漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控能力建設(shè)技術(shù)方案介紹

于偉東

（海河水利委員會漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局，山東德州253009）

漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控能力建設(shè)技術(shù)方案介紹

于偉東

（海河水利委員會漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局，山東德州253009）

根據(jù)國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)二期規(guī)劃（2016—2018年），漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控能力建設(shè)技術(shù)方案以實(shí)現(xiàn)水資源管理重要指標(biāo)的可監(jiān)測、可監(jiān)控、可考核為目標(biāo)，充分整合漳衛(wèi)南局水資源信息化資源，采用先進(jìn)的通信和計算機(jī)技術(shù)，建設(shè)和完善漳衛(wèi)南運(yùn)河取水口、入河排污口和重要斷面的監(jiān)測站網(wǎng)，建設(shè)覆蓋干流主要控制斷面的水情自動測報系統(tǒng)，建立漳衛(wèi)南運(yùn)河水資源監(jiān)控管理信息平臺，全面提高水資源監(jiān)控和管理能力，為落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度提供管理和技術(shù)支撐。

漳衛(wèi)南局；水資源監(jiān)控；最嚴(yán)格水資源管理制度

1　背景

漳衛(wèi)南運(yùn)河位于海河流域南部，為海河水利委員會漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局（以下簡稱漳衛(wèi)南局）管轄的重要省際邊界河流，水資源匱乏，供需矛盾突出，水環(huán)境問題嚴(yán)重。20世紀(jì)80年代以來，隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，漳衛(wèi)南運(yùn)河水資源供需矛盾日益突出，水資源開發(fā)利用率高達(dá)88%，隨著國家地下水壓采治理政策出臺，流域內(nèi)有關(guān)地區(qū)因?qū)嵭械叵滤畨翰桑乇硭┧枨竺黠@增加，沿河爭搶、過度引蓄河水現(xiàn)象增多，上下游爭水矛盾加劇，水資源配置和監(jiān)督管理任務(wù)進(jìn)一步加重。與此同時，由于歷史原因，水資源計量監(jiān)測水平低、監(jiān)控手段缺乏，水資源監(jiān)測、計量、信息能力無法滿足落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的需要。2015年水利部確定漳衛(wèi)南局為加快實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度示范點(diǎn)，在實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度、加快水資源監(jiān)控能力建設(shè)、強(qiáng)化水資源統(tǒng)一配置與調(diào)度等方面給予大力支持，并在國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目（二期）中安排，全面強(qiáng)化水資源監(jiān)控能力和信息化水平，為提高水資源管理和保護(hù)水平、加快落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度提供技術(shù)支撐。

2　建設(shè)目標(biāo)

以實(shí)現(xiàn)水資源管理重要指標(biāo)的可監(jiān)測、可監(jiān)控、可考核為目標(biāo)，建設(shè)和完善漳衛(wèi)南運(yùn)河取水口、入河排污口和重要斷面的監(jiān)測站網(wǎng)，建設(shè)覆蓋干流主要控制斷面的水情自動測報系統(tǒng)，建立漳衛(wèi)南運(yùn)河水資源監(jiān)控管理信息平臺，全面提高水資源監(jiān)控和管理能力，實(shí)現(xiàn)對重要取水口、入河排污口的水量在線監(jiān)測，為水資源管理和保護(hù)提供業(yè)務(wù)支撐。

3　建設(shè)原則

3.1統(tǒng)籌安排，突出重點(diǎn)

在國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目（一期）經(jīng)驗(yàn)和成果的基礎(chǔ)上，針對漳衛(wèi)南運(yùn)河流域水資源管理特點(diǎn)，按照漳衛(wèi)南局提出的“實(shí)現(xiàn)三大轉(zhuǎn)變、建設(shè)五大支撐”工作思路，依托現(xiàn)有水利信息化建設(shè)條件，統(tǒng)籌安排，注重實(shí)效，有針對性地開展項目建設(shè)。

3.2總體規(guī)劃，分步實(shí)施

從漳衛(wèi)南局實(shí)際管理需求出發(fā)，統(tǒng)籌做好總體規(guī)劃。在加強(qiáng)水資源在線監(jiān)測能力建設(shè)前提下，配套必要巡測設(shè)備；保持水資源管理專用平臺相對獨(dú)立性的同時，協(xié)調(diào)設(shè)計好與其他相關(guān)系統(tǒng)信息共享和交換的關(guān)系。同時，根據(jù)管理需求，優(yōu)先安排重要緊迫的建設(shè)內(nèi)容，分步推進(jìn)項目建設(shè)。

