安徽省水資源監(jiān)控能力二期建設(shè)思路與技術(shù)路線的探討

王銘銘

安徽省水資源監(jiān)控能力二期建設(shè)思路與技術(shù)路線的探討

王銘銘

國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)按照“三年基本建成，五年基本完善”的總體部署，分兩個(gè)階段開(kāi)展實(shí)施。依托水資源監(jiān)控能力一期建設(shè)項(xiàng)目，安徽省完成了第一階段建設(shè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)377處非農(nóng)業(yè)取水、60余處灌區(qū)取水及10處飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的在線監(jiān)測(cè)，建立了省級(jí)水資源監(jiān)控平臺(tái)，安徽省水資源管理能力和管理水平得到了顯著提高。但受投資規(guī)模、建設(shè)技術(shù)等條件的制約，目前安徽省水資源監(jiān)控還存在著監(jiān)測(cè)覆蓋范圍不足、站點(diǎn)時(shí)空分布不均、平臺(tái)功能建設(shè)不完善等方面的問(wèn)題。為落實(shí)習(xí)總書(shū)記治水方針，建立基本完善的水資源監(jiān)控體系和管理系統(tǒng)，安徽省水資源監(jiān)控能力建設(shè)亟需完善和提高。

一、建設(shè)思路與原則

按照“基于已有，資源共享，追求先進(jìn)，突出實(shí)用”的思路開(kāi)展安徽省水資源監(jiān)控能力的補(bǔ)充完善建設(shè)，在一期建設(shè)的基礎(chǔ)上增建水量、水質(zhì)信息監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，均衡站點(diǎn)時(shí)空分布，增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。引入物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)，完善數(shù)據(jù)貫通、智能運(yùn)維、移動(dòng)管理等模塊，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+水資源管理”的應(yīng)用系統(tǒng)。

1.統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，基于實(shí)際

二期項(xiàng)目建設(shè)充分與一期項(xiàng)目銜接，統(tǒng)一設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口，確保二期建設(shè)與一期建設(shè)成果的無(wú)縫對(duì)接與有機(jī)整合；同時(shí)要兼顧與中央及流域?qū)嵤╉?xiàng)目相銜接，加強(qiáng)框架設(shè)計(jì)和整體集成工作，確保與國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)一致，信息互聯(lián)互通，業(yè)務(wù)高度融合。

2.資源共享，上下貫通

整合利用已有硬件和軟件資源，整改省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)已建水資源監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，共享環(huán)保、氣象部門已建水資源監(jiān)測(cè)信息，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施效能最大化，充分發(fā)揮已建系統(tǒng)的效益。開(kāi)發(fā)共享中間件，建立數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)、水功能區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與省水資源信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)貫通；對(duì)市、縣開(kāi)放省水資源信息平臺(tái)數(shù)據(jù)接口，制定數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)，保障市、縣水資源信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)貫通。

3.適用先進(jìn)，發(fā)揮效益

充分利用大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)實(shí)用的信息化技術(shù)，重點(diǎn)完善信息采集傳輸系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)的建設(shè)，進(jìn)一步優(yōu)化業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，加強(qiáng)移動(dòng)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，提升全省水資源信息化管理水平。

二、技術(shù)路線

二期項(xiàng)目建設(shè)主要包括信息監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)貫通、移動(dòng)應(yīng)用三個(gè)方面，通過(guò)采用嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源信息的采集、處理、應(yīng)用與管理。

1.信息監(jiān)測(cè)

水資源信息采集包含直接監(jiān)測(cè)信息采集、間接監(jiān)測(cè)信息采集、人工錄入三種不同的采集方式，數(shù)據(jù)采集與傳輸流向圖見(jiàn)圖1。

圖1 數(shù)據(jù)采集與傳輸流向圖

圖2 數(shù)據(jù)共享交換原理示意圖

（1）直接信息采集即取水量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸、監(jiān)測(cè)，通過(guò)安裝計(jì)量設(shè)備采集實(shí)時(shí)用水量信息，運(yùn)用嵌入式及無(wú)線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與傳輸；采集的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)至取用水監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)、應(yīng)用等。

