太湖流域人工巡測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馬莎莎 ，楊旭昌 ，徐建秋 ，張 健

（1. 太湖流域管理局水文局（信息中心），上海 200434；2. 太湖流域水文水資源監(jiān)測中心，江蘇 無錫 214024）

太湖流域河流水系縱橫交錯，湖泊星羅棋布，是全國河道密度最大的地區(qū)。流域內(nèi)地勢低洼，受潮汐頂托，水流復(fù)雜，污染嚴(yán)重，流域內(nèi)“水多、水少、水臟”問題并存[1–2]。近年來，隨著流域經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，水資源最嚴(yán)格管理制度的實(shí)施，對流域水資源管理和保護(hù)工作提出了更高要求。在現(xiàn)有站網(wǎng)布局的基礎(chǔ)上，圍繞流域水資源管理與保護(hù)、防洪與供水安全、水資源優(yōu)化配置等工作的實(shí)際需要，基本形成在線監(jiān)測為主，人工監(jiān)測為輔，固定點(diǎn)監(jiān)測與移動監(jiān)測相結(jié)合的水資源和水環(huán)境監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)了省際邊界河湖、環(huán)太湖主要出入湖河道、流域性引供水河道等的水量水質(zhì)的實(shí)時監(jiān)測與預(yù)警，以及控制省界交換水量、入太湖水量和污染物、流域河道內(nèi)重要取水戶取水控制斷面的在線監(jiān)測[3]。人工巡測數(shù)據(jù)可以對在線實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行校核率定，在線實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)彌補(bǔ)了人工巡測頻次低、時效性差的不足，因此目前還無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測的指標(biāo)數(shù)據(jù)仍需通過人工巡測采集。

為加強(qiáng)流域機(jī)構(gòu)與地方水利部門的協(xié)作，推進(jìn)流域水資源水環(huán)境信息共享與交換，太湖流域管理局（以下簡稱太湖局）在現(xiàn)有流域與地方水文部門基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，建設(shè)了 8 個水量水質(zhì)信息采集分中心，包括太湖流域、浙閩皖 2 個水文水資源監(jiān)測中心，青浦水文巡測基地，蘇州市、無錫市、常州市水文分局，嘉興市、湖州市水文站，其中 2 個水文水資源監(jiān)測中心和青浦水文巡測基地歸屬太湖流域機(jī)構(gòu)管理，其余 5 個分中心歸屬地方管理。

水量水質(zhì)人工巡測監(jiān)測數(shù)據(jù)在流域水資源保護(hù)工作中發(fā)揮了重要作用，但現(xiàn)有的巡測填報(bào)手段、數(shù)據(jù)上報(bào)實(shí)時性、資料整編時效性、自動化等方面已難以滿足流域水資源巡測和管理的需求。為滿足流域水資源管理保護(hù)工作的需要，必須及時掌握太湖及環(huán)太湖主要出入湖河道、流域性引供水河道、省界主要河湖等的水量水質(zhì)信息，尤其在應(yīng)對水污染突發(fā)事件時，更需要掌握全面的水資源與工程運(yùn)行信息，為流域調(diào)度決策提供依據(jù)。因此，需要通過現(xiàn)代化技術(shù)手段改變目前水量水質(zhì)信息人工巡測數(shù)據(jù)采集方式，滿足水量水質(zhì)實(shí)時信息采集、傳輸、管理及業(yè)務(wù)應(yīng)用要求，為太湖流域綜合業(yè)務(wù)服務(wù)和調(diào)度決策支持提供數(shù)據(jù)支撐[4]。

為此，遵循《水法》《太湖流域管理?xiàng)l例》和實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，梳理水量水質(zhì)信息采集 8 個分中心的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用需求和整編規(guī)范，設(shè)計(jì)太湖流域人工巡測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（以下簡稱人工巡測采集系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)基于移動端和 PC 端應(yīng)用的太湖流域人工巡測數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用功能需求。

