湖北省水库工程信息化建设整体方案

第一章 建设背景与目标 1.1 建设背景与必要性

当前，湖北省水库运行管理正面临从传统经验模式向现代智慧模式转型的关键时期。尽管已利用国债等项目资金推进监测设施建设，但在日常运行中，仍普遍存在基础信息不完整、监测数据不准确、更新不及时、系统间不一致等突出问题，制约了科学调度与应急响应能力。同时，极端天气事件频发，对水库防洪安全、供水保障提出了更高要求。因此，亟需通过系统性的信息化建设，构建精准感知、智能决策、高效协同的现代化水库运行管理体系，为保障水库安全、发挥综合效益注入“数字动能”。

1.2 政策与规划依据

本方案严格遵循国家与省级顶层设计，围绕水利部关于推进数字孪生水利工程、强化“预报、预警、预演、预案”（四预）功能的智慧水利建设要求。遵照水利部《智慧水利建设顶层设计》、《“十四五”智慧水利建设规划》、《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》、《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》、《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》、《构建现代化水库运行管理矩阵先行先试工作方案》、《湖北省智慧水利总体方案》和《湖北省水利信息化设计技术指南》、《湖北省水利信息化施工技术指南》进行编制完成的，并遵循以下相关的法律、规范、标准：

（1）《小型水库监测技术规范》（SL/T 828-2024）

（2）《水利水电工程水文自动测报系统设计规范》（SL566-2012）；

（3）《水库工程管理设计规范》（SL106-2017）；

（4）《大坝安全监测系统鉴定技术规范》（SL766-2018）

（5）《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）；

（6）《水利水电工程通信设计规范》（SL517-2013）；

（7）《水利视频监视系统技术规范》（SL515-2013）；

（8）《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）；

（9）《水文监测数据通信规约》（SL651-2014）；

（10）《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2015）；

（11）《降水量观测规范》（SL21-2015）；

（12）《水文测站代码编制导则》（SL502-2010）；

（13）《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）；

（14）《水情信息编码》（SL330-2011）；

（15）《水文资料整编规范》（SL247-2012）；

（16）《实时雨水情数据库表结构与标识符》（SL323-2011）；

（17）《水利工程基础信息代码编制规定》（SL213-2012）；

（18）《水文站网规划技术导则》（SL34-2013）；

（19）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50304-2012）；

（20）《水资源监测数据传输规约》（SZY206-2016）；

（21）《信息安全等级保护管理办法》（公通字〔2007〕43号）；

（22）《计算机信息系统安全等级保护划分准则》（GB/T17859-1999）；

（23）《信息安全技术信息系统安全保护等级定级指南》GB/T22240-2020）；

（24）《信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求》（GB/T22239-2019）；

（25）《信息安全技术信息系统安全等级保护测评要求》（GB/T28448-2019）；

（26）《信息安全技术网络安全等级保护安全设计技术要求》（GB/T25070-2019）；

（27）《关于加强工业控制系统信息安全管理的通知》（工信部协〔2011〕451号）；

（28）《湖北省水利信息化设计技术指南》（2021）；

（29）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（SL619-2021）。

1.3 总体建设目标

按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的原则和智慧水利总体规划及实施方案要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以智慧化模拟、精准化决策为路径，构建水库的全要素数据底板为基础，依托水库新建工程，实现水库洪水预报预警、水资源配置、工程安全运行管理等重点业务的能力，构建智能业务应用系统。实现库区流域视频监控、水雨情测报、水质、智能视频识别、电子界桩等全面覆盖，实现水库安全监测数据的全面自动采集，增强对水库大坝安全、库区流域水情、库区管护、水环境保护和生态流量管控和空间管控能力。新一代水利信息网建成，实现水库调度指挥中心与各级水利行政主管部门、各级水利工程管理单位的网络互联互通。建设数字底板、构建“四全”感知体系、打造“智慧大脑”数字孪生与智能平台、深化“四预”应用等。

第二章 总体架构与核心建设内容 根据《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》的要求，从大坝安全实际需要出发，依托已有共享平台，以天空地一体化感知体系和水利信息网为基础，以数据底板、模型库、知识库和孪生引擎为核心平台，以水库一张图、工程安全监测分析预警、工程标准化管理、防洪兴利调度等智能应用为目的，以网络信息安全体系和综合保障体系为保障，形成水库总体框架。 2.1 总体架构

