基于時(shí)間序列的蘇州城市河道管理綜合信息化系統(tǒng)的研究與探索

夏悅玥,宋振華,何丹青（．蘇州市河道管理處；.蘇州市西塘河管理處）

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基于時(shí)間序列的蘇州城市河道管理綜合信息化系統(tǒng)的研究與探索

夏悅玥1,宋振華1,何丹青2
（1．蘇州市河道管理處；2.蘇州市西塘河管理處）

摘要：基于時(shí)間序列管理技術(shù)開發(fā)了一套能應(yīng)用于蘇州城市河道管理、防汛等管理業(yè)務(wù)中的綜合信息化系統(tǒng)，能自動(dòng)收集各類水文氣象、河道信息等海量數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析處理及挖掘等深層次的加工，為運(yùn)行調(diào)度決策和河道管理提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：時(shí)間序列；河道管理；信息化；聚類算法；數(shù)據(jù)處理

0　引言

蘇州地處太湖之邊，“君到姑蘇見，人家盡枕河。古宮閑地少，水巷小橋多。”因水而美的蘇州城區(qū)河道星羅密布，現(xiàn)有大小河道177條，河網(wǎng)長(zhǎng)度226公里。隨著蘇州經(jīng)濟(jì)、旅游行業(yè)的飛速發(fā)展，城市人口不斷增多，向河道內(nèi)任意排放污水、傾倒生活垃圾、侵占河道水域、違章搭建等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，而涉河違法違章行為具有普遍性的違法時(shí)間較短、影響范圍大，且違法現(xiàn)象發(fā)生后后續(xù)的管理難度大等諸多難點(diǎn)。為進(jìn)一步加強(qiáng)并規(guī)范城市河道管理，研究能自動(dòng)收集違法等涉河的海量信息，加強(qiáng)信息的整理力度并提供調(diào)度和決策支持，服務(wù)蘇州社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，筆者研發(fā)了基于時(shí)間序列的蘇州城市河道管理綜合信息化系統(tǒng)，利用該綜合信息系統(tǒng)可有效加強(qiáng)河道管理效率。

1　河道管理綜合信息化系統(tǒng)

1.1研究背景

筆者所在單位目前主要從事90平方公里范圍內(nèi)的河道水環(huán)境治理、防汛及搶險(xiǎn)、泵閘設(shè)施運(yùn)行及調(diào)度、主干道雨水管網(wǎng)疏挖及維護(hù)、下穿立交管理、河道保潔、水政執(zhí)法及涉水審批等系列工作，近期還將增加蘇州大市范圍內(nèi)的行業(yè)指導(dǎo)職責(zé)，管理范圍廣、任務(wù)重。在實(shí)際管理過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)河道管理信息在科室和部門間存在的共享交流難、更新周期長(zhǎng)、處理效率低、后期查詢分析困難，管理費(fèi)時(shí)費(fèi)力、易出錯(cuò)，易產(chǎn)生科室和部門間相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突和矛盾，一些重要的管理信息丟失嚴(yán)重，實(shí)際管理過(guò)程中管理人員缺乏全局總體性的考慮，因此，現(xiàn)行的傳統(tǒng)管理方式已無(wú)法適應(yīng)蘇州城市河道現(xiàn)代化、信息化的管理需求。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究與探索，筆者立足于提效能、強(qiáng)管理的目標(biāo)，嘗試性的開發(fā)“基于時(shí)間序列的蘇州城市河道管理綜合信息系統(tǒng)”。該系統(tǒng)通過(guò)將蘇州城市河道一系列關(guān)聯(lián)的信息進(jìn)行系統(tǒng)整合，利用基于時(shí)間序列的綜合信息分析，實(shí)現(xiàn)涉河信息的自動(dòng)化處理和現(xiàn)代化管理，為河道管理決策提供科學(xué)依據(jù)，提高河道管理部門的信息處理精度和工作效率。

