河北省水资源综合调控平台建设需求分析研究

□张丽宁 杨丰源

面对水资源短缺的严峻形势和水资源管理的艰巨任务，以及当前经济社会的快速发展和城镇化水平的步伐加快，对水资源管理工作的要求越来越高，探求和创新水资源管理模式，开展水资源综合调控平台建设，整合河北省地下水业务系统，为河北省水行政主管部门提供一体化业务管理平台和“一站式”综合服务，并以河北省地下水相关问题为指引，按照河北省地下水建设管理需求，构建一个信息高度共享、服务公众、业务协同、科学决策的河北省地下水动态分析系统平台，提高水资源的管理能力和管理效率，实现水资源的可持续利用。

1.总体功能结构

水资源综合调控平台建成集组网监测、数据分析、决策支持、运维管理为一体的水资源信息化平台，实现省、市、县水资源内部工作的横向、纵向贯通，对水资源部门上下级互相监督管理、信息上传下达起到至关重要的作用。系统用户通过统一登录后，按照省、市、县各级权限的不同，展示各自的系统功能和相关数据，方便各级管理人员和技术人员日常使用，完成对上报数据的信息收集、信息存储、信息处理与分析，保证生成地下水考核通报的准确性，来支撑河北省水行政主管部门的决策管理。

河北省水资源综合调控平台服务与业务管理分为8个部分，分别为首页、动态信息、数据资源、水资源管理、水资源节约、水资源保护、水资源专题、水资源监控。见图1。

2.水资源综合调控平台需求分析

2.1 水资源监控需求

站网管理。能够实现全省各类地下水站网如人工、自动、水位、开采量、水质、水温、逐日井、五日井、统测井、汛期逐日等站网的基本信息、监测项目、考证资料、测井变更（与停测、新设站不同）、测站设立、测站取消、测站停测、测站重新启用、各种信息的更新维护等地下水站网的管理。

监测数据和信息的查询。使用完整的地下水整编资料数据库，方便地查询站网信息、单个地下水监测站监测资料、多个地下水监测站资料，能够自定义查询的内容和条件并能保存和导入查询设置，能够根据整编后的资料计算任意区域（自定义区域、各及行政区等）的各类统计值和实测数据系列。

地下水位动态变化监测。利用自动监测数据柱状图、折线图直观展示全省、各市县的深层和浅层的同比、环比比较，为地下水管理提供决策服务；实现对地下水水位及埋深等值线的绘制，直观的展示全省地下水水位及埋深的空间分布趋势；实现日常工作中所涉及的相关报表及通报的自动编制，进一步提高编报效率及数据分析准确率。

利用自动监测数据完善全省、各市县的深层和浅层的比较，建立以地下水位变幅为主要目标的考核系统，能自动生成考核系统要求的各项内容。

2.2 数据库构建与自动插补需求

图1河北省水资源综合调控平台总体功能结构图

图2数据分步处理流程图

数据库是平台的重要组成部分，是系统运行的数据基础，数据库的设计直接关系到系统功能实现和程序编写难度，因此数据库的设计尤为关键。在地下水工作处理上，需要做到公平、可靠、客观，站网保持一致，但实际上会出现各种不可预见的状况，所以为了保证地下水相关分析和计算成果的及时和准确，需要对自动监测数据中的异常数据进行干预处理，对于缺报的数据可以采用多种方式进行插补，对于异常数据能够通过多项阈值和分析进行拦截，确保计算成果的准确性。

河北地下水自动化监测设备存在不同厂家的RTU设备等所执行的传输协议不统一的情况，导致数据上报质量不一等问题。此次针对全省已验收地下水自动监测站，通过移动专网，定时将地下水监测水位和埋深数据，上报到遥测接收平台，要求在所有RTU设备满足《水文监测数据通信规约》后，遥测传输数据能够统一接收处理，由遥测平台对上报的报文进行解析。见图2。

在系统建设中需要以统一的标准对现有数据库进行整合，完善存储内容，实现信息资源的完整性、一致性和共享性。建立人工地下水信息整编库、地下水自动监测遥测数据库、和地下水标准数据库，对自动监测数据、人工监测数据进行统一的标准化管理，实现数据的有序共享、应用高效、可靠安全，建成先进实用、安全可靠，集基础性、全局性的地下水专业数据库。

2.3 地下水信息发布需求

根据河北省地下水管控业务需求，系统将自建库成果表中的数据，按照指定格式自动生成地下水简报和通报，实现相关报表和通报的自动编制，同时由系统自动生成地下水水位计埋深的等值线、地下水埋深同比环比变幅图，为京津冀地下水动态分析提供支撑。

2.4 构建黑白名单机制需求

地下水数据插补仅可短期插补，长期插补不能保证数据的稳定与客观，会失去准确性与参考性，故而系统需要构建自动监测站网黑白名单机制，将监测数据有误的问题站点暂时放入系统黑名单，以排除在参与系统分析计算的白名单站网之外，待黑名单内站点运维完成恢复正常使用后可进行及时修改，补回系统白名单，并参与系统的分析计算。根据自建库中存储的白名单监测站点的监测信息和市、县级行政区面积，计算和分析各个行政区的深浅层平均埋深情况。

2.5 水资源监控运行维护需求

数据运行维护管理。能够以图、表等形式实现自动监测数据的各类查询、数据导出；实现监测数据的修正；建立不同层级水行政主管部门之间的互动机制，保证对数据成果不同意见的相互反馈。建立数据异常预警机制，对数据建立阈值范围，保证对错误数据、异常数据的及时筛查。

设备运行维护管理。按照设备生命周期制定运行维护方案，记录设备运行维护档案管理；建立设备运行状态异常预警机制，最大程度减轻安装维护工作和方便运维单位远程系统管理。

机房运行维护管理。主要包括机房设备状态测试、IP地址管理、机房监控系统整合、固定资产类电子设备购置维修报废管理、电话登记管理、记事功能、工作即时提醒、模块自定义功能、人员权限集中设置、检索与查询等功能。

2.6 性能需求

系统稳定性。要求系统软件、硬件整体及其功能模块具有稳定性，在各种情况下不会出现死机现象，更不能出现系统崩溃现象。

系统可靠性。要求系统数据维护、查询、分析、计算的正确性和准确性。

数据精确度。对数据处理进行容错处理和科学论证，确保数据的准确性。

时效性要求。水资源综合调控平台系统涉及多个单位，业务流程复杂，尤其是实时监控、水量调度等业务处理方面，对系统的响应时间、更新处理时间、数据转换与传输时间及运行效率都有一定的要求。因此，在系统设计、模型算法等方面要有所考虑，采用高效合理的方法和算法，以提高系统运行效率。

扩展性。系统具有一定的可扩充性，方便对系统进行改进、完善和升级，提供外部接口，以便于系统的集成，达到提高系统生命力、延长系统生命周期的目的。

3.结语

通过水资源综合调控平台系统开发，地下水各项监测数据的资料整编，实现数据提取、数据录入、资料整编、成果打印、成果数据库建设、成果入库等功能。满足站网管理要求，实现监测数据和信息的查询。实现地下水位动态分析，继续完善升级地下水月报。利用自动监测数据，进行全省、各市县的深层和浅层地下水位的同比、环比和地下水超采综合治理前代表年份之间的比较；超采区增加以地下水位变幅为主要目标值的考核系统，自动生成考核系统要求的各项内容，为地下水管理提供决策服务。□