水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)的分析與設計

楊四海 高坤

摘 要：水是一種珍貴的資源，包括地表水和地下水。隨著人口持續(xù)增長，經(jīng)濟規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)與生活中淡水資源的使用問題日益突出，水資源已經(jīng)成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，實行水資源監(jiān)測及管理是水行政管理部門獲取水資源信息的重要手段，為合理化用水調(diào)配決策、節(jié)約用水、應急管理提供數(shù)據(jù)支持，是執(zhí)行水資源管理制度的基礎。隨著計算機技術和Internet的發(fā)展，實現(xiàn)運用信息化技術監(jiān)測和管理水資源的數(shù)據(jù)信息?；诮K省水行政管理部門對水資源監(jiān)測的要求，系統(tǒng)地介紹了水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)的分析與設計的過程。

關鍵詞：水資源監(jiān)測;水資源管理;分析與設計

運用計算機網(wǎng)絡技術、水資源數(shù)據(jù)采集與傳輸技術、數(shù)據(jù)庫建設及查詢技術等建立水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)，提供水資源的實時監(jiān)測信息、基礎信息和水資源的業(yè)務信息。根據(jù)監(jiān)測采集到的數(shù)據(jù)類別，形成不同狀況的曲線圖和柱狀圖，形象直觀，有助于快速排查取用水監(jiān)測的故障及異常情況，以達到節(jié)約水資源、合理化用水的目的。

1 ? ?緒論

目前人口眾多、水資源減少且時空分布不均衡，人們用水的形式比較粗放和浪費，且水源的污染也較為嚴重，使得淡水資源更為緊缺。江蘇省建立健全水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)體系，實現(xiàn)對全省市縣各級生產(chǎn)單位農(nóng)業(yè)與非農(nóng)用水的審批和信息的實時監(jiān)測，走信息化管理的道路，使水資源管理科學化、定量化，讓水資源得到合理配置和永續(xù)利用。

建立水資源監(jiān)測、水資源信息采集管理、水資源信息統(tǒng)計的數(shù)據(jù)庫群和應用系統(tǒng)，實現(xiàn)線上用水許可申請和審批，推進市縣各級機構及生產(chǎn)單位的線上辦公，實現(xiàn)信息共享，提高政務公開及網(wǎng)上辦事的效率，充分整合供水、取水、用水信息，為管理人員提供高效的管理手段，以更好地為社會公眾服務[1-3]。

2 ? ?系統(tǒng)分析

分別從機構職能、需求、業(yè)務流程等方面對水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)的功能進行分析，對系統(tǒng)進行總體結(jié)構設計、功能設計和數(shù)據(jù)庫設計等[4]。

2.1 ?機構職能分析

省級水資源管理處主要承擔的職能有：承擔實施最嚴格的水資源管理制度相關工作，指導開展水資源有償使用工作;組織水資源承載能力監(jiān)測預警工作;組織編制并發(fā)布省水資源公報;指導水量分配工作并監(jiān)督實施，指導河湖生態(tài)流量水量管理;組織編制水資源保護規(guī)劃，指導飲用水水源保護有關工作，按規(guī)定核準飲用水源地設置;負責地下水開發(fā)利用和地下水資源管理和保護，組織指導地下水超采區(qū)綜合治理等。

依靠成熟的網(wǎng)絡技術和電子辦公平臺，搭建一套專業(yè)、科學、可靠的水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)，建立用水業(yè)務網(wǎng)上辦理取水許可申請及審批、用水計劃上報及下達、取用水信息統(tǒng)計等日常業(yè)務的網(wǎng)上辦理通道，并對水資源信息、用水量信息、水位信息、故障及異常信息等進行全面、快速、準確無誤的采集，統(tǒng)一入庫進行高效的管理，為業(yè)務應用提供有效的數(shù)據(jù)信息，也為領導決策分析提供基礎。