1 人工巡測數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀及存在問題

目前，太湖流域水文水資源人工巡測工作包括樣品采集、現(xiàn)場觀測和調(diào)查、圖片視頻資料收集及成果記錄等。采集的數(shù)據(jù)主要包括以下 3 類：

1）水量數(shù)據(jù)。水量數(shù)據(jù)包括水位、流量、水面寬，以及斷面過水面積、平均流速、最大流速、平均水深、最大水深等數(shù)據(jù)。

2）水質(zhì)數(shù)據(jù)。水質(zhì)數(shù)據(jù)種類較多，各分中心、水文站點(diǎn)采集的要素各不相同，需要進(jìn)行靈活配置，總體上主要包括 GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》提出的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 24 項(xiàng)基本項(xiàng)目（如水溫、pH 值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷等），以及水源地補(bǔ)充監(jiān)測項(xiàng)目。

3）圖片視頻數(shù)據(jù)。圖片視頻數(shù)據(jù)包括斷面、水體現(xiàn)場狀況的照片視頻，以及藍(lán)藻水華分布圖等。

太湖流域水量水質(zhì)巡測一般有固定巡測線路和站點(diǎn)，定期不定期開展巡測工作，具體分析如下：

1）水量巡測。主要有流速儀法和走航式 ADCP測流法 2 種方法，現(xiàn)場記錄測流數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳回分中心進(jìn)行計(jì)算和處理。

2）水質(zhì)巡測?，F(xiàn)場觀測指標(biāo)通過紙質(zhì)方式進(jìn)行現(xiàn)場記錄；其他指標(biāo)現(xiàn)場采樣，再將樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室或水質(zhì)監(jiān)測站進(jìn)行人工化驗(yàn)，得到水質(zhì)數(shù)據(jù)后，與現(xiàn)場觀測指標(biāo)一起再進(jìn)行錄入和上報(bào)。

目前，人工巡測數(shù)據(jù)采集、處理、提取和服務(wù)還未有效形成一體化體系，存在以下幾方面問題[5–6]：

1）現(xiàn)場（外業(yè)）信息采集信息化程度低，技術(shù)手段落后。目前現(xiàn)場信息采集是采集體系中信息化程度最低的環(huán)節(jié)：水量巡測數(shù)據(jù)采集處理須人工計(jì)算，成果數(shù)據(jù)寫入 Excel 模板中保存，定期整理形成匯編報(bào)告；水質(zhì)巡測現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)記錄在紙質(zhì)文檔上，后期須二次錄入信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理效率低且為重復(fù)性勞動。

2）圖片視頻信息即時采集傳輸處理能力不足，多元信息融合不夠。引江濟(jì)太水資源調(diào)度、太湖藍(lán)藻預(yù)警、水源地供水和水生態(tài)安全等太湖局中心工作，既需要實(shí)時數(shù)據(jù)支撐，更離不開現(xiàn)場照片、水華分布圖、藻類圖譜及高清視頻等綜合信息的輔助支持。目前，這些圖片視頻信息未進(jìn)行結(jié)構(gòu)化（數(shù)據(jù)庫）存儲，日常查詢使用不方便且數(shù)據(jù)容易丟失，距離智慧太湖提出的透徹感知目標(biāo)要求還存在一定差距。

3）太湖流域各分中心之間存在信息孤島現(xiàn)象。各分中心水量水質(zhì)人工巡測數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)自成體系，各不相同，數(shù)據(jù)管理分散，缺乏統(tǒng)一的人工巡測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)；各單位信息化程度差異較大，過程數(shù)據(jù)填報(bào)不統(tǒng)一，難以有效地進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)積累；數(shù)據(jù)整編流程不一致，自動化程度不高；數(shù)據(jù)共享交換機(jī)制未建立，難以達(dá)到數(shù)據(jù)資源與服務(wù)資源的共享交換與互聯(lián)互通。