1.2系統(tǒng)原理

蘇州城市河道管理綜合信息系統(tǒng)采用c語(yǔ)言編制，除網(wǎng)上辦公等基本功能外，具有7大專業(yè)處理模塊，可以實(shí)現(xiàn)河道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、錄入、訪問(wèn)、查詢、處理分析等功能。系統(tǒng)采用時(shí)間序列中最常用的K—means聚類算法，它以k為參數(shù)，把n個(gè)對(duì)象分為k個(gè)簇，以使簇內(nèi)具有較高的相似度，而簇問(wèn)的相似度最低。相似度的計(jì)算根據(jù)一個(gè)簇中所有對(duì)象的平均值（被看作簇的重心）來(lái)進(jìn)行。

1.3系統(tǒng)專業(yè)管理功能

蘇州城市河道管理綜合信息系統(tǒng)需要收集的資料，主要包括河道基礎(chǔ)信息（河道長(zhǎng)、寬，駁岸情況，近期治理信息等）、河道管理藍(lán)線、河道占用信息、涉河規(guī)劃信息、河道長(zhǎng)效管理信息、河道工程建設(shè)信息、排污和雨水口信息等系列管理信息。針對(duì)河道管理的具體業(yè)務(wù)情況進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了河道信息管理的查詢、處理、統(tǒng)計(jì)分析等各項(xiàng)功能要求，系統(tǒng)具有7大專業(yè)處理模塊：

（1）河道基礎(chǔ)信息模塊：蘇州城市河道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，涉及河道地理信息、河道占用信息、河道保潔管理信息、河道排水口信息、河道水質(zhì)信息、河道水位及流速信息等維護(hù)與更新，需要管理員權(quán)限。

（2）運(yùn)行調(diào)度信息模塊：泵閘的調(diào)度運(yùn)行信息庫(kù)，涉及泵閘地理信息、運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)度方案、設(shè)備設(shè)施狀態(tài)、調(diào)度指令、外圍水情等信息。根據(jù)蘇州城市防洪大包圍內(nèi)的各個(gè)樞紐及泵閘設(shè)施（含立交泵站）的實(shí)際運(yùn)行和開關(guān)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)了解泵閘設(shè)施的所處的運(yùn)行情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行，改善河道水環(huán)境，并根據(jù)氣象部門信息，及時(shí)切換防汛和換水模式。

（3）河道長(zhǎng)效管理模塊：根據(jù)河道管理日常工作安排，負(fù)責(zé)河道保潔、河道巡查、河道清淤、河道違法信息、河道護(hù)欄駁岸、排污占河信息等事件的巡查和處理。

（4）涉水審批信息模塊：涉及河道地形數(shù)據(jù)、河道整治規(guī)劃、藍(lán)線管理、涉河建設(shè)審批、雨水管網(wǎng)接入、違法信息查處等信息的處理。實(shí)現(xiàn)河道整治規(guī)劃信息查詢、河道地形數(shù)據(jù)管理、河道地形查詢與顯示、工程建設(shè)對(duì)河道功能影響監(jiān)控管理等。實(shí)現(xiàn)對(duì)河道管理范圍內(nèi)進(jìn)行查詢、信息統(tǒng)計(jì)，并形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，提高分析查詢能力。

（5）雨水管網(wǎng)信息模塊：涉及主干道雨水管網(wǎng)GIS、管道疏通、管網(wǎng)建設(shè)、管網(wǎng)巡查、出水口信息、管道接入執(zhí)法等信息。基于雨水管網(wǎng)圖，明確標(biāo)示管網(wǎng)疏通、沖洗、開挖建設(shè)、接入等信息，對(duì)城市主干道雨水管網(wǎng)的變化及時(shí)進(jìn)行更新，及時(shí)了解管網(wǎng)現(xiàn)狀。

（6）便民投訴信息模塊：涉及來(lái)信來(lái)函、12345工單、寒山聞鐘、名城蘇州、社區(qū)街道聯(lián)動(dòng)、義務(wù)巡查反饋等信息的收集和處理，加強(qiáng)科室與部門間的信息共享和分發(fā)處理功能，大幅度提高處理效率。

（7）防汛防臺(tái)信息模塊：涉及蘇州氣象信息、水情工情信息、應(yīng)對(duì)措施、防汛預(yù)案、部門聯(lián)動(dòng)、搶險(xiǎn)隊(duì)伍等信息，加強(qiáng)應(yīng)對(duì)極端天氣的處理效率，確保不出現(xiàn)大面積積水和淹水。