系統(tǒng)應具有實用性、穩(wěn)定性、安全性、易操作性、可擴展性及開放性。系統(tǒng)的實用性、穩(wěn)定性和安全性是保障系統(tǒng)正常運行的關鍵。在設計系統(tǒng)時，要充分考慮貼近現(xiàn)實的管理規(guī)范及管理流程，采用先進的硬件平臺和網(wǎng)絡設備，建立防火墻，采用加密傳輸技術，完善權限設置及定期定時備份，保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定和安全性。系統(tǒng)采用美觀大方、簡單直觀的操作界面，建立強大的數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系，方便用戶統(tǒng)計查詢操作。系統(tǒng)的功能、模塊、數(shù)據(jù)等應具有可擴展性，以方便日后功能的定制和重組，且留有數(shù)據(jù)接口的功能，以便于根據(jù)需要與其他系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交互。

2.2 ?業(yè)務流程分析

系統(tǒng)包含水資源的用水許可申請審批、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)檢測等部分。對于需要取用水的單位和用戶，必須申請取水許可，在申請通過并取得取水許可證后方可用水。當用水單位的信息、用水量及用水方式發(fā)生變化時，必須申請取水許可變更，取水許可證的有效期為3年，有效期到期之前要進行取水許可展期申請，用水單位和用水戶根據(jù)實際用水情況繳納水資源費。

水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)在各監(jiān)測點安裝監(jiān)測終端設備，利用網(wǎng)絡技術，借助移動公司的平臺無線傳輸數(shù)據(jù)，將各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，并通過數(shù)據(jù)交換的方式傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)，進入數(shù)據(jù)庫平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)測、統(tǒng)計、分析、查詢，為水資源信息管理工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 ? ?系統(tǒng)設計

水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)是依據(jù)取水許可制度及用水管理規(guī)定建設而成的。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)監(jiān)測、運維管理、基礎資料等模塊組成，系統(tǒng)設計介紹如下。

3.1 ?總體結(jié)構設計

系統(tǒng)總體框架分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫層、應用系統(tǒng)層、用戶層。數(shù)據(jù)采集層：實現(xiàn)用水單位的監(jiān)測站點類型、水量、水位數(shù)據(jù)的實時采集。數(shù)據(jù)庫層：綜合存儲水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)等，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲中心。應用系統(tǒng)層：實現(xiàn)水資源基礎信息管理、報表管理、數(shù)據(jù)交換、在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計查詢、取用水許可申請審批等業(yè)務功能[5]。用戶層：系統(tǒng)面向各類用戶。

3.2 ?系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)監(jiān)測、運維管理、基礎資料等，選擇部分功能設計介紹如下。數(shù)據(jù)采集模塊主要包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實時采集、水量數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)等部分。數(shù)據(jù)統(tǒng)計：根據(jù)不同的日期、測站類型，篩選統(tǒng)計出市縣各個用水單位日月年用水量數(shù)據(jù)，并形成柱狀圖。實時采集：根據(jù)行政區(qū)域、測站類型、在線狀態(tài)、運行狀態(tài)等一系列條件，實時采集各個用水單位的用水量信息及站點的運行狀態(tài)，異常站點可實行再次召測。水量數(shù)據(jù)：根據(jù)行政區(qū)域、關鍵字、測站類型、運行狀態(tài)、時間等一系列條件統(tǒng)計，查到各個站點的詳細數(shù)據(jù)信息、運行狀態(tài)、日用水量、月用水量及年用水量數(shù)據(jù)信息，并可根據(jù)需要將數(shù)據(jù)信息導出系統(tǒng)。水位數(shù)據(jù)：根據(jù)行政區(qū)域、關鍵字、運行狀態(tài)、時間等一系列條件統(tǒng)計查詢出各個站點的詳細數(shù)據(jù)信息、運行狀態(tài)、日水位、月水位及年水位數(shù)據(jù)信息，根據(jù)需要將數(shù)據(jù)信息導出系統(tǒng)。測站的信息包括測站的基本信息、運行狀態(tài)、參數(shù)、實時數(shù)據(jù)、固態(tài)存儲數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)、現(xiàn)場圖片、巡查記錄、故障異常等信息。系統(tǒng)監(jiān)測模塊主要包括狀態(tài)統(tǒng)計、故障異常、終端報警、運行日志等部分。運維管理模塊主要包括日用水量異常、月用水量異常、故障測站、巡查管理、變更查詢、運維考核等部分?；A資料模塊主要包括用戶賬號、測站管理、站點注冊、運行維護單位查詢、角色設置、故障異常類別設置、分中心設置、鄉(xiāng)鎮(zhèn)設置、行政區(qū)設置、UIM卡管理等部分。

