談商河縣農(nóng)村飲水安全管理信息系統(tǒng)建設(shè)

王金葉，劉玉峰，孟慶虎

（1.商河縣水務(wù)局，山東 商河 251600；2.山東鋒士信息技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

近年來，商河縣高度重視農(nóng)村飲水安全工作，通過建設(shè)平原水庫，配套規(guī)模化凈水廠，以引蓄黃河水為水源，以已建農(nóng)村通自來水工程為基礎(chǔ)，通過供水管網(wǎng)連接、延伸，實現(xiàn)了城鄉(xiāng)供水同源、同網(wǎng)、同質(zhì)，達(dá)到了全縣城鄉(xiāng)供水一體化的目標(biāo)，徹底解決了農(nóng)村飲水不安全問題。

目前，商河縣已建成了清源湖、豐源湖等以黃河水為水源的平原水庫，投入運(yùn)行了清源、開源、豐源3座規(guī)?；瘍羲畯S，供水管網(wǎng)覆蓋全縣城鄉(xiāng)地區(qū)。為進(jìn)一步提升農(nóng)村供水工程的運(yùn)行管理水平，推動農(nóng)村飲水安全工作的管理信息化、供水智慧化、調(diào)度科學(xué)化[1]，加快信息系統(tǒng)的建設(shè)與實踐迫在眉睫。

1 信息系統(tǒng)建設(shè)需求論證

1.1 需求分析

商河縣農(nóng)村供水工程共包含水源地2處、水廠3個、管網(wǎng)監(jiān)測點141個、水質(zhì)監(jiān)測點15個。農(nóng)村飲水安全管理信息系統(tǒng)要實現(xiàn)對清源湖水庫、豐源湖水庫、開源水廠、清源水廠、豐源水廠等工程基礎(chǔ)信息及管網(wǎng)信息的采集、普查、整編和入庫，并對60處城區(qū)供水管網(wǎng)監(jiān)測點和81處農(nóng)村供水管網(wǎng)監(jiān)測點的運(yùn)行數(shù)據(jù)實時在線監(jiān)測，以保障工程長效運(yùn)行。為實現(xiàn)對水源地和水廠運(yùn)行情況、管網(wǎng)支管壓力流量、管網(wǎng)末端水質(zhì)的實時監(jiān)控，支撐管網(wǎng)地理信息管理及事故分析決策處理，農(nóng)村飲水安全管理信息系統(tǒng)需采用分層、分布、分散式結(jié)構(gòu)。

1.2 規(guī)劃目標(biāo)

系統(tǒng)采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)雙通道傳輸，以保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性；圖像傳輸采用Internet網(wǎng)絡(luò)，以保證圖像傳輸?shù)膶崟r性。各監(jiān)測點與信息中心采用中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，以保證數(shù)據(jù)采集的實時性和穩(wěn)定性。同時，為進(jìn)一步實現(xiàn)智慧水務(wù)的理念，系統(tǒng)建設(shè)提出了以下兩大目標(biāo)。

1）管理信息化。結(jié)合管理要求及業(yè)務(wù)開發(fā)應(yīng)用軟件，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化管理手段，對2個水源、3個水廠的生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形、列表等形式的統(tǒng)計和分析，為領(lǐng)導(dǎo)管理決策提供數(shù)字化的依據(jù)，提高管理水平和效率。

2）供水智慧化。根據(jù)生產(chǎn)要求，實現(xiàn)對2個水源地、3個水廠、60處城區(qū)供水管網(wǎng)監(jiān)測點和81處農(nóng)村供水管網(wǎng)監(jiān)測點的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過一張圖的形式實時在線監(jiān)測，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，保障農(nóng)村飲水工程的正常運(yùn)行。

2 信息系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體布局

根據(jù)商河縣農(nóng)村飲水安全工程信息管理的實際需求和現(xiàn)階段飲水安全信息化技術(shù)發(fā)展實際情況[2]，按照水利信息化頂層設(shè)計“五統(tǒng)一”的目標(biāo)要求，對商河縣農(nóng)村飲水安全管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。商河縣農(nóng)村飲水安全信息化工程總體框架包括如下內(nèi)容：

1）感知層。包括數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控和視頻監(jiān)控等，利用射頻、傳感器、控制設(shè)備、視頻等技術(shù)采集監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備信息。

2）通信層。采集數(shù)據(jù)與信息中心傳輸所需網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，如GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、專線網(wǎng)絡(luò)、VPN網(wǎng)絡(luò)等。

3）數(shù)據(jù)層。包括水利信息采集與工程監(jiān)控系統(tǒng)軟件、水利業(yè)務(wù)模型、水利共享與交換服務(wù)等。

4）應(yīng)用層。構(gòu)建統(tǒng)一Web應(yīng)用，通過列表、圖形、地圖等形式將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和分析。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)設(shè)計了農(nóng)村飲水安全綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用、農(nóng)村飲水安全資源共享體系、水利信息采集與工程監(jiān)控系統(tǒng)軟件、農(nóng)村飲水安全信息化保障環(huán)境、信息中心基礎(chǔ)設(shè)施、水利網(wǎng)絡(luò)與信息傳輸、農(nóng)村飲水安全信息采集與工程監(jiān)控等幾大板塊。