通過(guò)對(duì)上述7個(gè)模塊的綜合利用可有效實(shí)現(xiàn)蘇州城市河道的高效管理。

1.4系統(tǒng)界面開發(fā)

結(jié)合系統(tǒng)各項(xiàng)功能，綜合分析管理人員的使用要求和使用便捷性，開發(fā)并優(yōu)化了系統(tǒng)相關(guān)界面。

圖2　系統(tǒng)登錄界面

圖3　系統(tǒng)運(yùn)行界面

圖1　蘇州城市河道管理綜合信息系統(tǒng)

1.5統(tǒng)計(jì)分析功能的開發(fā)

為使系統(tǒng)采集到的水位等水情信息及時(shí)得到處理分析，筆者開發(fā)了基本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析模塊。通過(guò)小波及小波包的使用，使得系統(tǒng)具備信號(hào)的分析處理功能。

系統(tǒng)支持圖形信息查詢模式下按照給定屬性（區(qū)域范圍、河道長(zhǎng)度、駁岸形式等）查詢得到的一條或多條河道的“表格／圖形輸出”功能，可通過(guò)簡(jiǎn)單篩選條件自動(dòng)定位。在管理員權(quán)限下可支持能對(duì)各條河道的各種屬性進(jìn)行編輯、更新，支持EXCEL／文本／二進(jìn)制的批量錄入與更新?？蓪?duì)堆泥場(chǎng)位置、保潔巡查點(diǎn)、沿河違章等進(jìn)行手動(dòng)位置標(biāo)注，同時(shí)支持相片展示功能。

圖4　信號(hào)采集分析功能示意圖

系統(tǒng)支持相關(guān)信息的分發(fā)和轉(zhuǎn)交功能，根據(jù)采集信息的范圍、屬性等特性，自動(dòng)將相關(guān)待處理信息分發(fā)至相應(yīng)的科室和部門，并將處理結(jié)果和處理情況實(shí)時(shí)無(wú)縫對(duì)接，提高河道信息的處理效率。

2　存在問(wèn)題

針對(duì)目前河道管理職能的增加，系統(tǒng)需要增加全市河道信息的相關(guān)內(nèi)容，加強(qiáng)農(nóng)村河道的管理。同時(shí)，系統(tǒng)的功能目標(biāo)設(shè)計(jì)都具有很強(qiáng)的專業(yè)性，需要配套相應(yīng)的管理制度，才能保證其正常運(yùn)行：

（1）健全工作機(jī)制，建立一套全面、完善、嚴(yán)格的系統(tǒng)管理和使用制度，使信息化系統(tǒng)在河道管理過(guò)程中規(guī)范運(yùn)行。

（2）提高管理人員素養(yǎng)，加強(qiáng)培訓(xùn)，不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新和維護(hù)，開發(fā)更實(shí)用和高效的功能，使河道信息化系統(tǒng)持續(xù)有效的運(yùn)行。

蘇州城市河道管理綜合信息化系統(tǒng)具有了信息化、網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)字化的功能，實(shí)現(xiàn)了河道信息的采集錄入、信息存儲(chǔ)和分發(fā)、數(shù)據(jù)分析查詢、管理信息反饋，為河道管理和關(guān)鍵信息處理分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也為各科室和部門的管理決策、分析研究及時(shí)提供可靠依據(jù)，有助于提高專業(yè)部門的管理效率，優(yōu)化管理效能，對(duì)促進(jìn)蘇州城市河道的管理現(xiàn)代化有著非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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Research and Exploration on the integrated information system of urban river management in Suzhou based on time series

Xia Yueyue1,Song Zhenhua1,He Danqing2
(1 Suzhou River Management Office;2 Xitang Suzhou River Management Office)

Abstract：Based on time series management technology developed a can be used in Suzhou urban river management and flood control management integrated information system,can automatically collect all kinds of meteorological and hydrological,channel information and other data,and carries on the collation, analysis and mining of deep processing of these data,for operation scheduling decisions and river management provide data support.

Keywords：time series;river management;information;clustering algorithm;data processing