1、20162016年年9 9月月2323日日京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用 西安理工大学西安理工大学中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院河北省水文水资源勘测局河北省水文水资源勘测局一、研究目标二、研究内容三、技术路线四、预期成果五、创新点六、对项目的贡献七、组织安排实施总目标：对应项目“37213721”目标中的 1 1，即建设1 1个基于数字水网的京津冀水资源综合调控平台。具体目标：围绕京津冀水资源安全保障问题，把理论方法与信息技术结合，基于平台做好业务化，让重要业务能落地、可操作、实用有效。充分利用行业内外的数据资源（过去、现在、
2、将来），研究建立京津冀水资源安全保障的大数据价值化服务体系；依托实体水网，提出一体化数字水网构建方式，建立京津冀数字水网；对接水安全重要业务，研发基于数字水网、有大数据支撑、云计算整合的京津冀水资源综合调控平台；按照业务化的服务需求，丰富服务内容库，并尽可能集成其他课题研究成果；面向业务化服务，在调控平台支撑下，为京津冀水资源安全保障提供业务支撑示范。针对基于京津冀数字水网与综合调控平台能为水安全业务有效服务，课题拟重点开展以下5个方面的专题研究，专题间逻辑关系如下图所示：专题1：大数据支撑下的京津冀水资源多源信息融合及价值化服务系统收集水利普查、基础水文数据等数据资源；分析整理、并实现数据集
3、成；研究水资源安全保障多源数据融合方法，以应用为驱动，建立研究区域点、线、面多源数据融合及应用方法体系。专题2：京津冀一体化数字水网及可视化技术集成设计京津冀一体化水网方案，面向河流水系、调水网络、地表水、地下水等实体水网；联系用水户和需供用排水等水网管理实体单元；进行抽象和概化，提取水网特征，建立可视化图元库；基于水网结构的联通关系获得京津冀数字水网。专题3：京津冀水资源安全保障综合调控平台的关键技术研究面向主题服务，开展综合调控平台软件体系结构设计；资源整合，搭建与业务紧密相关的服务支撑；实现个性化的业务服务及面向主题的服务，应急服务组合。基于工作流技术的流计算控制与管理；基于一体化数字水
4、网的可视化技术的集成与协同；基于平台的业务组件开发标准建议。专题4：京津冀水资源安全保障多技术集成与业务内容库建立把业务与信息技术结合，采用集成技术把业务整理为平台可以操控的内容，不断丰富，业务化就有强大的内容库支撑。面向水资源安全保障多技术集成，共同组成支撑业务应用的内容库，业务化就有可以服务的内容。这些内容同样也能在平台上调控，调控平台与可调控的内容协同一致。专题5：京津冀水资源安全保障管理与决策的业务化服务围绕京津冀水资源安全保障重要业务，选用业务内容库里面准备积累的业务内容，重点开展如下业务化服务：水资源动态配置；多水源协同调配与决策；水资源安全协同管理及适应性调控；水权水市场及节水社
5、会化服务；水资源业务及管理方案情景模拟服务等。（1）基于大数据平台的数据中心构建及其价值化。基于 Hadoop 大数据平台，构建京津冀水资源安全保障数据中心，研究建立水资源安全保障大数据分析方法，开展水资源多源数据纵-横向二维深度挖掘分析。同时考虑与云计算、综合集成平台成为一体化，形成水资源安全保障大数据分析服务与业务应用，实现大数据的价值化。（2）京津冀水网的数字化、可视化、知识图化技术。水网及可视化技术集成，重在空间数据、地理信息，特别是遥感数据，按需计算及分类分层，实现对实体水网的数字化与可视化。在数字水网中，采用知识图对相关关系、逻辑关联进行流程化描述，将管理单元的对象实体逻辑和用水对