3.3 ?數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫作為水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲中心和數(shù)據(jù)管理中心，設計及支撐環(huán)境應保持數(shù)據(jù)庫的獨立性、安全性、數(shù)據(jù)的正確性和一致性、操作系統(tǒng)的無關性及支持高并發(fā)性。

數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構與程序要做到相對獨立，一方的變化不影響另一方的執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)錄入、存儲與調(diào)用必須保持高度的一致性和正確性，且系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應按照要求進行定期的數(shù)據(jù)備份，盡量做到絕對安全。由于系統(tǒng)面向多層次多用戶，大量的數(shù)據(jù)被采集到系統(tǒng)中，同時數(shù)據(jù)管理、信息決策等也需要數(shù)據(jù)支撐，數(shù)據(jù)庫必須支持高并發(fā)性，這樣才能不影響系統(tǒng)的正常運行。隨著需求的不斷變化，在不變動數(shù)據(jù)庫的前提下，可以對軟硬件進行升級更新。

水資源取用水監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可以分為實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫等。實時數(shù)據(jù)庫為實時采集的數(shù)據(jù)信息;歷史數(shù)據(jù)庫主要存儲歷史上的水量、水位信息，包括日、月、年的水資源所有信息;基礎數(shù)據(jù)庫主要存儲測站及測點的一些基本信息，包括申請審批、變更及設備故障異常等信息。

4 ? ?結(jié)語

利用網(wǎng)絡技術和先進的管理手段，進行水資源取用水系統(tǒng)的分析與設計，并實現(xiàn)實時監(jiān)測和信息化管理，打通了各市縣用水單位和水行政管理單位的溝通渠道，也為水資源的合理分配、利用和決策分析提供了數(shù)據(jù)支撐。

[參考文獻]

[1]肖堅，陸存樂.水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)通信技術[J].水利水電技術，2008，39（10）：9-13.

[2]陳家琦，王浩，楊小柳.水資源學[M].北京：科學出版社，2002.

[3]李玲.水資源管理信息系統(tǒng)分析與設計[D].北京：北京交通大學，2014.

[4]楊春.敏捷需求分析方法在應用軟件開發(fā)中的實踐[D].天津：天津大學，2010.

[5]謝新民，蔣云鐘，閆繼軍，等.水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)理論與實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

Analysis and design of water access monitoring system

Yang Sihai1， Gao Kun2

（1. Jiangsu Time Science and Technology Co. Ltd.， Nanjing 210029， China; 2.Nanjing Branch of Jiangsu Survey and Design Institute of Water Resources Co. Ltd.， Nanjing 210029， China）

Abstract：Water is a precious resource， including surface water and groundwater. With the continuous growth of population and the expansion of economic scale， the use problem of fresh water resources in production and life is becoming more and more prominent， and water resources have become an important factor restricting the sustainable development of economy and society. Therefore， the implementation of water resources monitoring and management is an important means for water resources administration departments to obtain water resources information. It provides data support for rational water allocation decision， water conservation and emergency management， and is the basis for the implementation of water resources management system. Along with the development of computer technology and Internet， information technology is used to monitor and manage the data information of water resources. Based on the requirement of water resources monitoring by provincial water administration department of Jiangsu Province， the process of water access monitoring system analysis and design is systematically introduced.

Key words：water resources monitoring; water resources management; analysis and design