【摘要】针对水利监督管理面临辖管范围广、地域分散、技术手段落后等情况，执法工作中存在调查取证难、现场监管难、执法过程中流程与标准不规范等系列问题，本文立足于水利监督和水政执法管理业务的信息化需求，研究了执法管理模式、法律法规知识图谱、处罚流程标准化、自由裁量权固化、智能巡检及非现场监管等关键技术在水行政监督执法管理中的应用，开发了水行政监督执法管理系统，实现了水行政监督执法管理全过程、全流程智能化应用。

【关键词】水利监督；水政执法；采砂管控；智能巡检

1  引言

水行政监督执法管理工作是水利业务的重要组成部分，也是新阶段水利高质量发展的重要立足点，但水行政执法与水利监督工作，面临执法岸线长、业务多、执法人员数量有限、水事违法活动频繁发生，仅靠传统手段难以全面掌握水事违法行为、无法及时现场监管和精准取证、存在执法过程中流程与标准不规范、缺乏业务在线指导和监督管理途径，导致水行政监督执法管理效率低、案件处置质量不高。因此，迫切需要运行新技术、新手段建立水行政监督执法管理平台，为水行政监督执法业务从问题发现上报、筛选分类、情况核实、整改反馈、跟踪复查、责任追究、统计分析等环节提供全流程支撑，提升水行政监督执法管理的规范化、标准化、智能化。

2  水行政监督执法管理研究思路

水行政监督执法管理研究，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，充分利用人工智能、大数据、物联网、移动互联等新技术与水行政管理业务融合，通过视频监控、无人机和执法记录仪等信息化监管手段，从预警识别、精确决策、综合执法、证据采集等环节，对管理全流程进行支撑，实现案件从立案、结案到归档的全过程、全流程信息化工作模式，促进了水行政监督执法管理的规范化、标准化、智能化。主要研究内容及技术线路如下：

（1）梳理业务需求及制定标准化业务流程

   依据《中华人民共和国行政处罚法》《水利部水行政处罚实施办法》等法律法规，结合水行政执法工作的实际业务需求，对水行政执法流程、办案模式进[1]行标准化、规范化，固化了自由裁量权，通过信息化手段，使执法人员在案件办理的6个阶段、各个环节、52个法律文书使用方面，均可得到自动流程引导、自动文书生成及取证支持、自适应提供法律适用及处罚自由裁量基准，确保每个案件的处理证据充分、程序正当、裁量合理。

（2）构建面向智能搜索应用的水行政监督执法管理知识图谱

基于深度学习、大数据分析等技术，将知识图谱技术创新地引入水行政监督执法业务管理中，进行执法过程人工智能问答、信息智能检索、知识智能推荐等研究应用。

（3）提升智能感知手段，研究智慧执法和非现场监管应用

通过对智能视频监控、图像识别、GPS定位技术与水行政监督执法融合，进行了重点水域非法活动进行自动识别和远程取证研究，解决日益突出的非法活动取证难、监管难和执法难等问题。

研究了无人机在巡检跟踪、任务编排、巡检历史查询、视频实时分析、远程喊话器喊话、远程镜头控制、远程拍照、识别问题标注与统计等方面应用。

（4）开发水行政执法监察管理

研究开发了水行政执法监察管理系统，为水行政执法监察管理人员在管理的各个环节，均可得到自动流程引导、自动文书生成及取证支持、自适应提供法律适用及处罚自由裁量基准，提升管理的水平和效率。

3  关键技术研究

3.1  面向智能搜索应用的水行政监督执法领域知识图谱

知识图谱作为一种新型的知识表示方法和数据管理模式，是新一代人工智能关键共性技术，本文将其引入水利行业，结合大数据和深度学习，采取自上向下和自下向上相结合的方式，构建面向水政监督执法领域知识图谱，在此基础上设计开发网页端智能搜索应用。

3.1.1  水行政监督执法领域知识图谱创建

知识图谱，可以理解为一张由知识点相互连接而成的语义网络，具有很强的描述能力，可以用来更好的查询复杂关联信息，从语义层面理解用户意图，改进搜索质量。知识图谱以三元组＜ h，r，t ＞的三元组形式存储实体的属性和关系，h 代表头实体，r 代表关系，t 代表尾实体。

本文利用水行政监督执法管理所依据的法律法规构建知识图谱，通过不同知识抽取路线，实现了结构型、非结构型数据源到知识三元组的映射，采用结构型指标数据以及相应的知识抽取路线，并基于属性图的知识图谱存储模式的构建方法。

图1 知识图构建技术路线

3.1.2  应用场景

本次通过梳理已颁布实施的水利执法相关法律法规，部委、河北省、唐山市相关规则制度，建立执法业务知识库。整合水利执法案件和法律法规条文等数据，将收集的水利业务相关结构型表格数据、非结构型文本数据处理并表示成实体和实体之间的关系。融合整理的实体和关系，创建水政监督管理知识图谱及水利执法法律法规检索引擎，通过知识图谱的实体或关系语句对水利知识进行调用。

