國家水資源省級項目運維系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展探析

任慶海 ，王 熒 ，陸云揚

（1. 水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇 南京 210012；2. 水利部水文水資源監(jiān)控工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210012；3. 江蘇南水科技有限公司，江蘇 南京 210012）

0 引言

國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目（以下簡稱國控項目）是實行最嚴格水資源管理制度的關(guān)鍵支撐，是落實“三條紅線”考核的迫切需要，是實現(xiàn)水資源科學化、定量化、精細化的必要手段[1–2]。

隨著國控一期、二期項目[3]的相繼驗收，各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目辦公室（以下簡稱省級項目辦）建設(shè)的國控一期、二期項目已陸續(xù)交付運行并進入了系統(tǒng)運維階段。由于國控項目經(jīng)過 2 期的建設(shè)，系統(tǒng)新建了數(shù)量龐大且設(shè)備類型復(fù)雜的監(jiān)測站點，加之省級國控項目新建了各自的省級中心機房設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、各類服務(wù)器、客戶端等硬件設(shè)施，以及數(shù)據(jù)庫、中間件、業(yè)務(wù)平臺等軟件系統(tǒng)，導致今后系統(tǒng)運維難度極大。因此，對于省級項目辦今后如何運行維護好各自的國控項目，使系統(tǒng)保持長效的水資源監(jiān)控能力，是一個巨大的挑戰(zhàn)。

1 運維管理工作目前的基本情況

1.1 國控項目監(jiān)控站點數(shù)量龐大

國控項目新建監(jiān)控站主要包括 2 類：1）取用水戶在線監(jiān)測站（其中包括農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)用水戶在線監(jiān)測站）；2）地表水水源地的水質(zhì)在線監(jiān)測站（其中包括河道型和湖庫型飲用水源地自動監(jiān)測站）。

經(jīng)初步統(tǒng)計，國控一期、二期項目全國共建成1.9 萬個取用水戶約 4.3 萬個取用水在線監(jiān)測點，共建成 630 個地表水飲用水水源地約 620 個水質(zhì)在線監(jiān)測站，對 501 個重要省際河流省界斷面進行水量在線監(jiān)測[4]。

此處統(tǒng)計數(shù)據(jù)僅為國控項目建設(shè)的監(jiān)測站點數(shù)量，如果再加上各省為完成水資源監(jiān)控目標自建的監(jiān)測站點，全部水資源監(jiān)控站點將更是一個龐大的數(shù)量。僅以江蘇省為例，江蘇省國控一期項目建設(shè)1 056 個取用水戶監(jiān)測站點，14 個飲用水源地水質(zhì)自動監(jiān)測站[5]；國控二期期項目建設(shè) 405 個取用水戶監(jiān)測站點[6]；另外，江蘇省自建的取用水戶監(jiān)測站點還有 1 600 余個。

1.2 國控項目監(jiān)控站點種類繁多

國控項目水資源監(jiān)控站主要包括：

1）取用水監(jiān)測站點。取用水監(jiān)測站按照取水方式一般分為 4 類，分別是蓄水（從湖庫取水）、引水（從河道引水）、提水（通過泵站往高處提水）和水井（通過泵抽取地下水）4 類工程。按照輸水方式不同，主要分為渠道和管道輸水方式[7]。

監(jiān)測的內(nèi)容主要有取水量和水位，針對不同的取水和輸水方式，監(jiān)測的方式也就有所不同：a. 目前常用的渠道在線流量監(jiān)測方法主要有超聲波時差法、側(cè)視式聲學多普勒流速剖面儀法（H-ADCP）、水工建筑物測流法、比降面積法、堰槽法等；b. 常用的管道在線流量監(jiān)測傳感器主要有聲學時差法、聲學多普勒、電磁等管道流量計及電子遠傳水表等[8]。

2）地表水水源地水質(zhì)監(jiān)測站。地表水水源地水質(zhì)監(jiān)測站根據(jù)監(jiān)測對象不同劃分為：a. 河道型水質(zhì)自動監(jiān)測站。以常規(guī)水質(zhì)五參數(shù)（水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度）和 COD、氨氮為監(jiān)測參數(shù)[9]。b. 湖庫型水質(zhì)自動監(jiān)測站。除以上 7 項外，還需選擇對湖庫富營養(yǎng)化有重要影響的水質(zhì)參數(shù)（如總磷、總氮）等進行監(jiān)測。另外，由于針對不同水體監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)不同，儀器配置也有所不同。