3.3充分整合，共享利用

本項目所有的信息化基礎(chǔ)設(shè)施都必須按資源共享的原則建設(shè)和應(yīng)用，充分利用漳衛(wèi)南局現(xiàn)有各種監(jiān)測設(shè)施及信息化系統(tǒng)，結(jié)合本次建設(shè)內(nèi)容，強(qiáng)化漳衛(wèi)南運(yùn)河流域水資源基礎(chǔ)信息的統(tǒng)一采集、優(yōu)化配置、集中管理和共享利用，發(fā)揮其最大效能。

4　總體框架

漳衛(wèi)南運(yùn)河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺依托已建的基礎(chǔ)設(shè)施和信息化系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，包括信息采集與傳輸、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)5個層面，并以水資源監(jiān)控中心和視頻接收中心站為運(yùn)行場所，以系統(tǒng)安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系為保障，為漳衛(wèi)南局及其二級局、海委、水利部和社會公眾提供服務(wù)，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體框架

4.1信息采集與傳輸

利用在線監(jiān)測與人工巡測相結(jié)合的方式，采集取水口、入河排污口、重要支流斷面、水功能區(qū)、省界斷面的水量、水質(zhì)信息。

4.2通信與網(wǎng)絡(luò)

利用公網(wǎng)與微波相結(jié)合的通信方式，將采集到的監(jiān)測信息傳輸至數(shù)據(jù)接收中心站。

4.3數(shù)據(jù)資源

充分整合已有的數(shù)據(jù)資源，遵循國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目頒發(fā)的項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，將平臺所有的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4.4應(yīng)用支撐

遵循SOA體系，搭建應(yīng)用支撐平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)之間的松耦合，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

4.5業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

根據(jù)漳衛(wèi)南局水資源管理需求，建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)，為業(yè)務(wù)人員進(jìn)行水情監(jiān)視、水質(zhì)預(yù)測、水資源調(diào)度、閘壩管理等業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)支撐。

4.6監(jiān)控會商環(huán)境

為漳衛(wèi)南局業(yè)務(wù)人員監(jiān)控流域內(nèi)水資源動態(tài)變化、調(diào)度決策分析等提供場所，同時為監(jiān)測站點(diǎn)的視頻接收、視頻設(shè)備控制、視頻信息查看等提供處理場所。

4.7系統(tǒng)安全體系

根據(jù)漳衛(wèi)南局機(jī)房安全現(xiàn)狀，利用其他項目建設(shè)的成果，形成符合信息化系統(tǒng)等級保護(hù)要求的系統(tǒng)安全體系，保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、應(yīng)用等方面的安全。

4.8標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

遵循國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范性，可以與其他信息化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用整合，提高系統(tǒng)的應(yīng)用效能。

5　建設(shè)任務(wù)

5.1取用水監(jiān)測體系

目前，漳衛(wèi)南局管理范圍內(nèi)取水口共頒發(fā)取水許可證120套，其中地表水104套、地下水16套，累計年許可水量45 176.6萬m3，其中地表水45 155萬m3（農(nóng)業(yè)用水38 735萬m3、城市生活用水6 420萬m3）、地下水21.6萬m3。2014年，漳衛(wèi)南局建立重點(diǎn)監(jiān)控名錄（漳政資〔2014〕8號），確定岳城水庫民有渠等34處取水口為重點(diǎn)監(jiān)督取水口，其中包括23處年許可取水量超100萬m3的取水口以及11處許可取水量較小但經(jīng)常取水且位置較重要（或敏感）的取水口，累計年許可取水量44 004萬m3，占年總許可取水量的97.4%。本項目確定列入重點(diǎn)監(jiān)控名錄的34個重要取水戶（包括14個引水閘、20個揚(yáng)水站）建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)取水量在線監(jiān)測，其中15個具備視頻監(jiān)視條件、取水位置敏感且重要的取水戶建立視頻監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)取水實(shí)時監(jiān)控，并配置1套便攜式電波流速槍、1套便攜式直讀流速儀、5套便攜式水位計等巡測設(shè)備，輔助取水口的水量監(jiān)督監(jiān)測。