（2）間接監(jiān)測(cè)信息采集利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，通過(guò)信息交換的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)拾取和錄入，即監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)資源依托數(shù)據(jù)交換中間件直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集。對(duì)于已建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，若已有系統(tǒng)提供有相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象接口，則可采用這種間接信息采集的方式將系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)取水量信息提取出來(lái)，并通過(guò)省防汛抗旱骨干網(wǎng)或Internet公網(wǎng)方式與即將建設(shè)的水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交換，可有效簡(jiǎn)化信息采集工作，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和共享。間接采集具體實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)編制間接采集驅(qū)動(dòng)軟件讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，按照統(tǒng)一的通訊協(xié)議通過(guò)GPRS模塊發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心。

（3）人工輸入是利用計(jì)算機(jī)軟件及移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，通過(guò)移動(dòng)終端和水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)放的數(shù)據(jù)錄入接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入。數(shù)據(jù)上傳至省平臺(tái)后經(jīng)數(shù)據(jù)校核、審查無(wú)誤后正式上線，最終推送至監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.數(shù)據(jù)貫通

一期項(xiàng)目建設(shè)中部署了灌區(qū)監(jiān)測(cè)信息節(jié)點(diǎn)和水功能區(qū)監(jiān)測(cè)信息節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了安徽省灌區(qū)取水量、水功能區(qū)水質(zhì)的在線采集及業(yè)務(wù)管理。但由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)前期建設(shè)的數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致已建監(jiān)測(cè)信息節(jié)點(diǎn)與省水資源信息監(jiān)測(cè)平臺(tái)暫未實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步與貫通。

根據(jù)水利部提出的“三級(jí)貫通，五級(jí)應(yīng)用”，水資源二期建設(shè)從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化等方面出發(fā)，利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用支撐軟件，建立數(shù)據(jù)共享交換系統(tǒng)。數(shù)據(jù)交換共享系統(tǒng)為各應(yīng)用系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的API調(diào)用，通過(guò)消息中間件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。具體如圖2所示，省級(jí)水資源監(jiān)控通過(guò)水利專網(wǎng)與灌區(qū)、水功能區(qū)監(jiān)測(cè)信息節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通，達(dá)到資源有效整合、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上下貫通的目的。

3.移動(dòng)應(yīng)用

非農(nóng)業(yè)取水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)多面廣，管理任務(wù)重；涉及水資源費(fèi)用征收、用水許可及總量紅線控制等問(wèn)題，管理難度大。考慮到實(shí)際管理中的移動(dòng)查詢、水量比對(duì)、水量校核、人工錄入等功能需求，開(kāi)展取水監(jiān)測(cè)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)必要且有意義。

取水監(jiān)測(cè)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)是在已建取水監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，按照“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)融合、分類設(shè)計(jì)、逐級(jí)部署”的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)已建取水監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，結(jié)合云服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)手段，將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和移動(dòng)通信兩大體系技術(shù)融合。經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)創(chuàng)新整合，集成移動(dòng)瀏覽、移動(dòng)監(jiān)控、移動(dòng)定位、軌跡跟蹤、移動(dòng)核查、二維碼掃描等綜合的移動(dòng)化業(yè)務(wù)體系。按照應(yīng)用對(duì)象類別將系統(tǒng)劃分為管理版和通用版，配置相應(yīng)的功能模塊，進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，再依據(jù)相關(guān)職能權(quán)限逐級(jí)部署，最終實(shí)現(xiàn)取水監(jiān)控信息的移動(dòng)應(yīng)用。

取水監(jiān)測(cè)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)布設(shè)于移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器，在水資源監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用數(shù)據(jù)同步交換中間件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)已有數(shù)據(jù)的同步、提取、過(guò)濾和轉(zhuǎn)移，建立移動(dòng)應(yīng)用綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用中間件，對(duì)一期項(xiàng)目已完成的系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端設(shè)備的移植，并根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)管理需求開(kāi)發(fā)移動(dòng)管理模塊。

三、結(jié)語(yǔ)

依托科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的深入應(yīng)用，水資源管理技術(shù)水平也不斷提高。安徽省水資源監(jiān)控能力二期項(xiàng)目建設(shè)需要基于建設(shè)現(xiàn)狀和實(shí)際應(yīng)用需求，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)手段，開(kāi)展信息監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)貫通、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)的研究與應(yīng)用，解決信息采集覆蓋不全、數(shù)據(jù)校核困難、人工抄表不便等實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，為安徽省最嚴(yán)格水資源管理提供全面實(shí)用的技術(shù)支撐平臺(tái)

（作者單位：安徽省（水利部淮河水利委員會(huì)）水利科學(xué)研究院233000）