因此，人工巡測采集系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)從流域各分中心整體需求出發(fā)，整合各分中心的水量水質(zhì)人工巡測流程，深化綜合應(yīng)用服務(wù)，提供統(tǒng)一的人工巡測數(shù)據(jù)采集、整編和共享等服務(wù)。

2 人工巡測數(shù)據(jù)采集填報(bào)流程

人工巡測人員通過移動端或 PC 客戶端對各類人工采集數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入填報(bào)，人工巡測采集系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行巡測校驗(yàn)，校驗(yàn)失敗則重新錄入，校驗(yàn)成功則把人工巡測采集的水量水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理并存入人工巡測水量水質(zhì)數(shù)據(jù)庫。人工巡測采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)符合國家、行業(yè)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，用于存儲各類人工采集數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)擴(kuò)展性與數(shù)據(jù)共享交換需求。

同時，將人工巡測數(shù)據(jù)上報(bào)至太湖局預(yù)警中心，通過部署在太湖局預(yù)警中心的數(shù)據(jù)共享平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源與服務(wù)資源的共享交換與互聯(lián)互通。具體采集填報(bào)流程如圖 1 所示。

圖 1 人工巡測數(shù)據(jù)采集填報(bào)流程圖

人工巡測采集系統(tǒng)為太湖流域多個水量水質(zhì)信息采集分中心提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集填報(bào)流程，架構(gòu)圖如圖 2 所示。

人工巡測采集系統(tǒng)位于太湖局，通過網(wǎng)絡(luò)防護(hù)墻與其他分中心進(jìn)行通信，按照《實(shí)時水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)》《基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)》《水質(zhì)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識符》《水資源監(jiān)控管理數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)》《水文巡測規(guī)范》和《水文資料整編規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對人工巡測的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和錄入[7–12]。

圖 2 人工巡測采集系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 人工巡測采集系統(tǒng)平臺構(gòu)架設(shè)計(jì)

人工巡測采集系統(tǒng)平臺基于 B/S 模式，采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大體上分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用服務(wù)層和客戶層 4 個層次，可有效實(shí)現(xiàn)軟硬件擴(kuò)展升級、用戶數(shù)量擴(kuò)展、客戶端零維護(hù)等，結(jié)構(gòu)框架如圖 3 所示。后臺數(shù)據(jù)處理采用分布式部署，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)壓力負(fù)載均衡。

圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是人工巡測采集系統(tǒng)最底層，是系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)，包括硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作系統(tǒng)軟件等系統(tǒng)運(yùn)行所必需的支撐環(huán)境，是系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層位于基礎(chǔ)設(shè)施層之上，主要組成部分是人工巡測采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，保存來自各分中心的人工巡測采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系型 SQL Server 2012 數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)訪問的時效性和可靠性。

3.3 應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用服務(wù)層是實(shí)現(xiàn)人工巡查采集系統(tǒng)功能的核心部分，包含以下組件和平臺：

1）人工巡測業(yè)務(wù)組件。為 App 人工巡測業(yè)務(wù)提供巡測流程服務(wù)，創(chuàng)建巡測任務(wù)，進(jìn)行巡測任務(wù)狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)保存等。

2）數(shù)據(jù)上報(bào)組件。提供人工巡測數(shù)據(jù)采集及上報(bào)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源與服務(wù)資源的共享交換與互聯(lián)互通。

3）水文流量計(jì)算組件。根據(jù)人工巡測點(diǎn)的河道斷面、水位、多條垂線的流速儀測流等信息，提供標(biāo)準(zhǔn)化的水文流量計(jì)算功能。

4）系統(tǒng)權(quán)限認(rèn)證組件。根據(jù)客戶權(quán)限定義，區(qū)分不同的用戶擁有的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級用戶權(quán)限認(rèn)證、數(shù)據(jù)管理和功能服務(wù)的權(quán)限管理等功能。