（1）水政知识图谱开发成果

1）一级节点：水行政监督执法管理系统知识图谱。

2）二级节点：分为两类，为法律法规、自由裁量权；一到二级的关系为专业。

3）三级节点为专业：根据法律法规的文档名称分专业（行政处罚、水土保持、水法……），法律法规二级到三级的关系为“专业”；自由裁量权二级到三级的关系为“章节”。

4）法律法规四级节点为条例内容；三级到四级的关系为“条例”。

5）自由裁量权四级节点为情形，根据文档内容，三级到四级的关系为“情形”。

6）自由裁量权五级节点为条例；根据根据文档内容，四级到五级的关系为认定依据、处罚依据、执行标准等。

（2）交互效果

1）拖动点位能带动相连的点和边自然移动。

2）双击点位能展开与其关联的边和点。

3）鼠标放在点上能显示点的具体信息。

4）初始状态下为所有点都展开的情况，为图谱整体概览。

5）在上方搜索框输入节点名称，点击搜索，将隐藏原有的展开图谱，只显示所搜索的点，然后显示1、2、3互动效果。

3.2  视频监控智能识别

3.2.1  解决方案

针对河湖监管执法中取证困难，对非法采砂、垃圾堆放、违建、非法施工、漂浮物、垃圾倾倒等情况缺乏实时可视化监管手段，本次利用视频感知、云计算、人工智能(AI)、大数据分析等新技术手段，通过大量模拟实验以及现场水体情况、突发事件相结合，提取事件多重特征进行学习判断，对非法采砂、垃圾堆放、违规建筑、漂浮物等事件特征准确识别分析。当发生异常时进行智能告警，实现对违法告警事件的高效闭环管理，派单处理流程共分为“发现-交办-处理-反馈-办结”五个环节，可提供实时监测的视频数据及告警信息，并可将视频监控数据通过电脑或手机APP推送给当地水利一线执法处置人员，为水利各级部门提供违法线索，由水利各级部门部署、组织、调度该单位人员进行现场检查及处置工作。

3.1.2  智能识别应用

在侵占河湖、违法乱建多发区域，采用覆盖半径2KM 高清球形摄像机，通过后台AI智能分析，实现河湖确权线以内的连续监管执法；在非法采砂、垃圾倾倒等多发区域，采用2KM具有夜视供能的双光谱热成像摄像机，通过前端+后台AI分析对破坏水利违法行为进行观测识别。

水政执法人员运用水行政监督执法管理系统提供的河湖非法采砂、垃圾倾倒等行为及垃圾堆、漂浮物等物体识别算法，当发现疑似违法行为时，系统可自动精确识别，实现水利智能化监控。

3.3  无人机智能巡检

无人机智能巡查主要对涉河违法行为的发现、识别、取证等方面，形成一个闭环证据链，为水政执法提供完备的违法证据，提高水政执法办案效率，严厉打击涉河水事违法行为。

（1）违法行为发现

传统水政巡查需要执法人员亲历现场，但对于一些执法人员难以进入的盲点，违法行为较难发现。无人机巡查技术可以代替执法人员亲历现场，能够实施动态监控违法行为，高效、准确的记录违法行为。违法行为发现主要包括无人机预设路径、无人机起飞巡查以及无人机实时监控等方面。执法人员通过预设无人机巡查路径，可以灵活的对巡查区域进行设定；在设定的巡查路径上，执法人员通过指令下达，指挥无人机执行巡查任务；对巡查任务进行实时监控，实时记录巡查路径上发生的一切活动，为后续违法行为识别提供直观、有效的证据。

（2）违法行为识别

传统水政巡查违法行为识别通过执法人员现场识别，具有快速直接的特点。根据无人机的性能，无人机可直接对违法行为发现后进行智能识别，也可对存储的路径范围内的违法行为监控信息进行人工识别。对于智能识别技术，主要是通过加载在无人机上的人工智能技术对拍摄的画面进行实时对比分析，即通过设定一定的判别标准，进行违法行为“有无”识别。智能识别技术是在大量数据分析的基础上进行智能判断，应用时在前期需要积累一定的数据信息。而人工识别技术，主要是通过线下对存储的可疑违法行为通过人工进行判断。

（3）违法行为取证

作为确定是否存在违法行为的重要环节—违法行为取证至关重要，需要对违法行为进行全要素、全过程、多角度的记录，以形成一套完整的证据链，做到“执法有据有理”。违法行为取证主要包括违法信息和违法证据等方面。违法信息是在对违法行为识别的基础上，对监控信息中违法行为的视频、图像等信息进行保存，作为客观证据留存，特别要明确视频、图像的时间、地点、对象、范围、违法事件情况等信息。违法证据是对违法信息的统一整理保存，是对一件违法事件的完整记录，包括该违法事件发生时间、发生地点、涉及范围、违法对象以及违法事件情况等全方位的证据链。