5.2入河排污口監(jiān)測體系

根據(jù)漳衛(wèi)南運(yùn)河流域入河排污口的排污情況，選取5個典型的重要入河排污口作為試點(diǎn)，利用GPRS、衛(wèi)星、4G網(wǎng)絡(luò)、專網(wǎng)等方式將監(jiān)測信息、視頻信息傳輸至中心站，建立水量在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排污口的污水排放情況實(shí)時監(jiān)控，結(jié)合排污口水質(zhì)巡測，實(shí)現(xiàn)漳衛(wèi)南運(yùn)河重要入河排污口的排污監(jiān)督。

5.3水情自動測報系統(tǒng)

建立重要支流安陽河、湯河口水位、流量在線監(jiān)測系統(tǒng)及視頻監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安陽河和湯河的水位流量實(shí)時監(jiān)控；建設(shè)岳城水庫水情自動測報系統(tǒng)，36個水位、雨量遙測站和岳城水庫管理局信息接收中心站，實(shí)現(xiàn)岳城水庫以上漳河流域水雨情信息自動測報，為岳城水庫的水資源配置和調(diào)度管理提供支撐；通過優(yōu)化和整合，建設(shè)覆蓋干流主要控制斷面的水情自動測報系統(tǒng)，完善流域水情自動測報系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)漳衛(wèi)南運(yùn)河水情、雨情信息的實(shí)時接收和預(yù)報，為漳衛(wèi)南運(yùn)河水資源調(diào)度提供基礎(chǔ)支撐。

5.4漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控管理信息平臺

充分整合漳衛(wèi)南局信息和網(wǎng)絡(luò)資源，建立漳衛(wèi)南運(yùn)河水資源監(jiān)控管理信息平臺，包括計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用、應(yīng)用交互、監(jiān)控會商環(huán)境、系統(tǒng)安全等。搭建水資源監(jiān)控管理信息平臺，建設(shè)數(shù)據(jù)庫及業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)漳衛(wèi)南運(yùn)河流域的水量水質(zhì)綜合服務(wù)，為提高水資源監(jiān)管能力和優(yōu)化水資源配置提供輔助決策支持。

5.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

利用漳衛(wèi)南局政務(wù)外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控管理信息平臺與海河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺間信息的互聯(lián)互通。

5.6數(shù)據(jù)資源

按照國家水資源監(jiān)控能力數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，收集整理漳衛(wèi)南運(yùn)河的取水口、入河排污口、水閘等相關(guān)基礎(chǔ)信息、監(jiān)測信息、空間信息、業(yè)務(wù)信息，建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、決策數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)水資源數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理，同時利用數(shù)據(jù)同步的方式接入已建的水雨情數(shù)據(jù)，支撐水資源調(diào)度管理。

5.7應(yīng)用支撐

建設(shè)支撐平臺，搭建統(tǒng)一的技術(shù)框架，利用虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，支撐漳衛(wèi)南局信息管理平臺現(xiàn)代化。

5.8業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

建設(shè)業(yè)務(wù)應(yīng)用門戶、水資源信息服務(wù)、水情業(yè)務(wù)系統(tǒng)、水質(zhì)預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)、水資源調(diào)度管理系統(tǒng)，整合水閘自動調(diào)度系統(tǒng)，為漳衛(wèi)南運(yùn)河流域水資源管理和決策提供技術(shù)支持。

5.9監(jiān)控會商環(huán)境

建設(shè)漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控中心，提供獲取所有相關(guān)業(yè)務(wù)信息、進(jìn)行決策分析預(yù)測、召開視頻會議的環(huán)境與場所。同時，在二級局建立視頻接收中心站，接收管轄范圍內(nèi)的取水戶、入河排污口、重要斷面的視頻信息，實(shí)現(xiàn)歷史視頻信息的遠(yuǎn)程調(diào)用，局機(jī)關(guān)通過訪問各直屬局的視頻控制系統(tǒng)來查看及調(diào)用視頻信息。建設(shè)漳衛(wèi)南局水資源監(jiān)控中心，對水資源管理信息進(jìn)行集中監(jiān)控；在基層河務(wù)局建設(shè)視頻監(jiān)控接收中心站，實(shí)現(xiàn)取水口、入河排污口視頻監(jiān)控。