5）非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲組件。統(tǒng)一管理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的圖片處理（支持 jpg，png，bmp，gif，tiff 等多種圖片格式的轉(zhuǎn)換，以及縮略圖縮放等操作）、音視頻處理（支持音頻、視頻的轉(zhuǎn)碼，視頻縮略圖生成）、文檔處理（支持文檔類型轉(zhuǎn)換）等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理功能，使非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件輕松應(yīng)對各種終端設(shè)備。

6）數(shù)據(jù)接入與通信組件。負(fù)責(zé)管理與電力、氣象數(shù)據(jù)源的通信，一方面把數(shù)據(jù)接入本地人工巡測數(shù)據(jù)庫，另一方面向太湖局共享平臺提供數(shù)據(jù)上報(bào)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的統(tǒng)一共享。

7）信息檢索查詢組件。為人工巡測采集系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，屏蔽不同數(shù)據(jù)庫的差異，實(shí)現(xiàn)特定方式查詢優(yōu)化、結(jié)果過濾等功能。

8）統(tǒng)計(jì)分析與報(bào)表組件。對信息檢索查詢組件獲得的源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析加工，生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表、折線圖、柱狀圖等可視化應(yīng)用結(jié)果。

9）報(bào)警應(yīng)用組件。提供報(bào)警策略編輯，采集錄入數(shù)據(jù)的報(bào)警檢測，以及報(bào)警信息分發(fā)等功能，為人工巡測采集系統(tǒng)提供統(tǒng)一的報(bào)警信息的生成與處理。

10）短信發(fā)布組件。短信發(fā)布組件是短信發(fā)布和管理的應(yīng)用接口，提供報(bào)警內(nèi)容的發(fā)布功能。

11）Web 和 App 接口服務(wù)發(fā)布平臺。運(yùn)用智能緩存插件、負(fù)載均衡模塊和請求轉(zhuǎn)發(fā)組件，優(yōu)化服務(wù)器性能，實(shí)現(xiàn)客戶端的快速訪問。

3.4 客戶層

客戶層位于客戶終端的 Web 瀏覽器上。由于人工巡測采集系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)主流的前臺框架 Bootstrap技術(shù)，客戶終端上不需要安裝任何客戶端程序，即可瀏覽系統(tǒng)功能頁面。

4 人工巡測采集系統(tǒng)應(yīng)用功能

人工巡測采集系統(tǒng)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一方法、分級建設(shè)、資源整合、信息共享的要求構(gòu)建[13]，具有人工巡測數(shù)據(jù)采集、錄入、處理、存儲、上報(bào)等多種功能，提供各類結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的錄入和統(tǒng)一管理，提供統(tǒng)一的人工巡測數(shù)據(jù)庫，支持批量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出操作，為太湖流域提供全面可靠的人工巡測數(shù)據(jù)采集和管理服務(wù)。

人工巡測數(shù)據(jù)采集主要有以下 3 種方式：

1）借助移動終端等設(shè)備，用戶通過人工錄入App 進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、填報(bào)、處理、上報(bào)。

2）用戶通過系統(tǒng)或移動終端設(shè)備，以格式化文件的形式導(dǎo)入人工巡測數(shù)據(jù)。

3）用戶通過網(wǎng)絡(luò)登錄中心站軟件系統(tǒng)，通過PC 端人工巡測采集界面填報(bào)數(shù)據(jù)。

4.1 巡測建模功能

巡測建模是整個人工巡測采集系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)工作，主要實(shí)現(xiàn)以下管理功能：

1）站點(diǎn)信息管理。主要管理站點(diǎn)的基本信息、站點(diǎn)圖片、斷面數(shù)據(jù)（斷面站）等信息。

2）巡測線路管理。主要管理巡測線路信息、線路上所包含的站點(diǎn)及站點(diǎn)巡測任務(wù)屬性等。

4.2 移動端人工線路巡測功能

移動端人工線路巡測功能提供水量或水質(zhì)單一任務(wù)和雙任務(wù)類型混合巡測，滿足不同分中心對應(yīng)不同巡測任務(wù)的實(shí)際需求。應(yīng)用功能提供常規(guī)和自定義 2 種線路巡測功能，在巡測任務(wù)開始后，根據(jù)巡測站點(diǎn)和各站點(diǎn)的巡測類型進(jìn)行時間軸顯示，在各站點(diǎn)的狀態(tài)中顯示巡檢狀態(tài)、任務(wù)類型、站點(diǎn)縮略圖和結(jié)果。整個線路巡測完畢后，結(jié)束巡測，并填報(bào)線路巡測結(jié)果。

