一、引言

安徽省地處中國南北過渡帶的省份，暖濕氣流和冷空氣在此相遇形成鋒面，帶來滯留性降雨，是我國為數(shù)不多的同時(shí)擁有大江大河大湖的省份。 2020年汛期，梅雨期之長、降水總量之多、覆蓋面積之廣，在歷史上都是罕見的，安徽省經(jīng)歷了極為復(fù)雜嚴(yán)峻的汛情考驗(yàn)，省內(nèi)長江、淮河、巢湖南北中三線接連拉響汛情警報(bào)。河湖長時(shí)間高水位，會(huì)造成土壤松軟，出現(xiàn)管涌、跌窩、滑坡甚至潰堤等險(xiǎn)情隱患，險(xiǎn)情如何處置需要水利專家給出解決方案。為指導(dǎo)各地開展防汛搶險(xiǎn)工作，安徽省水利廳組建了50 個(gè)專家組150 名專家，派駐全省16 市、24 個(gè)防汛重點(diǎn)縣（區(qū)），負(fù)責(zé)全省防汛搶險(xiǎn)技術(shù)支撐工作，累計(jì)協(xié)助地方查險(xiǎn)1038 處，成功處置險(xiǎn)情900 處。

但安徽省水旱災(zāi)害防御在險(xiǎn)情搶護(hù)與專家人員管理上，信息化程度較低，常見的做法是某處水利工程發(fā)生險(xiǎn)情后，再就近請(qǐng)專家到現(xiàn)場臨時(shí)參加制訂相關(guān)搶護(hù)方案，由于受到時(shí)間緊迫，人員勞累，氣氛緊張等因素，常常導(dǎo)致制訂的險(xiǎn)情搶護(hù)方案考慮不周全。而且參加險(xiǎn)情搶護(hù)的巡查責(zé)任人、專家組、搶險(xiǎn)隊(duì)依然采用傳統(tǒng)的人工方式開展工作，險(xiǎn)情上報(bào)都是由基層巡查責(zé)任人通過現(xiàn)場觀測的方式人工報(bào)送險(xiǎn)情給指揮中心，不僅精準(zhǔn)度低，而且時(shí)效性差，一旦有險(xiǎn)情發(fā)生，很難在最快的時(shí)間內(nèi)組織搶險(xiǎn)和進(jìn)行人員轉(zhuǎn)移，嚴(yán)重威脅了群眾生命安全和財(cái)產(chǎn)損失；二是全省水利搶險(xiǎn)專家人數(shù)少，不能通過信息化手段進(jìn)行有效調(diào)配，基本都是專家組按地域進(jìn)行駐點(diǎn)開展工作，難以最大程度發(fā)揮效益；三是搶險(xiǎn)業(yè)務(wù)智能化程度較低，歷史的險(xiǎn)情處置經(jīng)驗(yàn)難以共享，新產(chǎn)生的險(xiǎn)情處置方案難以積累。安徽省水旱災(zāi)害防御專家系統(tǒng)的建設(shè)，可以大大提高安徽省水旱災(zāi)害防御險(xiǎn)情處置水平，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)采集、科學(xué)決策、精準(zhǔn)處置。本文總結(jié)了系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)的總體框架、險(xiǎn)情采集模塊、專家信息管理模塊、險(xiǎn)情處置方案知識(shí)圖譜模塊等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以期對(duì)全國水旱災(zāi)害搶險(xiǎn)專家系統(tǒng)的建設(shè)起到積極的示范和推動(dòng)作用。

二、建設(shè)思路

安徽省水旱災(zāi)害防御搶險(xiǎn)專家系統(tǒng)在隸屬關(guān)系上是安徽省防汛決策指揮系統(tǒng)的子系統(tǒng)。系統(tǒng)圍繞“險(xiǎn)情信息實(shí)時(shí)采集、專家成員全省共享、業(yè)務(wù)流程協(xié)同處理、搶險(xiǎn)方案智能推送、基礎(chǔ)信息一站式查詢”等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程巡查責(zé)任人、專家組、搶險(xiǎn)隊(duì)以及行政指揮領(lǐng)導(dǎo)等不同用戶的全方位信息化支撐。詳細(xì)建設(shè)思路參見圖1所示。

