服务水环境模型空间数据服务水生态模型数据服务数据湖……数据融合治理水专题库基础库监测库解决方案价值：务大数据数据标准管理数据模型管理数据质量管理元数据管理

水情数据

水资源

水环境

水安全

水工程

……

基础空间数据

基础属性数据

水质数据数据全：跨委办局横向数据、跨市区水务局及供排水企业数据的多方数据采集和汇聚。

工情数据

……标准数据层归集库（结构化数据、非结构化数据）水务数据共享交换平台

标准统一：统一数据标准规范，提供行业标准的基础库、监测库和水专题分析库。资源目录管理数据集成数据与业务集成平台

服务统一：对外提供统一的水务大数据服务支撑智慧水务应用。数据源业务系统外部数据物联网

互联网数据

数据供水行业管理系统水库管理系统------气象交通

区水务局

供排水企业26全采集全云化

全融合全智能智慧水利IOC总体定位：综合呈现，统筹全局，实现跨部门业务联动水利运行监测中心智能分析决策中心平战结合指挥中心态势感知决策分析联动指挥•

综合分析•

态势呈现•

预警总览•

事件驱动•

……•

流域综合决策调度•

工程运行决策分析•

工程建设决策分析•

水资源管理决策分析•

……•

统一受理•

统一分拨•

实景联动•

反馈评估•

……指挥

协同预警

触发27全采集全云化

全融合全智能IOC态势感知：综合呈现，统筹全局态势感知

决策分析

联动指挥态势感知IOC采用“1+6”的模式进行设计“1”是水利全景一张图，基于水利全要素的底图进行预警信息的叠加及各类专题态势的呈现。“6”包括水灾害、水资源、水工程、水环境、水生态、水事务六大专题，对各专题的关键指标进行直观呈现。④

水工程②

水灾害①

全景一张图③

水资源⑤

水环境⑦

水事务⑥

水生态态势呈现预警总览28全采集全云化

全融合全智能IOC决策分析：基于模型结果进行动态推演，辅助决策态势感知

决策分析

联动指挥气象/潮汐卡片

内涝/河道/水库卡片调度动态推演过程流域分析卡片时刻1时刻2时刻3时刻n-1时刻n流域综合调度系统可编排决策分析：

雨情……时间(水安全，水环境，水生态）总指挥气象态势工程险情全市内涝分布雨洪过程调度效果

水情

积水

灾情机理模型防御处工作人员

暴雨中心迁移

潮汐态势总体调度方案

总体调度过程流域调度方案

流域调度过程

工程调度

调度效果

……流域机构工作人员

流域水雨情流域灾情雨洪过程水务大数据29全采集全云化

全融合全智能IOC联动指挥：事件驱动，融合会商，跟踪闭环态势感知

决策分析

联动指挥①事件态势④组织保障⑤应急全景②决策方案③指令跟踪⑥ICP