6　系統(tǒng)集成方案

6.1系統(tǒng)集成邊界

漳衛(wèi)南運(yùn)河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺的系統(tǒng)集成是對系統(tǒng)內(nèi)部各功能子系統(tǒng)、現(xiàn)有和擬建的其他系統(tǒng)的集成，以保證系統(tǒng)各部分更好地協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)的總目標(biāo)。

6.2系統(tǒng)集成設(shè)計

6.2.1集成技術(shù)

與已建系統(tǒng)、擬建系統(tǒng)的集成分為數(shù)據(jù)層面和應(yīng)用層面。集成技術(shù)，如圖2所示。

圖2　集成技術(shù)示意

數(shù)據(jù)層面主要是利用數(shù)據(jù)采集工具通過數(shù)據(jù)庫訪問、直接讀取數(shù)據(jù)文件的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。對于數(shù)據(jù)庫開放的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)層面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

應(yīng)用層面主要是通過頁面抓取、訪問應(yīng)用接口、Web服務(wù)等方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。其中，頁面抓取就是獲取系統(tǒng)界面的數(shù)據(jù)，通過后臺程序分析執(zhí)行，將有用的數(shù)據(jù)提取分離出來；訪問應(yīng)用程序接口即API接口，是一組定義、程序及協(xié)議的集合，通過API接口實(shí)現(xiàn)軟件之間的相互通信。對于數(shù)據(jù)庫未開放、數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)不明確的系統(tǒng)，通過應(yīng)用層面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

6.2.2集成內(nèi)容

（1）漳衛(wèi)南運(yùn)河子流域知識管理（KM）系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)同步的方式，獲取漳衛(wèi)南運(yùn)河子流域知識管理（KM）系統(tǒng)中的重要雨量站、河道水文站、閘壩水文站、水庫水文站、地表水水質(zhì)站監(jiān)測的日降雨量、水位、流量、水質(zhì)狀況等信息。

（2）漳衛(wèi)南局水情系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)同步的方式，獲取漳衛(wèi)南局水情系統(tǒng)60個雨量站、23個河道水文站的實(shí)時監(jiān)測信息。

（3）與海河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺的集成。利用數(shù)據(jù)同步的方式，從海河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺中獲取漳衛(wèi)南局管轄范圍內(nèi)的取水許可證、入河排污口設(shè)置等方面的相關(guān)資料，同時將漳衛(wèi)南運(yùn)河流域內(nèi)重要取水戶取水、入河排污口、水功能區(qū)、省界斷面等方面的監(jiān)測信息上報至海河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺。

6.3系統(tǒng)部署與配置

為降低系統(tǒng)的開發(fā)維護(hù)難度、節(jié)省開發(fā)費(fèi)用和設(shè)備投資費(fèi)用、避免傳輸過程中的不安全因素，系統(tǒng)集中部署在漳衛(wèi)南局，視頻接收中心站部署在直屬二級局，通過專線和微波的方式實(shí)現(xiàn)漳衛(wèi)南局與直屬二級局之間的平臺訪問、視頻數(shù)據(jù)共享。對于已建測站，水資源信息通過人工填報或自動接入的方式接入系統(tǒng)；對于新建測站，水資源信息采集設(shè)備布設(shè)在監(jiān)測對象所在地，通過自動接入的方式接入系統(tǒng)；對于來源于海河流域水資源監(jiān)控管理信息平臺的信息，通過數(shù)據(jù)同步的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)部署及各級系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連通關(guān)系，如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)部署及各級系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連通關(guān)系

7　實(shí)施計劃

本項目從2016年開始實(shí)施，分3年完成。2016年，進(jìn)行引水閘、部分揚(yáng)水站的水位在線監(jiān)測系統(tǒng)，安陽河、湯河自動測流系統(tǒng)的建設(shè)；2017年，進(jìn)行其余揚(yáng)水站在線監(jiān)測體系，巡測設(shè)備采購，水資源監(jiān)控管理信息平臺，水資源監(jiān)控中心的建設(shè)；2018年，進(jìn)行取水戶視頻監(jiān)視體系，入河排污口水位在線監(jiān)測、視頻監(jiān)視系統(tǒng)，岳城水庫水文自動測報系統(tǒng)，水資源監(jiān)控管理信息平臺，視頻接收中心站的建設(shè)。

TV213.4；TP277.2

A

1004-7328（2016）05-0032-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.05.011

2016—08—25

于偉東（1968—），男，博士，教授級高級工程師，主要從事水資源規(guī)劃、管理和保護(hù)及相關(guān)研究工作。