6、象进行拓扑化，以图元的方式用拓扑图作为数字水网的可视化形式，并构建数字水网可视化集成环境。对应研究内容各部分拟采用的技术要点（3）基于SOA的综合调控平台体系架构设计。基于云计算开展资源整合；基于Hadoop构建大数据中心；基于综合集成搭建与业务紧密相关的服务支撑；基于知识图实现个性化的服务及面向主题的服务组合。基于工作流技术的流计算控制与管理；基于一体化数字水网的可视化技术的集成与协同；基于平台的业务组件开发标准化。（4）基于综合调控平台的业务应用主题化及内容库建立。面向水资源安全保障多技术集成，抽取并分析各课题的理论与技术成果，将服务于京津冀水资源安全保障的数学模型、技术方法、业务应用以及
7、结论结果，按照 Web 服务组件开发标准，封装成输入输出标准的组件，实现模型方法组件化；构建业务应用主题库，采用知识图可视化描述应用主题、业务流程、关联组件和信息，实现应用主题知识图化，并构建主题应用知识图库。组件库、知识图库、主题库相互关联、对接，共同组成支撑业务应用的内容库。（5）面向主题服务的业务化应用模式实现。基于平台、组件、主题、知识图及可视化工具，形成标准的面向主题服务的业务化应用模式。对应用，直接搭建、快速开发补充；通过组合、综合和知识图的关联嵌套，实现业务化服务。面向主题服务是围绕业务主题来组织信息和资源；以用户为本，响应用户需求变化。对不同事件、不同主题、不同时间、不同地点、
8、不同处置、不同人员的经验，用图记录下来业务过程，可视可信。实施的几个关键环节（1 1）业务主题化。理清楚头绪，业务条理化，用知识图形式化。可视化表达业务主题涉及的方面、各元素之间的关系（联系）、处理事件的业务流程等。业务主题对应着业务流程的知识图。（2 2）处理组件化。各类组件以服务的形式提供，具有特定的业务功能。组件的开发过程示例：组件接口标准组件开发组件编译组件封装打包（3 3）业务流程定制化 调控平台的关键环节传统业务数学模型理论方法科学技术信息化业务化（1）承上启下平台对上：就是应用如何支撑？平台提供服务？平台对下：数字水网 实体水网及扩展 大数据 尽可能地延伸 适应机制调控平台的关键
9、环节（2）平台作用通过平台能够把静态（规划、方案）动态（变活）+适应性框架、层次、模式继承、积累、可扩展 先有业务（服务的内容），再提升质量、逐步完善方案、规划静态为主放在平台上能否变活？业务化能显现出来（1）理论方法：提出数字水网构建方式，建立水资源安全大数据价值化服务技术体系；开展基于数字水网的水资源综合调控平台的业务化服务及形成业务化服务的标准模式。（2）关键技术：设计并研发基于数字水网的京津冀水资源综合调控平台；建立多技术协同与集成的业务内容库；（3）标准规范：编写行业标准建议书1份；（4）论文专著：发表学术论文20篇以上，其中，SCI论文10篇，出版学术专著3部；（5）专利著作权：申
10、请国家发明专利3项，获批计算机软件著作权8项，软件产品登记2个，提供软件包和使用说明各1套；（6）人才培养：培养青年学术骨干1-2名，研究生20名以上。创新点：*综合应用云计算、互联网+、大数据、综合集成等技术，研发基于数字水网的京津冀水资源综合调控平台；采用组件、知识图及可视化工具搭建业务主题图。*按照“问题-主题-业务-组件”开发及业务化知识图，创建面向京津冀水资源安全保障主题的业务化服务模式，形成改变传统的业务化服务，用服务支撑京津冀水资源安全保障。拟解决的科学技术问题及创新点（1）面向京津冀水资源安全保障主题的业务化服务模式。把传统业务与信息技术结合，快速构建满足用户应用需求的业务化模