因此，綜上 2 點可知國控項目水資源監(jiān)控站的種類繁多，且站點配置的設(shè)備類型復(fù)雜。加之各個省在項目建設(shè)過程中參與施工的單位眾多，所選擇的設(shè)備更加繁復(fù)。

1.3 省級中心站硬件設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)復(fù)雜

國控一期項目建設(shè)時，新建了三級信息平臺，包括 1 個中央、7 個流域和 32 個省級平臺。各省新建的省級信息平臺系統(tǒng)模式基本相同，建設(shè)內(nèi)容主要包括通信網(wǎng)絡(luò)、各類服務(wù)器、客戶端、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用支撐平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用交互等。

仍以江蘇省為例，江蘇省國控一期項目水資源監(jiān)控管理信息平臺建設(shè)硬件部分包括外網(wǎng)防火墻、SAN 光纖存儲交換機、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、電子模擬屏及配套設(shè)備等；軟件部分包括五大類數(shù)據(jù)庫和中央、流域平臺接口模塊及分中心軟件開發(fā)模塊。江蘇省國控二期平臺總體部署延用一期方式，取用水監(jiān)測體系新增接入農(nóng)業(yè)灌區(qū)取用水監(jiān)測，完善軟硬件運行環(huán)境，依據(jù)國家標準改造水資源數(shù)據(jù)庫，完善、深化水資源業(yè)務(wù)管理和應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)信息安全第三等級保護的要求進行等級保護建設(shè)和完善。

因此，省級水資源監(jiān)控管理信息平臺的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)十分復(fù)雜，今后運維管理的難度很大，需要一支專業(yè)的運維管理隊伍。

1.4 運維管理模式多元化

目前，各省建設(shè)的國控一期項目已過質(zhì)保期，進入了系統(tǒng)運維管理階段。隨著國控二期項目的相繼驗收與交付使用，也將逐步進入系統(tǒng)運維管理階段。當前各省建設(shè)的國控項目系統(tǒng)運維管理模式主要包括以下 3 類：

1）組建運維隊伍的自行運維管理。該管理模式能夠掌握已建水資源項目的核心技術(shù)應(yīng)用，運維服務(wù)方便、響應(yīng)及時，但對運維隊伍的人員數(shù)量和技術(shù)能力要求較高。由于水資源監(jiān)測站點數(shù)量眾多，目前各省在國控項目運維過程中很難自行組建人數(shù)和專業(yè)完備的運維隊伍，一般也只能實現(xiàn)中心站信息平臺的自行運維管理。

2）以運維服務(wù)外包方式委派專業(yè)公司進行運維管理。通過運維服務(wù)外包能將管理單位從繁瑣的運維工作中解脫出來，借助運維服務(wù)提供方專業(yè)化的人員隊伍和先進技術(shù)實現(xiàn)集約高效的服務(wù)。由于該管理模式無法對關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)實現(xiàn)有效控制，因此需要對外包單位做好合理的績效考核評估管理。

3）自行運維與委派運維相結(jié)合的運維管理。采用此種運維管理模式，省級項目建設(shè)單位只需要自建一支人員較少、具有一定專業(yè)和業(yè)務(wù)能力的隊伍，負責主要的設(shè)備和業(yè)務(wù)運維管理，而系統(tǒng)其余的大量運維工作委托給專業(yè)外包單位完成。該模式在各省國控項目的運維過程中也比較常見。

2 運維管理工作存在的主要問題

2.1 部分水資源監(jiān)控站點建設(shè)質(zhì)量不高

國控項目建設(shè)之初，為了確保各省項目的建設(shè)質(zhì)量，水利部國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目辦公室（以下簡稱部項目辦）制定了一系列的國控項目標準規(guī)范。但是，由于各省項目的施工單位眾多，施工人員水平良莠不齊，即使是在投標過程中施工方選擇了性能良好的設(shè)備，如果安裝施工過程不能按照標準規(guī)范執(zhí)行，也將導致今后該設(shè)備無法長期正常工作，無法確保建設(shè)好的站點能實現(xiàn)可持續(xù)監(jiān)控的能力，因此，也大大增加了后期運維的工作量和難度。

