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智慧水城系统的设计与实现 　　【摘 要】 本文从滨水城市的发展和技术的演进角度，论述了当前滨水水城信息化系统研究的意义，提出了智慧水城框架体系，并通过智慧水城系统案例的设计与实现，重点讨论了智慧水城系统的总体架构、系统功能、水城水利物联网设计、云计算和水动力仿真原理与应用。 　　【关键词】 智慧水城系统 物联网 云计算 水动力仿真 三水统筹 水文化服务 　　1 引言 　　水――自古以来哺育着人类，如长江、黄河一直以来被视作中华文明的母亲河，孕育了黄河流域、长江流域灿烂的文明，也形成了开封、南京等名城古都，它们与尼罗河、恒河、底格里斯河等催生了光辉灿烂的四大古代文明。同时，我们也从中外许许多多的案例中看出，与水为善，它可以塑造美好的人居环境，与水为恶，它也会成为环境恶化的败坏者。 　　近年来，随着政府的大力支持和新一代信息技术的成熟，智慧城市建设热潮大涨，许多滨水城市都积极投身智慧城市建设中，如何利用信息化技术助力水城和谐发展，寻找一种更高效的方法去应对传统水城存在的水环境、水安全、水资源等问题，更好的赋予城市滨水个性，是许多滨水城市正在思考的问题，而“智慧水城”正是一种行之有效的方法。 　　2 智慧水城的内涵 　　智慧水城，是结合城市特色，以水为研究对象，围绕“以人为本，以水为魂”的核心理念，以“人”的微观需求出发，采用先进的信息技术和通信技术，对涉水事务的管理需求提供更加科学的分析和决策支撑；对公众各类涉水生活需求提供更智能的响应和更好的体验。 主要包括以下内涵： 　　（1）实时感知――通过先进的传感器和智能设备构筑遍布水域的“传感网”，全面实时的测量、监控和分析水文、水情等信息；（2）全面整合――通过通信基础设施将水城各个子系统完全连接和融合，充分横向整合、共享内外水文信息资源。（3）创新应用――通过科技创新在公共平台上为政府、企业和公众开发提供更为高效、便捷的创新应用服务，为水城的持续发展和水文化氛围的形成提供源源不断的发展动力。（4）统一协作――通过统一的公共管理平台，实现各个关键系统之间的协同运作，达成自反馈、自适应、自完善和自运作的的智慧化状态。 　　3 智慧水城设计总体思路 　　智慧水城是要利用滨水城市城水相依的优势。通过信息化手段，在充分发挥水的资源功能、环境功能、生态功能的基础上，增强人们的亲水意识，赋予水更丰富的文化内涵，致力于人与水的和谐统一，用水利凸显现代城市文明的层次，推动科学发展。 　　智慧水城的建设应该从城市的视角出发，遵循城市智慧生长的客观规律，广泛借鉴国内外先进经验，充分整合现有公共信息资源，实现滨水城市向智慧水城的跨越式发展。坚持城水平衡、管服相济、三水统筹、和谐共生的指导思想，建立实时感知、全面整合、激励创新、统一协作的水城环境，打造具备自反馈、自适应、自完善和自运作能力的智慧水城。（如图1） 　　（1）城水平衡；城水平衡是为基础。水为阴，城为阳，阴阳平衡；水在城中，城在水上。（2）管服相济；管服相济是主线。通过管理与服务相济之机制，实现智慧水城更加科学高效之宏管理和更加以人为本之微体验。（3）三水统筹；三水统筹是为手段。通过将水环境、水资源、水安全这三“水”顶端统筹、全面协调，实现水环境的智能监控、水资源的智能管理和水安全的智能指挥。（4）和谐共生；和谐共生是愿景。化无形为有形，营造“人文关怀、环境优美、安全可靠、资源节约”的活力水城，最终实现水城的环境持续友好，生态健康宜居，铸就和展示智慧水城独具东方特色的“魅力水文化”。 　　4 智慧水城设计总体框架 　　智慧水城总体架构，是以智慧水城总体架构为指导，秉承“统一门户、统一架构、统一管理、统一标准”的设计思想，注重需求导向、效能提升，创新驱动，重视有效对接和充分利用现有资源和平台，凸显水城信息资源的融合共享、信息系统的互联互通和业务服务的协同联动，强化推进策略、发展模式等配套环境建设和体制机制创新，极大激发城市的创新活力，确保智慧水城的发展、运转、治理等符合现实规律。 　　智慧水城总体架构共分为四横。“四横”分别为基础设施层、公共平台层、智慧水城应用系统层以及互动展示层。如图2所示。 　　（1）基础设施层；包括水城传感基础设施和通信基础设施资源。为智慧水城的各类应用提供信息化基础保障。（2）公共平台层；包括四个提供基础、共性服务的城市核心一级平台，为水城提供物联数据汇聚处理、大数据分析挖掘、信息资源共享与交换，以及应用系统的协同开发和快速部署。为深港信息资源互通、水城应用实现提供基础支撑。（3）智慧水城应用系统层；以提供更加科学高效的宏管理，更加以人为本的微体验为导向，构建智慧水城应用体系。大力推进水资源管理、水环境管理、水安全管理和水文化服务等应用系统的建设，促进智慧水城全面落地。（4）互动展示