水资源取用水监测系统的分析与设计

杨四海 高坤

摘 要：水是一种珍贵的资源，包括地表水和地下水。随着人口持续增长，经济规模不断扩大，生产与生活中淡水资源的使用问题日益突出，水资源已经成为制约经济社会可持续发展的重要因素。因此，实行水资源监测及管理是水行政管理部门获取水资源信息的重要手段，为合理化用水调配决策、节约用水、应急管理提供数据支持，是执行水资源管理制度的基础。随着计算机技术和Internet的发展，实现运用信息化技术监测和管理水资源的数据信息。基于江苏省水行政管理部门对水资源监测的要求，系统地介绍了水资源取用水监测系统的分析与设计的过程。

关键词：水资源监测;水资源管理;分析与设计

运用计算机网络技术、水资源数据采集与传输技术、数据库建设及查询技术等建立水资源取用水监测系统，提供水资源的实时监测信息、基础信息和水资源的业务信息。根据监测采集到的数据类别，形成不同状况的曲线图和柱状图，形象直观，有助于快速排查取用水监测的故障及异常情况，以达到节约水资源、合理化用水的目的。

1    绪论

目前人口众多、水资源减少且时空分布不均衡，人们用水的形式比较粗放和浪费，且水源的污染也较为严重，使得淡水资源更为紧缺。江苏省建立健全水资源取用水监测系统体系，实现对全省市县各级生产单位农业与非农用水的审批和信息的实时监测，走信息化管理的道路，使水资源管理科学化、定量化，让水资源得到合理配置和永续利用。

建立水资源监测、水资源信息采集管理、水资源信息统计的数据库群和应用系统，实现线上用水许可申请和审批，推进市县各级机构及生产单位的线上办公，实现信息共享，提高政务公开及网上办事的效率，充分整合供水、取水、用水信息，为管理人员提供高效的管理手段，以更好地为社会公众服务[1-3]。

2    系统分析

分别从机构职能、需求、业务流程等方面对水资源取用水监测系统的功能进行分析，对系统进行总体结构设计、功能设计和数据库设计等[4]。

2.1  机构职能分析

省级水资源管理处主要承担的职能有：承担实施最严格的水资源管理制度相关工作，指导开展水资源有偿使用工作;组织水资源承载能力监测预警工作;组织编制并发布省水资源公报;指导水量分配工作并监督实施，指导河湖生态流量水量管理;组织编制水资源保护规划，指导饮用水水源保护有关工作，按规定核准饮用水源地设置;负责地下水开发利用和地下水资源管理和保护，组织指导地下水超采区综合治理等。

依靠成熟的网络技术和电子办公平台，搭建一套专业、科学、可靠的水资源取用水监测系统，建立用水业务网上办理取水许可申请及审批、用水计划上报及下达、取用水信息统计等日常业务的网上办理通道，并对水资源信息、用水量信息、水位信息、故障及异常信息等进行全面、快速、准确无误的采集，统一入库进行高效的管理，为业务应用提供有效的数据信息，也为领导决策分析提供基础。

系统应具有实用性、稳定性、安全性、易操作性、可扩展性及开放性。系统的实用性、稳定性和安全性是保障系统正常运行的关键。在设计系统时，要充分考虑贴近现实的管理规范及管理流程，采用先进的硬件平台和网络设备，建立防火墙，采用加密传输技术，完善权限设置及定期定时备份，保证系统的运行稳定和安全性。系统采用美观大方、简单直观的操作界面，建立强大的数据内在联系，方便用户统计查询操作。系统的功能、模块、数据等应具有可扩展性，以方便日后功能的定制和重组，且留有数据接口的功能，以便于根据需要与其他系统实现数据共享与交互。

2.2  业务流程分析

系统包含水资源的用水许可申请审批、数据采集、系统检测等部分。对于需要取用水的单位和用户，必须申请取水许可，在申请通过并取得取水许可证后方可用水。当用水单位的信息、用水量及用水方式发生变化时，必须申请取水许可变更，取水许可证的有效期为3年，有效期到期之前要进行取水许可展期申请，用水单位和用水户根据实际用水情况缴纳水资源费。

水资源取用水监测系统在各监测点安装监测终端设备，利用网络技术，借助移动公司的平台无线传输数据，将各个监测点的数据传输到数据中心，并通过数据交换的方式传输到监测系统，进入数据库平台，实现远程监测、统计、分析、查询，为水资源信息管理工作提供数据依据。