2.2 網(wǎng)絡(luò)更新迭代影響站點通信暢通率

隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的正式開通，目前我國大部分省的網(wǎng)絡(luò)運營商已經(jīng)逐步停止對 2G 網(wǎng)絡(luò)的維護工作。而國控一期項目中，大多數(shù)省的監(jiān)控站點采用的通信模塊（DTU）僅支持 2G 網(wǎng)絡(luò)，因此，今后一段時間內(nèi)將有大量的監(jiān)控站點由于不支持 4G 或5G 網(wǎng)絡(luò)而無法正常通信，在后期的運維工作中需要陸續(xù)更換監(jiān)控站點通信模塊。

2.3 系統(tǒng)運維技術(shù)手段有待提升

部項目辦下發(fā)的水資源監(jiān)控管理信息平臺中有運維系統(tǒng)，各省級項目辦在國控項目建設(shè)過程中又根據(jù)各自省級平臺的特點進行了集成和改進開發(fā)。國控項目的信息平臺運維系統(tǒng)在保障省級國控項目系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行中發(fā)揮了重要作用。但是，隨著各省級國控項目運維管理工作的不斷深入，系統(tǒng)運行維護的管理水平和技術(shù)手段還有待于進一步提升。

2.4 系統(tǒng)運行維護專業(yè)人員匱乏

根據(jù)調(diào)研和了解，由于各省級項目辦均是在國控項目啟動的初期成立的臨時機構(gòu)，各省級項目辦的人員均是從各省水利廳和水文局抽調(diào)來的人員。各省級項目辦的人員數(shù)量偏少，而且僅有的幾名工作人員還要負責整個項目的前期規(guī)劃、建設(shè)管理，以及已建的國控項目系統(tǒng)的運維管理等工作，往往是一人身兼數(shù)職。因此，各省國控項目系統(tǒng)運維管理人員嚴重缺乏，而且這種現(xiàn)象在各省普遍存在。

3 運維管理工作的發(fā)展趨勢和要求

3.1 新技術(shù)推動運維管理系統(tǒng)的新發(fā)展

近年來，隨著科技的高速發(fā)展，信息技術(shù)和應(yīng)用不斷迎來新變革。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng) +、區(qū)塊鏈、5G 通信、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)、人工智能、BIM 等新技術(shù)日益迅猛地發(fā)展，正在影響社會各行各業(yè)的發(fā)展，也必將為水利信息化系統(tǒng)的運維工作打開全新的建設(shè)和管理思路。

國控項目的信息平臺運維系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展應(yīng)充分利用各種新技術(shù)，借助現(xiàn)代控制理論方法，不斷地更新迭代，升級現(xiàn)有的維護管理系統(tǒng)，保證其能夠長期、穩(wěn)定、安全地運行，達到支撐水資源定量管理和對“三條紅線”執(zhí)行情況進行考核的能力。

3.2 政府購買服務(wù)方式推進運維管理工作

政府購買服務(wù)是公共服務(wù)供給和財政資金使用方式的改進，是加快轉(zhuǎn)變政府職能、提高國家治理水平的必然要求，也是提高公共服務(wù)能力和效率、建設(shè)服務(wù)型政府的重要途徑。

利用政府購買服務(wù)方式進行系統(tǒng)運維管理工作，可以充分利用市場機制作用，更好地滿足新形勢下對系統(tǒng)運維服務(wù)的多樣化、專業(yè)化、個性化需求，可以吸引更多、更專業(yè)的運維公司參與提供運維服務(wù)，形成運維服務(wù)發(fā)展新機制，有力地促進信息化系統(tǒng)運維服務(wù)的開放和發(fā)展。各省級項目辦和水行政主管部門也應(yīng)當在國控項目的后期運維管理中利用政府購買服務(wù)方式推進運維管理工作。

4 思考及建議

4.1 加強水資源監(jiān)控管理信息平臺運維系統(tǒng)建設(shè)

