河北省水資源綜合調控平臺建設需求分析研究

□張麗寧 楊豐源

面對水資源短缺的嚴峻形勢和水資源管理的艱巨任務，以及當前經濟社會的快速發展和城鎮化水平的步伐加快，對水資源管理工作的要求越來越高，探求和創新水資源管理模式，開展水資源綜合調控平臺建設，整合河北省地下水業務系統，為河北省水行政主管部門提供一體化業務管理平臺和“一站式”綜合服務，并以河北省地下水相關問題為指引，按照河北省地下水建設管理需求，構建一個信息高度共享、服務公眾、業務協同、科學決策的河北省地下水動態分析系統平臺，提高水資源的管理能力和管理效率，實現水資源的可持續利用。

1.總體功能結構

水資源綜合調控平臺建成集組網監測、數據分析、決策支持、運維管理為一體的水資源信息化平臺，實現省、市、縣水資源內部工作的橫向、縱向貫通，對水資源部門上下級互相監督管理、信息上傳下達起到至關重要的作用。系統用戶通過統一登錄后，按照省、市、縣各級權限的不同，展示各自的系統功能和相關數據，方便各級管理人員和技術人員日常使用，完成對上報數據的信息收集、信息存儲、信息處理與分析，保證生成地下水考核通報的準確性，來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控平臺服務與業務管理分為8個部分，分別為首頁、動態信息、數據資源、水資源管理、水資源節約、水資源保護、水資源專題、水資源監控。見圖1。

2.水資源綜合調控平臺需求分析

2.1 水資源監控需求

站網管理。能夠實現全省各類地下水站網如人工、自動、水位、開采量、水質、水溫、逐日井、五日井、統測井、汛期逐日等站網的基本信息、監測項目、考證資料、測井變更（與停測、新設站不同）、測站設立、測站取消、測站停測、測站重新啟用、各種信息的更新維護等地下水站網的管理。

監測數據和信息的查詢。使用完整的地下水整編資料數據庫，方便地查詢站網信息、單個地下水監測站監測資料、多個地下水監測站資料，能夠自定義查詢的內容和條件并能保存和導入查詢設置，能夠根據整編后的資料計算任意區域（自定義區域、各及行政區等）的各類統計值和實測數據系列。

地下水位動態變化監測。利用自動監測數據柱狀圖、折線圖直觀展示全省、各市縣的深層和淺層的同比、環比比較，為地下水管理提供決策服務；實現對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；實現日常工作中所涉及的相關報表及通報的自動編制，進一步提高編報效率及數據分析準確率。

利用自動監測數據完善全省、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的考核系統，能自動生成考核系統要求的各項內容。

2.2 數據庫構建與自動插補需求

圖1河北省水資源綜合調控平臺總體功能結構圖

圖2數據分步處理流程圖

數據庫是平臺的重要組成部分，是系統運行的數據基礎，數據庫的設計直接關系到系統功能實現和程序編寫難度，因此數據庫的設計尤為關鍵。在地下水工作處理上，需要做到公平、可靠、客觀，站網保持一致，但實際上會出現各種不可預見的狀況，所以為了保證地下水相關分析和計算成果的及時和準確，需要對自動監測數據中的異常數據進行干預處理，對于缺報的數據可以采用多種方式進行插補，對于異常數據能夠通過多項閾值和分析進行攔截，確保計算成果的準確性。

河北地下水自動化監測設備存在不同廠家的RTU設備等所執行的傳輸協議不統一的情況，導致數據上報質量不一等問題。此次針對全省已驗收地下水自動監測站，通過移動專網，定時將地下水監測水位和埋深數據，上報到遙測接收平臺，要求在所有RTU設備滿足《水文監測數據通信規約》后，遙測傳輸數據能夠統一接收處理，由遙測平臺對上報的報文進行解析。見圖2。

在系統建設中需要以統一的標準對現有數據庫進行整合，完善存儲內容，實現信息資源的完整性、一致性和共享性。建立人工地下水信息整編庫、地下水自動監測遙測數據庫、和地下水標準數據庫，對自動監測數據、人工監測數據進行統一的標準化管理，實現數據的有序共享、應用高效、可靠安全，建成先進實用、安全可靠，集基礎性、全局性的地下水專業數據庫。

2.3 地下水信息發布需求

根據河北省地下水管控業務需求，系統將自建庫成果表中的數據，按照指定格式自動生成地下水簡報和通報，實現相關報表和通報的自動編制，同時由系統自動生成地下水水位計埋深的等值線、地下水埋深同比環比變幅圖，為京津冀地下水動態分析提供支撐。

2.4 構建黑白名單機制需求

地下水數據插補僅可短期插補，長期插補不能保證數據的穩定與客觀，會失去準確性與參考性，故而系統需要構建自動監測站網黑白名單機制，將監測數據有誤的問題站點暫時放入系統黑名單，以排除在參與系統分析計算的白名單站網之外，待黑名單內站點運維完成恢復正常使用后可進行及時修改，補回系統白名單，并參與系統的分析計算。根據自建庫中存儲的白名單監測站點的監測信息和市、縣級行政區面積，計算和分析各個行政區的深淺層平均埋深情況。

2.5 水資源監控運行維護需求

數據運行維護管理。能夠以圖、表等形式實現自動監測數據的各類查詢、數據導出；實現監測數據的修正；建立不同層級水行政主管部門之間的互動機制，保證對數據成果不同意見的相互反饋。建立數據異常預警機制，對數據建立閾值范圍，保證對錯誤數據、異常數據的及時篩查。

設備運行維護管理。按照設備生命周期制定運行維護方案，記錄設備運行維護檔案管理；建立設備運行狀態異常預警機制，最大程度減輕安裝維護工作和方便運維單位遠程系統管理。

機房運行維護管理。主要包括機房設備狀態測試、IP地址管理、機房監控系統整合、固定資產類電子設備購置維修報廢管理、電話登記管理、記事功能、工作即時提醒、模塊自定義功能、人員權限集中設置、檢索與查詢等功能。

2.6 性能需求

系統穩定性。要求系統軟件、硬件整體及其功能模塊具有穩定性，在各種情況下不會出現死機現象，更不能出現系統崩潰現象。

系統可靠性。要求系統數據維護、查詢、分析、計算的正確性和準確性。

數據精確度。對數據處理進行容錯處理和科學論證，確保數據的準確性。

時效性要求。水資源綜合調控平臺系統涉及多個單位，業務流程復雜，尤其是實時監控、水量調度等業務處理方面，對系統的響應時間、更新處理時間、數據轉換與傳輸時間及運行效率都有一定的要求。因此，在系統設計、模型算法等方面要有所考慮，采用高效合理的方法和算法，以提高系統運行效率。

擴展性。系統具有一定的可擴充性，方便對系統進行改進、完善和升級，提供外部接口，以便于系統的集成，達到提高系統生命力、延長系統生命周期的目的。

3.結語

通過水資源綜合調控平臺系統開發，地下水各項監測數據的資料整編，實現數據提取、數據錄入、資料整編、成果打印、成果數據庫建設、成果入庫等功能。滿足站網管理要求，實現監測數據和信息的查詢。實現地下水位動態分析，繼續完善升級地下水月報。利用自動監測數據，進行全省、各市縣的深層和淺層地下水位的同比、環比和地下水超采綜合治理前代表年份之間的比較；超采區增加以地下水位變幅為主要目標值的考核系統，自動生成考核系統要求的各項內容，為地下水管理提供決策服務。□