2.3 應(yīng)用平臺

根據(jù)系統(tǒng)需要和特點，信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與支撐平臺之間采用松耦合結(jié)構(gòu)。應(yīng)用支撐平臺的服務(wù)組件均配置部署在應(yīng)用服務(wù)器上。為保持可伸縮、可擴(kuò)展、無狀態(tài)的鏈接模式，該信息系統(tǒng)采用Web Services、功能模塊、開發(fā)組件的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與支撐平臺的交互使用[3-5]。

3 信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組成

系統(tǒng)采用SQL Server2016數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)加密（TDE）、數(shù)據(jù)加密（TDE）、移動報告、災(zāi)難恢復(fù)功能，具有極高的安全性、擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測點信息數(shù)據(jù)庫、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、其他信息數(shù)據(jù)庫4部分（如圖1示）。

4 信息系統(tǒng)應(yīng)用與實踐

4.1 基礎(chǔ)信息管理

1）工程基本信息檢索。工程基本信息管理功能可以按輸入的檢索條件，如工程名稱、行政區(qū)劃、投資、供水能力等，對信息庫中的集中供水工程進(jìn)行檢索，顯示全部符合條件的工程名稱，并可根據(jù)權(quán)限對選擇的工程進(jìn)行信息的查看和修改。

2）監(jiān)測點信息管理。主要針對建設(shè)的監(jiān)測站信息、監(jiān)測站安裝的設(shè)備屬性信息以及前置機(jī)采集程序的參數(shù)信息進(jìn)行在線維護(hù)。

4.2 運(yùn)行監(jiān)測分析

1）運(yùn)行監(jiān)測信息查詢。實現(xiàn)對監(jiān)測要素實時和歷史過程信息、預(yù)測預(yù)報信息、特征信息、屬性信息、統(tǒng)計信息和比較信息等查詢，其查詢方式可采用地圖導(dǎo)航查詢、菜單驅(qū)動查詢等方式。表達(dá)方式采用過程線、表格、圖片、示意圖等。

2）報警信息查詢。展示所有系統(tǒng)報警信息列表，并通過高亮和彈窗的方式，提示報警數(shù)據(jù)。必要時，系統(tǒng)可以通過短信平臺將預(yù)警信息發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)進(jìn)行提示。

4.3 GIS地理顯示

1）供水管網(wǎng)分布。在地圖上展示管網(wǎng)的分布圖。貫穿從取水、制水、供水、用水整個環(huán)節(jié)。點擊某段管網(wǎng)可查看管網(wǎng)的長度、材質(zhì)、鋪設(shè)時間、地理坐標(biāo)等主要信息。

2）工程地理信息分布。農(nóng)村飲水安全工程數(shù)量多、規(guī)模大，為輔助管理者決策與調(diào)度，在工程地理分布圖上，將工程分為10萬人以上、5萬～10萬人、1萬～5萬人、5千～1萬人、5千人以下聯(lián)村、5千人以下單村工程等六個圖層，可以方便快捷地按地理位置檢索工程信息，并對檢索到的工程信息進(jìn)行展示和導(dǎo)出。

3）水廠監(jiān)測點地理分布。在地圖上展示水廠監(jiān)測點的分布信息，點擊水廠監(jiān)測點圖標(biāo)可查看水廠的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4）管網(wǎng)監(jiān)測點地理分布。在地圖上展示管網(wǎng)監(jiān)測點的分布信息，點擊管網(wǎng)監(jiān)測點圖標(biāo)可查看管網(wǎng)的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，如壓力、流量等主要信息。同時，提供管網(wǎng)監(jiān)測點的空間檢索功能，用戶可輸入關(guān)鍵字查詢管網(wǎng)監(jiān)測點的詳細(xì)信息以及在地圖上的地理位置信息。

4.4 統(tǒng)計分析實現(xiàn)

1）水源保障率分析。利用數(shù)據(jù)庫中的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，通過對水源的平均水位與保障水位、日平均取水量和設(shè)計日取水量進(jìn)行對比分析，采用水源分析模型，計算出水源的保證率，分為較好、一般、較差三個等級，并可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

2）工程供水水量分析。根據(jù)工程的受益人口、月實際供水量，利用供水符合分析模型，對工程供水負(fù)荷率及人均用水量進(jìn)行分析，并可將統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出。

5 結(jié)語

商河縣根據(jù)自身的供水工程情況，進(jìn)行了系統(tǒng)的農(nóng)村飲水安全管理信息系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)與實踐，有效完成了農(nóng)村飲水安全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的核查、補(bǔ)充和完善，全面提升了農(nóng)村飲水安全管理部門的管理水平、服務(wù)水平和工作效率。

根據(jù)初步統(tǒng)計，商河縣農(nóng)村飲水安全管理信息系統(tǒng)投入使用后，農(nóng)村飲水安全數(shù)據(jù)完整程度達(dá)到100%，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上，全縣基本實現(xiàn)農(nóng)村飲水安全管理工作的管理信息化、供水智慧化、調(diào)度科學(xué)化目標(biāo)，有效提升了商河縣農(nóng)村飲水安全信息化水平。