4.3 人工巡測信息填報(bào)功能

移動端和 PC 端人工線路巡測信息填報(bào)主要包括以下功能：提供水量、水質(zhì)信息填報(bào)，現(xiàn)場情況描述，現(xiàn)場圖片和視頻上傳，以及填報(bào)人和時間錄入等功能，支持 pH 值、電導(dǎo)率、高錳酸鹽指數(shù)等理化指標(biāo)原始記錄在線錄入；支持大型儀器數(shù)據(jù)在線采集（直接解析大型儀器 pdf，Excel 等原始數(shù)據(jù)文件）和數(shù)據(jù)校核審核管理；支持公式計(jì)算、自動修約，并形成檢測結(jié)果數(shù)據(jù)。

同時開發(fā)了與 LIMS（實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)）的接口，為信息采集提供 LIMS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)用和寫入，提高了水質(zhì)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)室檢測的數(shù)據(jù)采集、處理和上報(bào)時效性。

4.4 人工巡測信息查詢功能

移動端和 PC 端人工線路巡測信息查詢功能，提供以下 2 種查詢功能：

1）按站點(diǎn)查詢。支持自定義時間、線路和站點(diǎn)，以及不同填報(bào)類型查詢，記錄信息支持詳情查看和修改。

2）按巡測線路查詢?？梢圆樵?nèi)斯ぞ€路巡測結(jié)果，自定義時間、線路，以及不同任務(wù)類型查詢，查詢內(nèi)容包括線路巡測站點(diǎn)的巡測要素信息，各站點(diǎn)巡測結(jié)論、巡測圖片和視頻等信息，巡測結(jié)果以報(bào)告形式展示。

4.5 人工巡測水文流量計(jì)算功能

移動端和 PC 端人工巡測水文流量計(jì)算功能提供通用水文流量計(jì)算功能。根據(jù)巡測河道斷面信息（主要包括起點(diǎn)距、水深、測速垂線等）、測量水位、流速儀型號、左右岸坡系數(shù)、轉(zhuǎn)子式流速儀測量總的轉(zhuǎn)速和歷時等信息，通過常測法水文流量計(jì)算，得出河道水情信息，主要包括平均水位、流量，斷面過水面積、平均流速、最大流速，水面寬，以及斷面平均、最大水深等。

4.6 媒體文件管理功能

媒體文件管理功能，主要針對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲和管理提供一套統(tǒng)一的應(yīng)用方案，涵蓋圖片格式轉(zhuǎn)換及大小縮放、音視頻的格式轉(zhuǎn)換、縮略圖生成、文檔的格式轉(zhuǎn)換等功能，使經(jīng)過處理的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)輕松應(yīng)對 PC 端及 Web 端多種終端設(shè)備。

4.7 綜合信息應(yīng)用功能

移動端和 PC 端綜合信息應(yīng)用功能提供以下 2 種展示方式：

1）數(shù)據(jù)列表展示。提供數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。

2）圖形展示。進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，支持拖動、放大、縮小，以及顯示、隱藏類型曲線等功能。

應(yīng)用功能以標(biāo)簽方式切換展示，支持功能區(qū)的篩選功能，圖形標(biāo)簽提供在線保存、打印預(yù)覽、打印等功能。

綜合信息應(yīng)用功能還具備歷史資料的查詢、統(tǒng)計(jì)、對比、相關(guān)分析等功能。

4.8 報(bào)警功能

人工巡測采集系統(tǒng)報(bào)警功能根據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求生成多種報(bào)警策略，當(dāng)巡測數(shù)據(jù)填報(bào)錄入時，對其進(jìn)行策略判斷并進(jìn)行報(bào)警信息生成，主要對系統(tǒng)報(bào)警策略、流程、信息管理和發(fā)布等進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4.9 短信發(fā)布功能