3    系统设计

水资源取用水监测系统是依据取水许可制度及用水管理规定建设而成的。系统主要由数据采集、系统监测、运维管理、基础资料等模块组成，系统设计介绍如下。

3.1  总体结构设计

系统总体框架分为数据采集层、数据库层、应用系统层、用户层。数据采集层：实现用水单位的监测站点类型、水量、水位数据的实时采集。数据库层：综合存储水资源取用水监测系统采集的实时数据、基础数据、业务数据等，是整个系统的数据存储中心。应用系统层：实现水资源基础信息管理、报表管理、数据交换、在线监测、数据汇总统计查询、取用水许可申请审批等业务功能[5]。用户层：系统面向各类用户。

3.2  系统功能设计

系统功能包括数据采集、系统监测、运维管理、基础资料等，选择部分功能设计介绍如下。数据采集模块主要包括数据统计、实时采集、水量数据、水位数据等部分。数据统计：根据不同的日期、测站类型，筛选统计出市县各个用水单位日月年用水量数据，并形成柱状图。实时采集：根据行政区域、测站类型、在线状态、运行状态等一系列条件，实时采集各个用水单位的用水量信息及站点的运行状态，异常站点可实行再次召测。水量数据：根据行政区域、关键字、测站类型、運行状态、时间等一系列条件统计，查到各个站点的详细数据信息、运行状态、日用水量、月用水量及年用水量数据信息，并可根据需要将数据信息导出系统。水位数据：根据行政区域、关键字、运行状态、时间等一系列条件统计查询出各个站点的详细数据信息、运行状态、日水位、月水位及年水位数据信息，根据需要将数据信息导出系统。测站的信息包括测站的基本信息、运行状态、参数、实时数据、固态存储数据、成果数据、现场图片、巡查记录、故障异常等信息。系统监测模块主要包括状态统计、故障异常、终端报警、运行日志等部分。运维管理模块主要包括日用水量异常、月用水量异常、故障测站、巡查管理、变更查询、运维考核等部分。基础资料模块主要包括用户账号、测站管理、站点注册、运行维护单位查询、角色设置、故障异常类别设置、分中心设置、乡镇设置、行政区设置、UIM卡管理等部分。

3.3  數据库设计

数据库作为水资源取用水监测系统的数据存储中心和数据管理中心，设计及支撑环境应保持数据库的独立性、安全性、数据的正确性和一致性、操作系统的无关性及支持高并发性。

数据库中的表结构与程序要做到相对独立，一方的变化不影响另一方的执行，数据库中的数据录入、存储与调用必须保持高度的一致性和正确性，且系统的数据库应按照要求进行定期的数据备份，尽量做到绝对安全。由于系统面向多层次多用户，大量的数据被采集到系统中，同时数据管理、信息决策等也需要数据支撑，数据库必须支持高并发性，这样才能不影响系统的正常运行。随着需求的不断变化，在不变动数据库的前提下，可以对软硬件进行升级更新。

水资源取用水监测系统的数据库可以分为实时数据库、历史数据库、基础数据库等。实时数据库为实时采集的数据信息;历史数据库主要存储历史上的水量、水位信息，包括日、月、年的水资源所有信息;基础数据库主要存储测站及测点的一些基本信息，包括申请审批、变更及设备故障异常等信息。

4    结语

利用网络技术和先进的管理手段，进行水资源取用水系统的分析与设计，并实现实时监测和信息化管理，打通了各市县用水单位和水行政管理单位的沟通渠道，也为水资源的合理分配、利用和决策分析提供了数据支撑。

[参考文献]

[1]肖坚，陆存乐.水资源实时监控系统中的无线数据通信技术[J].水利水电技术，2008，39（10）：9-13.

[2]陈家琦，王浩，杨小柳.水资源学[M].北京：科学出版社，2002.

[3]李玲.水资源管理信息系统分析与设计[D].北京：北京交通大学，2014.

[4]杨春.敏捷需求分析方法在应用软件开发中的实践[D].天津：天津大学，2010.

[5]谢新民，蒋云钟，闫继军，等.水资源实时监控管理系统理论与实践[M].北京：中国水利水电出版社，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