河北省水資源綜合調(diào)控平臺(tái)建設(shè)需求分析研究

□張麗寧 楊豐源

面對(duì)水資源短缺的嚴(yán)峻形勢(shì)和水資源管理的艱巨任務(wù)，以及當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的步伐加快，對(duì)水資源管理工作的要求越來(lái)越高，探求和創(chuàng)新水資源管理模式，開(kāi)展水資源綜合調(diào)控平臺(tái)建設(shè)，整合河北省地下水業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為河北省水行政主管部門提供一體化業(yè)務(wù)管理平臺(tái)和“一站式”綜合服務(wù)，并以河北省地下水相關(guān)問(wèn)題為指引，按照河北省地下水建設(shè)管理需求，構(gòu)建一個(gè)信息高度共享、服務(wù)公眾、業(yè)務(wù)協(xié)同、科學(xué)決策的河北省地下水動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)平臺(tái)，提高水資源的管理能力和管理效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

1.總體功能結(jié)構(gòu)

水資源綜合調(diào)控平臺(tái)建成集組網(wǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、決策支持、運(yùn)維管理為一體的水資源信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)省、市、縣水資源內(nèi)部工作的橫向、縱向貫通，對(duì)水資源部門上下級(jí)互相監(jiān)督管理、信息上傳下達(dá)起到至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)用戶通過(guò)統(tǒng)一登錄后，按照省、市、縣各級(jí)權(quán)限的不同，展示各自的系統(tǒng)功能和相關(guān)數(shù)據(jù)，方便各級(jí)管理人員和技術(shù)人員日常使用，完成對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)的信息收集、信息存儲(chǔ)、信息處理與分析，保證生成地下水考核通報(bào)的準(zhǔn)確性，來(lái)支撐河北省水行政主管部門的決策管理。

河北省水資源綜合調(diào)控平臺(tái)服務(wù)與業(yè)務(wù)管理分為8個(gè)部分，分別為首頁(yè)、動(dòng)態(tài)信息、數(shù)據(jù)資源、水資源管理、水資源節(jié)約、水資源保護(hù)、水資源專題、水資源監(jiān)控。見(jiàn)圖1。

2.水資源綜合調(diào)控平臺(tái)需求分析

2.1 水資源監(jiān)控需求

站網(wǎng)管理。能夠?qū)崿F(xiàn)全省各類地下水站網(wǎng)如人工、自動(dòng)、水位、開(kāi)采量、水質(zhì)、水溫、逐日井、五日井、統(tǒng)測(cè)井、汛期逐日等站網(wǎng)的基本信息、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、考證資料、測(cè)井變更（與停測(cè)、新設(shè)站不同）、測(cè)站設(shè)立、測(cè)站取消、測(cè)站停測(cè)、測(cè)站重新啟用、各種信息的更新維護(hù)等地下水站網(wǎng)的管理。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息的查詢。使用完整的地下水整編資料數(shù)據(jù)庫(kù)，方便地查詢站網(wǎng)信息、單個(gè)地下水監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)資料、多個(gè)地下水監(jiān)測(cè)站資料，能夠自定義查詢的內(nèi)容和條件并能保存和導(dǎo)入查詢?cè)O(shè)置，能夠根據(jù)整編后的資料計(jì)算任意區(qū)域（自定義區(qū)域、各及行政區(qū)等）的各類統(tǒng)計(jì)值和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)系列。

地下水位動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)。利用自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)柱狀圖、折線圖直觀展示全省、各市縣的深層和淺層的同比、環(huán)比比較，為地下水管理提供決策服務(wù)；實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水水位及埋深等值線的繪制，直觀的展示全省地下水水位及埋深的空間分布趨勢(shì)；實(shí)現(xiàn)日常工作中所涉及的相關(guān)報(bào)表及通報(bào)的自動(dòng)編制，進(jìn)一步提高編報(bào)效率及數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確率。

利用自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完善全省、各市縣的深層和淺層的比較，建立以地下水位變幅為主要目標(biāo)的考核系統(tǒng)，能自動(dòng)生成考核系統(tǒng)要求的各項(xiàng)內(nèi)容。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與自動(dòng)插補(bǔ)需求

圖1河北省水資源綜合調(diào)控平臺(tái)總體功能結(jié)構(gòu)圖

圖2數(shù)據(jù)分步處理流程圖

數(shù)據(jù)庫(kù)是平臺(tái)的重要組成部分，是系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)和程序編寫(xiě)難度，因此數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。在地下水工作處理上，需要做到公平、可靠、客觀，站網(wǎng)保持一致，但實(shí)際上會(huì)出現(xiàn)各種不可預(yù)見(jiàn)的狀況，所以為了保證地下水相關(guān)分析和計(jì)算成果的及時(shí)和準(zhǔn)確，需要對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行干預(yù)處理，對(duì)于缺報(bào)的數(shù)據(jù)可以采用多種方式進(jìn)行插補(bǔ)，對(duì)于異常數(shù)據(jù)能夠通過(guò)多項(xiàng)閾值和分析進(jìn)行攔截，確保計(jì)算成果的準(zhǔn)確性。