短信發(fā)布功能把多種策略下生成的報(bào)警內(nèi)容傳到短信處理流程中，經(jīng)策略判斷篩選，滿足條件后，發(fā)出短信，完成對報(bào)警內(nèi)容的發(fā)布和管理功能，包括短信生成處理、服務(wù)、管理，以及報(bào)警事件生成等功能。

4.10 權(quán)限管理功能

權(quán)限管理功能主要針對 PC 端和移動端應(yīng)用進(jìn)行權(quán)限統(tǒng)一認(rèn)證和控制，主要包括用戶、用戶組、視圖、角色、部門、功能的管理，以及系統(tǒng)日志、配置等功能。

5 人工巡測采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

5.1 流量自動計(jì)算

以往的數(shù)據(jù)填報(bào)系統(tǒng)流量數(shù)據(jù)錄入方式比較單一，在系統(tǒng)界面上直接填報(bào)成果數(shù)據(jù)，缺少數(shù)據(jù)處理過程技術(shù)支持。針對流速儀測流技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)流量自動計(jì)算算法，在后臺存儲各巡測斷面的斷面資料（主要包括起點(diǎn)距、水深、測速垂線，左右岸坡系數(shù)等）基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場測量的實(shí)際水位和測流點(diǎn)流速，自動計(jì)算出斷面流量并將成果數(shù)據(jù)上報(bào)。

5.2 走航式 ADCP 在線自動解析

針對走航式 ADCP 測流技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)走航式ADCP 原始數(shù)據(jù)讀取和自動解析方案[14]，可以將計(jì)算的中間和最終成果數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)，從而優(yōu)化人工數(shù)據(jù)采集流程，避免了二次錄入，有利于統(tǒng)一數(shù)據(jù)計(jì)算口徑和維護(hù)，提高了人工監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的工作效率，提升了人工巡測數(shù)據(jù)處理的信息化水平。

5.3 多元數(shù)據(jù)融合

人工巡測采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)更注重巡測過程的管理，通過多元數(shù)據(jù)融合，對結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，對不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)字圖片、高清視頻、地理信息等多元信息的在線采集和融合服務(wù)，豐富了信息即時感知要素，提升了現(xiàn)場信息采集和實(shí)時傳輸能力。

6 結(jié)語

人工巡測采集系統(tǒng)是太湖流域各分中心統(tǒng)一人工巡測水量水質(zhì)數(shù)據(jù)采集的一套通用系統(tǒng)，提供了PC 端和移動端應(yīng)用，提供了規(guī)范化的人工巡測流程和水量水質(zhì)數(shù)據(jù)采集界面、統(tǒng)一化的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)上報(bào)存儲，以及統(tǒng)一的水文流量計(jì)算算法、數(shù)據(jù)處理和整編規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)填報(bào)電子化、信息上報(bào)實(shí)時性、整編處理自動化等。自人工巡測采集系統(tǒng)上線運(yùn)行以來，太湖流域省際邊界河湖、水功能區(qū)、環(huán)太湖 22 條出入湖河道、流域引供水及重要取水河道、太湖等 149 個人工巡測站點(diǎn)的巡測數(shù)據(jù)，已通過人工巡測采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、錄入、處理、存儲、上報(bào)。

人工巡測采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)較以往信息錄入系統(tǒng)更側(cè)重于過程管理，致力于提高人工巡測數(shù)據(jù)采集的時效性，提升現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理能力。為保證本系統(tǒng)在各分中心得到推廣應(yīng)用，進(jìn)一步研究建立人工巡測數(shù)據(jù)共享的工作機(jī)制是保障系統(tǒng)作用充分發(fā)揮的有效措施。