遵循“感知、网络、数据、平台与应用、安全与保障体系”六层架构。

（1）监测感知设施

通过多种感知手段，采集水库水位、雨量、流量、视频、大坝安全等数据采集，为水库防洪预报预警、水资源调配和工程安全运行等业务提供数据支撑。

（2）信息传输网络

针对水库现场环境条件，采用4G/5G、北斗卫星、自建光纤和租用公网等通信方式，构建水库信息传输网络。

（3）数据资源存储

为水库数据采集、存贮、分析和智能应用提供支撑。

（4）平台与应用

基于“数据中台、业务中台、智能中台”的数字孪生平台，提供模型服务、AI分析、可视化渲染等能力。融合和挖掘分析各类信息资源，按照“整合已建、统筹在建、规范新建”的原则，充分利用大数据、人工智能等新技术，基于统一的水库智慧平台已建业务应用系统，结合本水库业务需求，通过业务应用的个性化定制，满足水库运行管理的业务需求。

（5）网络安全体系

根据国家信息系统安全等级保护相关要求，以提升网络安全防护能力为抓手，加强环境安全、网络安全、数据安全、应用安全和安全管理建设，提升网络与信息安全事件应急管理水平，保障水利信息化健康发展。

（6）保障体系

搭建网络安全体系，以纵深防御、安全服务、预警与响应为主线，依据水利部《水利网络与信息安全体系建设基本技术要求》，建立和完善以纵深防御为基础、监测预警为核心、安全服务为抓手的安全体系。

2.2 建设内容

1、立体感知体系

（1）水雨情自动测报系统

（2）大坝安全监测系统

（3）流量监测系统

（4）视频监控机广播预警系统

（5）无人机巡查系统

2、通信机计算机网络系统

（1）总体网络结构

（2）计算机网络系统

（3）建设网络通信系统

3、支撑能力平台

（1）数字孪生平台

集成高精度地形数据、倾斜摄影实景三维模型、工程BIM模型，构建“三维数字场景”。

（2）模型平台

水文水利模型：集成新安江等降雨径流模型、一二维水动力模型，实现洪水过程模拟。

调度决策模型：研发梯级水库联合调度、多目标（防洪、供水、发电、生态）优化调度模型，利用NSGA-II等智能算法自动生成推荐方案。

安全评估模型：建立基于监测数据的大坝结构性态分析、安全诊断与预警模型。

（3）人工智能中台

集成视频AI分析能力，自动识别水面漂浮物、人员入侵、河湖“四乱”（乱占、乱采、乱堆、乱建）、非法采砂、施工安全隐患等。

4、业务应用系统

（1）监测与数据管理业务系统：水库综合监测系统、数据治理与综合管理平台、水库一张图系统

（2）安全与防洪业务系统：水库安全监测与预警系统、洪水预报与调度系统

（3）运行与维护管理业务系统：水库运行管理业务系统、标准化管理系统

（4）协同与公众服务：协同监管与执法系统、公众服务与共治系统

第三章 实施路径与计划

遵循“夯实基础、重点先行、融合拓展、全面提升”的路径。

第四章 保障措施 4.1 组织保障

省水利厅牵头成立专项工作专班，实行周会商制度，统筹协调推进。各水库管理单位成立实施小组，明确责任分工。

4.2 技术与标准保障

严格执行《湖北省水利信息化设计和施工技术指南》。联合科研院所、技术企业组建专家团队，提供全过程技术咨询与支持。

4.3 资金保障

积极争取中央财政、省级财政及地方政府专项债券、国债等资金支持。探索政府与社会资本合作（PPP）等多元化投融资模式，建立长效运维资金机制。

4.4 人才与运维保障

开展多层次技术培训，培养既懂水利业务又懂信息技术的复合型人才。建立专业的系统运维队伍，制定完善的运行维护管理制度，确保系统长期稳定运行。

第五章 效益分析

5.1 安全效益

通过“四预”实现洪水防御主动精准，通过工程安全在线监控实现风险早发现早处置，极大提升水库大坝本质安全水平。

5.2 经济效益

优化水资源调度，在保障防洪安全的前提下，提升供水、灌溉、发电等综合效益。实现“无人值班、少人值守”的集约化管理，显著降低运行成本。

5.3 社会与生态效益

保障城乡供水安全，助力乡村振兴。通过精准调度和水质监测，改善河流生态。提升水灾害公共安全应对能力，增强社会安全感。

5.4 管理效益

推动管理模式革命性变革，实现业务协同高效、决策科学有据、监督透明有力，全面提升水利治理体系与治理能力现代化水。