11、式。按照“问题-主题-业务-组件”开发、按照业务化的知识图来用，模式灵活、适应、有潜力。（2）基于云服务架构和数字水网的京津冀水资源综合调控平台构建。在大数据支撑下，对实体对象、管理单元进行数字化、拓扑化，逻辑可视、可控；在数字水网、云计算等基础平台上综合集成为调控平台；不断丰富支撑业务的内容，平台就方便支撑业务化服务。“37213721”目标中的1 1，研发综合调控平台，集成并升华其他课题研究成果，对京津冀水资源安全保障提供业务化服务。强调了内容库建设（各课题），如何集成在平台上？调控？通过平台能下去，对接？不要成为“两张皮”。放在平台上提高适应性强调新的主题服务业务化信息技术+数学模型+水
12、利业务业务化？平台就是环境 （1 1）形成一个让大家都可以共同做事的标准环境。按照相应的技术标准和技术要求，基于平台，统一组织、开发、使用主题业务知识图及组件，遵循约定的模式。（2 2）切实可行地共享服务。把数据信息、业务流程、知识图、组件、业务主题都统一管理，成为资源，按照服务提供，共享方便。（3 3）方便快速地获取服务-业务应用。服务的组件、知识图积累越来越多、多了就有了灵活和适应业务的变化，由平台支撑，可以快速方便、比较系统、直接获取，找到相关主题、服务到位。（4 4）基于现存服务快速形成新的服务。增加或有新需求，可以在原有的业务图上快速修改、适应新的业务应用；不要编程、容易掌握；方便个
13、性化更新；边用边存。课题年度计划说明：根据研究内容和研究方案，拟用四年多（2016.08-2020.122016.08-2020.12）完成。考虑任务交叉、相互配合，设计更高效工作的方案。各专题及相关任务的完成要采用并行工作制度。充分利用各团队的前期基础工作，尽可能把研究任务提前。把握时间与内容的衔接。计划从一开始就有应用内容。从初步应用中，发现问题、攻克难关、增加内容、快速修改、积累完善、快速见效。课题年度计划如下：年度内容2016.8-2017.9深入调查研究；系统原型搭建快速到位；业务主题、流程知识图、初步业务服务（用户需求）；本年度就能尝试平台系统原型试应用。重点：多源信息集成与融合、
14、大数据服务方式、一体化数字水网及集成方案原型、内容库开始建设。2017.9-2018.10针对关键问题，攻克难关。把重点业务的知识图描述统一；能仿真、模拟业务应用；协调完善应用方式等等。特别是：京津冀一体化数字水网、综合调控平台能开始业务化运行、水安全重点业务进一步梳理。2018.10-2019.11全面系统集成、开展标准的业务化服务；提出比较成熟的模拟服务方案，请专业人士指导，不断反馈修改。能组合、综合、标准化，并完善应用在线评价。系统完善：平台支撑下的面向主题服务的业务化应用模式、基于平台实现课题成果的集成，扩建业务内容库。2019.11-2020.12分析总结，撰写实际应用的效果测试报告
15、；提出相关标准建议书；示范管理与决策的业务化服务。验收项目，总结应用推广前景。（1 1）组建课题指导专家委员会。为课题顶层设计、理论创新、技术研发、科技成 果示范与应用等提供指导，使课题成果更好地支撑项目。（2 2）设立课题及专题联系负责人。课题联系人负责通知、汇集各专题信息。课题 负责人负责课题的组织协调；定期编制课题成果简报，发送到项目和各专题负责人，及 时了解课题的进度、产出；管理课题成果、保护和分配课题知识产权等工作。各专题联 系人负责收集、汇总各专题的研究情况，并定期向课题联系人提交各专题进展情况和财 务使用情况，以便课题实施过程管理，及时掌握动态，发现并解决问题。（3 3）定期交流机制。包括课题启动会、年度交流会，定期召开课题阶段成果讨论 会，以及不定期召开重大问题的专家咨询会。根据专题需要，邀请相关领域专家咨询指 导，集中解决遇到的问题，保障课题按期完成。课题组织管理方式与协调机制