水資源監(jiān)控管理和業(yè)務(wù)應(yīng)用是逐步發(fā)展變化的，隨著業(yè)務(wù)需求的調(diào)整、規(guī)模的擴大等將對運維管理軟件提出更高更新的要求，因此，水資源監(jiān)控管理信息平臺運維系統(tǒng)也需要不斷更新升級。另外，運維系統(tǒng)在績效考核、運維流程管理，以及業(yè)務(wù)的可用性、運維服務(wù)的可追溯性等方面還需要進行更深層次的研究，密切結(jié)合水資源監(jiān)控系統(tǒng)運維管理的實際業(yè)務(wù)應(yīng)用，繼續(xù)開發(fā)運維系統(tǒng)的深度和廣度，確保國控項目系統(tǒng)能長期穩(wěn)定的運行。

4.2 研究建設(shè)管理與運行維護機制

國控項目建設(shè)的監(jiān)測站點具有點多、面廣、環(huán)節(jié)多等特點，系統(tǒng)后期設(shè)備運行維護任務(wù)重，要著手研究系統(tǒng)建設(shè)管理與運行維護機制：1）積極研究政策，把系統(tǒng)的運行維護經(jīng)費納入到各級水資源監(jiān)控能力建設(shè)工作經(jīng)費中；2）建立管理制度，把監(jiān)測站點設(shè)備的運行維護與水資源管理政策有機結(jié)合起來；3）積極探索運維管理方式，由于監(jiān)測站都分布于基層，可以考慮“看護當?shù)鼗⒕S護集中化”的管理模式，確保監(jiān)測設(shè)施能夠安全管理、穩(wěn)定運行。

4.3 推行政府購買服務(wù)與績效評估機制

隨著《政府購買服務(wù)管理辦法》的頒布實施，政府購買服務(wù)將日益深入。各省級項目辦應(yīng)健全并推行政府購買服務(wù)體系，遴選一批優(yōu)質(zhì)的專業(yè)運維公司，提升運維能力和水平。

各省級項目辦應(yīng)針對外包運維公司的各個維護崗位建立績效考核機制，實行崗位責任制，定人、定崗、定責、定權(quán)[10]?？己藘?nèi)容可包括用戶滿意度、維護服務(wù)完成度，以及質(zhì)量、維護服務(wù)效率、維護對象故障率和故障處理時間等方面，由以往的定性考核改為定量考核方法。外包運維公司應(yīng)定期將考核績效結(jié)果上報運行維護管理機構(gòu)。

4.4 合理測算國控項目運維定額

水利信息系統(tǒng)運維定額測算是各項運維預(yù)算工作的基礎(chǔ)，關(guān)系到今后各單位信息系統(tǒng)運維資金落實。水利部辦公廳印發(fā)的《2020 年水利網(wǎng)信工作要點》中要求完成《水利信息系統(tǒng)運行維護定額標準》修訂工作[11]。

該定額標準是水利信息系統(tǒng)申請運維經(jīng)費的依據(jù)和保障。各省級項目辦應(yīng)密切關(guān)注該項定額標準的修訂工作，據(jù)此標準合理核算國控項目運維定額，積極爭取地方財政對國控項目運維經(jīng)費的投入。

4.5 運用新技術(shù)提升運維管理效率

隨著新科技的發(fā)展，國控項目運維系統(tǒng)應(yīng)積極探索與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G 通信、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)、人工智能等新興的技術(shù)手段相結(jié)合，逐步升級現(xiàn)有的維護管理系統(tǒng)。運用新技術(shù)使運維系統(tǒng)實現(xiàn)主動、智慧運維的功能。

運維系統(tǒng)能夠通過大數(shù)據(jù)計算和在線分析，隨時掌握系統(tǒng)健康狀態(tài)，提前判斷出系統(tǒng)的故障原因，準確定位故障點。并能夠智能分析問題，提出維修維護方案，指導維護人員提前攜帶好合適的備品備件。今后的運維系統(tǒng)可以實現(xiàn)對運維計劃、日常巡檢、運維結(jié)果、備品備件、運維隊伍等運維全過程的管理，指導，監(jiān)督和考核，提高管理質(zhì)量和效率。

5 結(jié)語

國控項目的運維工作是國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目今后的一項常態(tài)化工作，也是保障水資源監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。本研究對國控項目運維管理工作的基本情況和主要問題進行了分析，在此基礎(chǔ)上對運維管理工作面臨的發(fā)展趨勢作了探討，并提出加強和提升運維管理效率的建議。建立健全一套適應(yīng)國控項目運行管理的信息系統(tǒng)運維體系，保障國控項目長期穩(wěn)定、安全高效地運行具有重要意義。