智慧水库平台系统需求文档

以下是从产品经理角度撰写的智慧水库平台系统需求文档，涵盖业务目标、用户角色、功能模块及非功能性需求，采用标准产品需求文档（PRD）结构：

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智慧水库平台系统需求文档

版本：1.0
日期：2025年7月19日
作者：产品经理视角

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一、文档概述

1.1 产品背景

水利管理部门需通过数字化手段解决传统水库管理的四大痛点：

• 风险响应滞后：依赖人工巡检，洪水/渗漏无法提前预警
• 调度效率低下：放水决策依赖经验，缺乏数据支撑
• 运维成本高昂：设备故障被动处理，维护人力投入大
• 跨部门协同难：水文、气象、应急部门数据孤立

1.2 产品目标

指标	目标值
洪水预警提前期	≥2小时
设备故障主动发现率	≥90%
水资源调度决策效率提升	缩短至30分钟内
跨部门数据协同覆盖率	100%业务部门接入

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二、用户角色与场景

角色	核心场景	关键需求
水库值班员	实时监控水库安全，处理突发告警	一屏总览关键指标，3秒定位异常设备
调度中心主任	制定放水/蓄水计划，协调上下游水资源分配	模拟调度方案，预测对下游的影响
运维工程师	管理传感器、闸门等设备，处理硬件故障	远程诊断设备，自动生成维修工单
防汛指挥部	洪灾应急指挥，人员物资调度	洪涝演进模拟，疏散路径规划
环保局	监测水质污染事件	水质超标溯源，污染扩散预测

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三、功能需求定义

3.1 智能监测中心（核心驾驶舱）

功能清单

监测中心

实时水文全景

风险预警地图

设备健康看板

调度决策辅助

详细说明

功能模块	功能点	业务规则
实时水文全景	- 水位/雨量/流量动态曲线	每5秒更新数据，超警戒线自动标红
	- 库容三维模拟	1:1000比例建模，水位变化实时渲染
风险预警地图	- 地质灾害热力图	结合地质雷达数据，预测滑坡风险区域
	- 洪水淹没推演	基于LISFLOOD模型，模拟不同泄洪量影响范围
设备健康看板	- 传感器在线率统计	离线超30分钟触发告警
	- 闸门启闭状态监控	异常卡阻时自动停机并推送维修工单
调度决策辅助	- 多方案对比模拟	输入目标水位，自动计算最优闸门开合组合
	- 下游影响评估	预测放水后河道沿线水位变化

3.2 智能预警系统

告警规则引擎

# 伪代码示例：渗漏风险复合判断规则
if (坝体位移传感器变化率 > 5mm/天) 
   and (渗压计读数突增20%) 
   and (视频AI识别到渗流浑浊)：
   触发【坝体渗漏紧急告警】→ 通知防汛指挥部+启动无人机巡查

分级告警机制

等级	触发条件	响应动作
一级（红）	水位超设计洪水位	自动启动泄洪闸，短信通知下游社区
二级（橙）	暴雨持续3小时降雨量＞100mm	建议预泄洪，推送物资准备清单
三级（黄）	水质TP（总磷）＞0.2mg/L	通知环保局启动溯源排查

3.3 调度管理平台

核心流程

sequenceDiagram
  调度中心->>模型计算： 输入目标水位/流量
  模型计算->>水文数据库： 调取实时数据
  水文数据库-->>模型计算： 返回河道容量/降雨预测
  模型计算->>方案生成： 输出闸门控制序列
  方案生成->>调度中心： 提供3套可选方案
  调度中心->>闸门控制系统： 执行最优方案

关键功能

• 智能推荐调度：结合气象预报、下游承灾能力生成方案
• 历史方案复用：匹配相似水文条件的历史成功案例
• 调度指令追踪：记录指令执行偏差（如闸门实际开度≠计划值）

3.4 设备运维管理

模块	功能	技术实现
设备档案	传感器型号/安装位置/寿命	关联GIS地图点击查看详情
预测性维护	基于振动数据分析闸门轴承损耗	使用LSTM模型预测剩余寿命
工单闭环	告警→派单→维修→验收全流程	对接企业微信/钉钉审批流

3.5 跨部门协同中心

• 数据交换协议：通过API对接气象局雷达数据、应急管理局人口分布数据
• 联合指挥沙盘：支持多部门在线标注风险点，共享处置进度
• 公众信息发布：自动生成泄洪通知模板，一键推送至地方融媒体

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四、非功能性需求

4.1 性能要求

场景	指标
实时数据展示延迟	＜3秒（95%分位）
洪水推演计算时间	＜10分钟（100km²范围）
并发用户支持	≥500人同时操作

4.2 可靠性要求

• 数据持久化：关键操作日志保留≥5年
• 灾备能力：RTO≤30分钟（主备集群切换）
• 设备兼容：支持95%以上水利行业传感器协议（Modbus/水文212等）

4.3 安全要求

层面	措施
数据安全	水文数据国密SM4加密传输
操作安全	闸门控制需双人复核（A/B角授权）
系统安全	通过等保三级认证

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五、关键业务指标（KPI）

1. 预警准确率：≥85%（误报率＜5%）
2. 设备在线率：年均≥98%
3. 调度方案采纳率：≥70%
4. 应急响应时效：从告警到启动处置≤15分钟

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六、版本规划

版本	时间	核心功能
V1.0	2025 Q4	实时监测+基础告警+人工调度
V2.0	2026 Q2	智能调度推荐+洪水推演+移动端
V3.0	2026 Q4	AI渗漏诊断+数字孪生仿真+碳汇监测

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七、附录

• 法规依据：《水利网络安全管理办法》《智慧水利建设技术指南》
• 竞品参考：
  • 华为智慧水利云平台（强在ICT基础设施）
  • 大禹智慧水库系统（垂直场景深度优化）
• 技术风险：复杂水文模型本地化适配（需联合水科院开发）

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产品设计核心理念：
1个闭环：监测→预警→调度→反馈的业务闭环
2个驱动：数据驱动决策、AI驱动效率
3个统一：数据统一、视图统一、操作统一

此文档可作为开发团队、水利业务部门及合作伙伴对齐需求的基准框架，后续需通过用户访谈补充详细交互逻辑。