4 系统实现与应用

水行政执法监察管理系统，以唐山市水行政执法和水利监督业务需求为导向，功能主要包括水行政执法、水利监督、采砂管理、智能巡检、法律法规等。

4.1 系统大屏

系统大屏为用户提供直观数据、图表等信息可视化展示和互动服务的功能。通过对水政执法涉及的执法案件全过程档案数据、行政检查和执法现场全过程记录的音/视频文件等进行数据分析、处理、挖掘，提取出水政执法、水政监督、采砂管理、巡检巡查等业务的关键性指标和信息，通过“管理驾驶舱”的形式以图形、表格及量化指标性方式进行数据可视化展现，支持“钻取查询”，实现对指标的逐层细化、深化分析，通过详尽的指标体系，为精细化、科学化管理提供决策依据。

图4 水政监督管理系统大屏

4.2 水行政执法

水行政执法模块，以水行政执法统计信息系统数据库为基础，可规范水政监督执法流程、完善执法手段、提升执法水平、提升行政执行力。功能包括巡查记录、巡查统计、违法线索管理、问题处理记录、案卷模板、执法案件、执法统计、自由量裁辅助、存证管理、执法知识库。

执法人员在案件办理的6个阶段、各个环节、52个法律文书使用方面，均可得到自动流程引导、自动文书生成及取证支持、自适应提供法律适用及处罚自由裁量基准，确保每个案件的处理主体适合、事实清晰、证据充分、法律适用、程序正当、裁量合理。

4.3 水利监督

结合水利基础数据和业务数据，提供业务处室查询、年监察计划、专项监察计划、年监察案件、专项监察案件、监察统计、监察报告、监察文书、公式公告、监察总结功能，可进行闭环管理。

监察计划制订是针对行业巡查制订年监察计划和专项监察计划，计划内容包括巡查对象、巡查事项、巡查时间、巡查人员和其他等，系统提供计划标准模板供计划的录入和制订，并提供计划查询、修改、提交等功能。监察案件、监察统计、监察报告、监察文书、公式公告是针对巡查过程中发现的问题逐一进行现场采集证据、描述问题并提交，系统提供巡查问题录入、证据上传、提交等功能。监察总结是针对单次巡查活动进行巡查情况总结，系统提供总结模板、相关数据供总结报告生成，并提供总结报告查询、修改等维护功能以及报告上报功能。

4.4 采砂管理

对采砂场信息和采砂行为进行记录和管理，并结合视频监控和智能识别算法，实时掌握采砂情况，为水利执法提供预警监控，主要包括采砂许可、违法举报、采砂场管理功能。

图5 非法采砂智能识别

4.5 智能巡检

无人机智能巡检，提供综合监视、巡检跟踪、任务编排、巡检历史查询、无人机管理、视频实时分析、识别问题标注与统计权限管理功能。无人机实时轨迹可在图上展示，实时视频可回传查看。可进行历史飞行任务的复盘，包括重现飞行轨迹，同步播放飞行视频，在地图上同步展示识别出的问题点。

图6 无人机智能巡检界面

4.6 法律法规

依据建立的法律法规信息库，提供水政监督管理知识图谱及水利执法法律法规检索引擎功能，为执法人员智能提供法律法规推荐及处罚自由裁量基准。

5 结论

本文立足于水行政监督执法管理智能化研究，以唐山市水利局水行政监督执法管理为应用对象，主要成果如下：

（1）制定了标准化的水行政执法流程和办案模式，固化了自由裁量权，使管理人员在工作的各个环节，均可得到自动流程引导、自动文书生成及取证支持、自适应提供法律适用及处罚自由裁量基准，提升执法管理的智慧化水平。

（2）构建了面向智能搜索应用的水行政监督执法管理知识图谱，实现了执法过程中人工智能问答、信息智能检索、知识智能推荐等功能应用。

（3）利用视频监控、无人机等感知手段，对监管范围的所有水事活动全覆盖，实现智能识别疑似违法行为、自动启动取证流程、适时自动报警、自动跟进警情处理过程，为案件办理提供智能化解决方案，破解水政执法人少事多的困局。

（4）研发水行政监督执法管理系统，通过水行政执法、水利监督、采砂管理、智能巡检、法律法规等功能模块，实现了水行政监督执法管理全过程、全流程智能化应用。

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【作者简介】

王小平(1981—),男,高工.从事水利水电工程设计及信息化研究，wang_xp@yrec.cn

基金项目：河北省水利科研与推广计划项目（2022-51）