河北地下水自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備存在不同廠家的RTU設(shè)備等所執(zhí)行的傳輸協(xié)議不統(tǒng)一的情況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上報(bào)質(zhì)量不一等問(wèn)題。此次針對(duì)全省已驗(yàn)收地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，通過(guò)移動(dòng)專網(wǎng)，定時(shí)將地下水監(jiān)測(cè)水位和埋深數(shù)據(jù)，上報(bào)到遙測(cè)接收平臺(tái)，要求在所有RTU設(shè)備滿足《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》后，遙測(cè)傳輸數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一接收處理，由遙測(cè)平臺(tái)對(duì)上報(bào)的報(bào)文進(jìn)行解析。見(jiàn)圖2。

在系統(tǒng)建設(shè)中需要以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整合，完善存儲(chǔ)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)信息資源的完整性、一致性和共享性。建立人工地下水信息整編庫(kù)、地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、和地下水標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有序共享、應(yīng)用高效、可靠安全，建成先進(jìn)實(shí)用、安全可靠，集基礎(chǔ)性、全局性的地下水專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 地下水信息發(fā)布需求

根據(jù)河北省地下水管控業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)將自建庫(kù)成果表中的數(shù)據(jù)，按照指定格式自動(dòng)生成地下水簡(jiǎn)報(bào)和通報(bào)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)報(bào)表和通報(bào)的自動(dòng)編制，同時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)生成地下水水位計(jì)埋深的等值線、地下水埋深同比環(huán)比變幅圖，為京津冀地下水動(dòng)態(tài)分析提供支撐。

2.4 構(gòu)建黑白名單機(jī)制需求

地下水?dāng)?shù)據(jù)插補(bǔ)僅可短期插補(bǔ)，長(zhǎng)期插補(bǔ)不能保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定與客觀，會(huì)失去準(zhǔn)確性與參考性，故而系統(tǒng)需要構(gòu)建自動(dòng)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)黑白名單機(jī)制，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有誤的問(wèn)題站點(diǎn)暫時(shí)放入系統(tǒng)黑名單，以排除在參與系統(tǒng)分析計(jì)算的白名單站網(wǎng)之外，待黑名單內(nèi)站點(diǎn)運(yùn)維完成恢復(fù)正常使用后可進(jìn)行及時(shí)修改，補(bǔ)回系統(tǒng)白名單，并參與系統(tǒng)的分析計(jì)算。根據(jù)自建庫(kù)中存儲(chǔ)的白名單監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)信息和市、縣級(jí)行政區(qū)面積，計(jì)算和分析各個(gè)行政區(qū)的深淺層平均埋深情況。

2.5 水資源監(jiān)控運(yùn)行維護(hù)需求

數(shù)據(jù)運(yùn)行維護(hù)管理。能夠以圖、表等形式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的各類查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)出；實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的修正；建立不同層級(jí)水行政主管部門之間的互動(dòng)機(jī)制，保證對(duì)數(shù)據(jù)成果不同意見(jiàn)的相互反饋。建立數(shù)據(jù)異常預(yù)警機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)建立閾值范圍，保證對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)的及時(shí)篩查。

設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理。按照設(shè)備生命周期制定運(yùn)行維護(hù)方案，記錄設(shè)備運(yùn)行維護(hù)檔案管理；建立設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常預(yù)警機(jī)制，最大程度減輕安裝維護(hù)工作和方便運(yùn)維單位遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理。

機(jī)房運(yùn)行維護(hù)管理。主要包括機(jī)房設(shè)備狀態(tài)測(cè)試、IP地址管理、機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)整合、固定資產(chǎn)類電子設(shè)備購(gòu)置維修報(bào)廢管理、電話登記管理、記事功能、工作即時(shí)提醒、模塊自定義功能、人員權(quán)限集中設(shè)置、檢索與查詢等功能。

2.6 性能需求

系統(tǒng)穩(wěn)定性。要求系統(tǒng)軟件、硬件整體及其功能模塊具有穩(wěn)定性，在各種情況下不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，更不能出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象。

系統(tǒng)可靠性。要求系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)、查詢、分析、計(jì)算的正確性和準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)精確度。對(duì)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行容錯(cuò)處理和科學(xué)論證，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

時(shí)效性要求。水資源綜合調(diào)控平臺(tái)系統(tǒng)涉及多個(gè)單位，業(yè)務(wù)流程復(fù)雜，尤其是實(shí)時(shí)監(jiān)控、水量調(diào)度等業(yè)務(wù)處理方面，對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、更新處理時(shí)間、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸時(shí)間及運(yùn)行效率都有一定的要求。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模型算法等方面要有所考慮，采用高效合理的方法和算法，以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

擴(kuò)展性。系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)充性，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、完善和升級(jí)，提供外部接口，以便于系統(tǒng)的集成，達(dá)到提高系統(tǒng)生命力、延長(zhǎng)系統(tǒng)生命周期的目的。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)水資源綜合調(diào)控平臺(tái)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，地下水各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的資料整編，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)錄入、資料整編、成果打印、成果數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、成果入庫(kù)等功能。滿足站網(wǎng)管理要求，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息的查詢。實(shí)現(xiàn)地下水位動(dòng)態(tài)分析，繼續(xù)完善升級(jí)地下水月報(bào)。利用自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全省、各市縣的深層和淺層地下水位的同比、環(huán)比和地下水超采綜合治理前代表年份之間的比較；超采區(qū)增加以地下水位變幅為主要目標(biāo)值的考核系統(tǒng)，自動(dòng)生成考核系統(tǒng)要求的各項(xiàng)內(nèi)容，為地下水管理提供決策服務(wù)?！?/p>