圖1 系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線圖

巡查責(zé)任人可以利用系統(tǒng)手機(jī)APP 對(duì)所管理水利工程進(jìn)行巡查，并記錄巡查軌跡，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情可以通過手機(jī)實(shí)時(shí)上報(bào)，可以通過手機(jī)查詢已上報(bào)險(xiǎn)情的處置情況。針對(duì)上報(bào)的險(xiǎn)情類別，系統(tǒng)可以自動(dòng)匹配并推薦相關(guān)專家名單。

專家組和行政指揮領(lǐng)導(dǎo)可以通過系統(tǒng)同步查看相關(guān)險(xiǎn)情信息和歷史同類險(xiǎn)情處置方案。當(dāng)前險(xiǎn)情成功處置后，可以對(duì)指揮中心做出的險(xiǎn)情處置方案進(jìn)行格式化入庫形成險(xiǎn)情處置知識(shí)圖譜。

搶險(xiǎn)隊(duì)在開展險(xiǎn)情救援時(shí)可以通過系統(tǒng)查詢專家組會(huì)商確定的險(xiǎn)情處置方案，在搶險(xiǎn)過程中遇到問題可以通過平臺(tái)與專家進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通交流。

三、技術(shù)方案

1.系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

根據(jù)水利部水利信息化頂層設(shè)計(jì)，安徽省水旱災(zāi)害防御搶險(xiǎn)專家系統(tǒng)的總體框架采用松耦合的分層架構(gòu)，由業(yè)務(wù)功能、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)資源、硬件資源、安全防護(hù)體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系等幾部分組成（見圖2）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)每層功能相對(duì)集中和獨(dú)立，能夠?yàn)樯弦粚犹峁┖芎玫闹畏?wù)，層與層之間具有明確的邊界劃分，松耦合的結(jié)構(gòu)易于未來軟硬件及應(yīng)用服務(wù)的調(diào)整與擴(kuò)展。系統(tǒng)按照“省級(jí)集中部署，省市縣鄉(xiāng)四級(jí)共用”的原則，分基于瀏覽器的 B/S 結(jié)構(gòu)電腦版平臺(tái)和基于手機(jī)APP 端的移動(dòng)應(yīng)用軟件兩類成果系統(tǒng)。

圖2 系統(tǒng)總體框架圖

2.險(xiǎn)情采集上報(bào)模塊

當(dāng)上級(jí)有巡查任務(wù)或者自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)有超閾值報(bào)警時(shí)，巡查責(zé)任人會(huì)收到巡查任務(wù)指令，進(jìn)而對(duì)相關(guān)工程情況進(jìn)行巡查。當(dāng)巡查責(zé)任人通過巡查發(fā)現(xiàn)有管涌、跌窩、決口、漫堤、崩岸等險(xiǎn)情時(shí)，可以通過手機(jī)APP 向上級(jí)上報(bào)險(xiǎn)情情況，包括采集時(shí)間、險(xiǎn)情發(fā)生位置、現(xiàn)場視頻或者圖片、當(dāng)前險(xiǎn)情介紹等。險(xiǎn)情信息提交后會(huì)直接上傳到指揮中心平臺(tái)，指揮中心平臺(tái)通過險(xiǎn)情信息管理模塊為用戶提供地圖展示、統(tǒng)計(jì)分析、巡查信息管理等功能，便于不同層級(jí)用戶及時(shí)掌握現(xiàn)場情況，為防汛管理和決策提供支撐，詳細(xì)技術(shù)路線參見圖3。

