水資源取用水監測系統的分析與設計

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。隨著人口持續增長，經濟規模不斷擴大，生產與生活中淡水資源的使用問題日益突出，水資源已經成為制約經濟社會可持續發展的重要因素。因此，實行水資源監測及管理是水行政管理部門獲取水資源信息的重要手段，為合理化用水調配決策、節約用水、應急管理提供數據支持，是執行水資源管理制度的基礎。隨著計算機技術和Internet的發展，實現運用信息化技術監測和管理水資源的數據信息?；诮K省水行政管理部門對水資源監測的要求，系統地介紹了水資源取用水監測系統的分析與設計的過程。

關鍵詞：水資源監測;水資源管理;分析與設計

運用計算機網絡技術、水資源數據采集與傳輸技術、數據庫建設及查詢技術等建立水資源取用水監測系統，提供水資源的實時監測信息、基礎信息和水資源的業務信息。根據監測采集到的數據類別，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測的故障及異常情況，以達到節約水資源、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測系統體系，實現對全省市縣各級生產單位農業與非農用水的審批和信息的實時監測，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利用。

建立水資源監測、水資源信息采集管理、水資源信息統計的數據庫群和應用系統，實現線上用水許可申請和審批，推進市縣各級機構及生產單位的線上辦公，實現信息共享，提高政務公開及網上辦事的效率，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 ? ?系統分析

分別從機構職能、需求、業務流程等方面對水資源取用水監測系統的功能進行分析，對系統進行總體結構設計、功能設計和數據庫設計等[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測預警工作;組織編制并發布省水資源公報;指導水量分配工作并監督實施，指導河湖生態流量水量管理;組織編制水資源保護規劃，指導飲用水水源保護有關工作，按規定核準飲用水源地設置;負責地下水開發利用和地下水資源管理和保護，組織指導地下水超采區綜合治理等。

依靠成熟的網絡技術和電子辦公平臺，搭建一套專業、科學、可靠的水資源取用水監測系統，建立用水業務網上辦理取水許可申請及審批、用水計劃上報及下達、取用水信息統計等日常業務的網上辦理通道，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，統一入庫進行高效的管理，為業務應用提供有效的數據信息，也為領導決策分析提供基礎。

系統應具有實用性、穩定性、安全性、易操作性、可擴展性及開放性。系統的實用性、穩定性和安全性是保障系統正常運行的關鍵。在設計系統時，要充分考慮貼近現實的管理規范及管理流程，采用先進的硬件平臺和網絡設備，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，保證系統的運行穩定和安全性。系統采用美觀大方、簡單直觀的操作界面，建立強大的數據內在聯系，方便用戶統計查詢操作。系統的功能、模塊、數據等應具有可擴展性，以方便日后功能的定制和重組，且留有數據接口的功能，以便于根據需要與其他系統實現數據共享與交互。

2.2 ?業務流程分析

系統包含水資源的用水許可申請審批、數據采集、系統檢測等部分。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實際用水情況繳納水資源費。

水資源取用水監測系統在各監測點安裝監測終端設備，利用網絡技術，借助移動公司的平臺無線傳輸數據，將各個監測點的數據傳輸到數據中心，并通過數據交換的方式傳輸到監測系統，進入數據庫平臺，實現遠程監測、統計、分析、查詢，為水資源信息管理工作提供數據依據。

3 ? ?系統設計

水資源取用水監測系統是依據取水許可制度及用水管理規定建設而成的。系統主要由數據采集、系統監測、運維管理、基礎資料等模塊組成，系統設計介紹如下。

3.1 ?總體結構設計

系統總體框架分為數據采集層、數據庫層、應用系統層、用戶層。數據采集層：實現用水單位的監測站點類型、水量、水位數據的實時采集。數據庫層：綜合存儲水資源取用水監測系統采集的實時數據、基礎數據、業務數據等，是整個系統的數據存儲中心。應用系統層：實現水資源基礎信息管理、報表管理、數據交換、在線監測、數據匯總統計查詢、取用水許可申請審批等業務功能[5]。用戶層：系統面向各類用戶。

3.2 ?系統功能設計

系統功能包括數據采集、系統監測、運維管理、基礎資料等，選擇部分功能設計介紹如下。數據采集模塊主要包括數據統計、實時采集、水量數據、水位數據等部分。數據統計：根據不同的日期、測站類型，篩選統計出市縣各個用水單位日月年用水量數據，并形成柱狀圖。實時采集：根據行政區域、測站類型、在線狀態、運行狀態等一系列條件，實時采集各個用水單位的用水量信息及站點的運行狀態，異常站點可實行再次召測。水量數據：根據行政區域、關鍵字、測站類型、運行狀態、時間等一系列條件統計，查到各個站點的詳細數據信息、運行狀態、日用水量、月用水量及年用水量數據信息，并可根據需要將數據信息導出系統。水位數據：根據行政區域、關鍵字、運行狀態、時間等一系列條件統計查詢出各個站點的詳細數據信息、運行狀態、日水位、月水位及年水位數據信息，根據需要將數據信息導出系統。測站的信息包括測站的基本信息、運行狀態、參數、實時數據、固態存儲數據、成果數據、現場圖片、巡查記錄、故障異常等信息。系統監測模塊主要包括狀態統計、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、鄉鎮設置、行政區設置、UIM卡管理等部分。

3.3 ?數據庫設計

數據庫作為水資源取用水監測系統的數據存儲中心和數據管理中心，設計及支撐環境應保持數據庫的獨立性、安全性、數據的正確性和一致性、操作系統的無關性及支持高并發性。

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

水資源取用水監測系統的數據庫可以分為實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫等。實時數據庫為實時采集的數據信息;歷史數據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;基礎數據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 ? ?結語

利用網絡技術和先進的管理手段，進行水資源取用水系統的分析與設計，并實現實時監測和信息化管理，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據支撐。

[參考文獻]

[1]肖堅，陸存樂.水資源實時監控系統中的無線數據通信技術[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.水資源實時監控管理系統理論與實踐[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