圖3 險(xiǎn)情采集技術(shù)路線圖

3.專家信息管理模塊

為科學(xué)應(yīng)對(duì)水旱災(zāi)害防御工作，充分發(fā)揮專家在抗洪搶險(xiǎn)、抗旱減災(zāi)中的指導(dǎo)作用，安徽省水利廳組建了水旱災(zāi)害領(lǐng)域?qū)＜規(guī)?，專家?guī)斐蓡T共257人。專家信息管理模塊主要為全省水利專家管理提供規(guī)范化、高效化、科學(xué)化的信息化支撐。將專家按照姓名、單位、專業(yè)類別、研究領(lǐng)域、常住地址、聯(lián)系方式等進(jìn)行入庫，并每年根據(jù)專家變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。針對(duì)不同水旱災(zāi)害險(xiǎn)情場景，系統(tǒng)可以自動(dòng)匹配并推薦專家名單，經(jīng)指揮中心會(huì)商研判后，通過平臺(tái)自動(dòng)發(fā)送短信給指定專家，專家收到信息后即前往險(xiǎn)情現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。

4.險(xiǎn)情處置方案知識(shí)圖譜

知識(shí)圖譜的本質(zhì)是一個(gè)存儲(chǔ)知識(shí)實(shí)體與實(shí)體之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，可以形式化地描述現(xiàn)實(shí)世界的事物及其相互關(guān)系，險(xiǎn)情處置方案知識(shí)圖譜即結(jié)構(gòu)化的險(xiǎn)情處置方案知識(shí)庫。創(chuàng)建水旱災(zāi)害防御搶險(xiǎn)專家系統(tǒng)最大的難點(diǎn)就是專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的建立和積累。

險(xiǎn)情處置方案知識(shí)圖譜構(gòu)建的流程參見圖4所示，首先通過信息化手段對(duì)歷史險(xiǎn)情處置方案文本進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，形成格式化的數(shù)據(jù)信息；然后根據(jù)險(xiǎn)情類別從數(shù)據(jù)信息中進(jìn)行相關(guān)知識(shí)抽取，主要抽取各類實(shí)體、屬性以及實(shí)體屬性之間的關(guān)系，并對(duì)抽取的知識(shí)進(jìn)行信息融合；最后借助專家知識(shí)和現(xiàn)有的知識(shí)庫對(duì)知識(shí)進(jìn)行建模，并存入知識(shí)庫形成險(xiǎn)情處置方案知識(shí)圖譜。從而達(dá)到信息共享和經(jīng)驗(yàn)積累的作用。

圖4 險(xiǎn)情處置方案知識(shí)圖譜構(gòu)建流程圖

系統(tǒng)建成后，針對(duì)基層新上報(bào)的險(xiǎn)情，系統(tǒng)可以主動(dòng)推送歷史同類險(xiǎn)情的處置方案，供專家進(jìn)行會(huì)商研判和指導(dǎo)本次險(xiǎn)情的處置。當(dāng)新的險(xiǎn)情處置成功后，可以將本次險(xiǎn)情處置方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，作為新的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累用于指導(dǎo)未來發(fā)生的險(xiǎn)情。

四、結(jié)論與展望

安徽省水旱災(zāi)害搶險(xiǎn)專家系統(tǒng)是利用水利信息化支撐水旱災(zāi)害防御的一項(xiàng)重要措施，是水利現(xiàn)代化發(fā)展的重要方向。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)安徽省水旱災(zāi)害搶險(xiǎn)專家系統(tǒng)的建設(shè)思路、總體框架以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了描述，該系統(tǒng)原型在2020年汛期已在宣城市多處防洪工程的險(xiǎn)情處理中得到了應(yīng)用，結(jié)果表明：本專家系統(tǒng)的創(chuàng)建思路和方法是可行的，開發(fā)工作量也是現(xiàn)階段技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件允許的，它能較好地解決傳統(tǒng)水旱災(zāi)害搶險(xiǎn)過程中存在的困難與弊端。后續(xù)在開發(fā)和推廣過程中筆者將繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)各方面進(jìn)行完善和優(yōu)化，使系統(tǒng)經(jīng)歷更多實(shí)戰(zhàn)險(xiǎn)情，積累更多經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更好為安徽省水旱災(zāi)害防御提供支持■