河南省水源地監測管理信息系統的開發與應用

韓楓王威魏磊崔晨

河南省水源地監測管理信息系統的開發與應用

韓楓王威魏磊崔晨

按照飲用水水源地安全保障達標建設的總體目標要求,水源地應具備水量、水質、水位、流速等水文水資源監測信息采集、傳輸和分析處理能力。為構建河南省水源地安全保障體系，選取鄭州邙山及尖崗水庫水源地為建設示范試點，依托現有的水質信息數據，結合水質自動監測技術，設計開發水源地管理信息系統。

一、開發目標

實現水源地基本信息管理，水源地范圍內水質監測點和排污口的實時監控，水源地水質信息的實時采集與分析，水質污染預警及應急預案管理，監測數據統計分析并生成相關報表，預留水源地視頻監控接口。

二、總體設計

1.硬件環境

配置服務器一臺，要求4核英特爾至強處理器，16G內存，256GB SCSI硬盤。

2.軟件環境

系統設計嚴格按照國家水資源監控管理信息平臺的相關技術規范執行，采用B/S多層體系結構。服務器端操作系統采用Windows Server 2008，數據庫軟件采用SQLServer2012，GIS平臺目前使用Google地圖；客戶端使用通用瀏覽器訪問。

3.軟件系統框架設計

系統框架設計遵循J2EE標準規范，采用B/S多層體系結構，系統分為用戶層、Web層、業務層和數據層。

用戶層即用戶界面，是系統程序邏輯入口點，在基于Web的J2EE客戶層應用中，用戶在客戶端啟動瀏覽器后，從Web服務器中下載Web層中的靜態HTML頁面或由JSP或Servlet動態生成的HTML頁面，用戶層使用的技術主要有 Javascript、HTML、XML、JavaApplet等。

Web層即Web服務層，在J2EE規范定義的Web服務層由JSP頁面、Servlets等構成，這些基本元素在組裝過程中通過打包來創建Web組件。運行在Web層中的Web組件依賴Web容器來支持諸如響應客戶請求以及查詢EJB組件等功能。

業務層主要起到對各類原始數據進行業務處理，是系統中業務邏輯的核心所在。通過業務層對系統中各類數據運算、邏輯運算進行封裝，使得系統的耦合度降低，進而提高系統在不同環境中的復用程度。業務邏輯是否合理，數據計算是否準確，與此部分密切相關。

數據層包括數據訪問層和數據存儲層。數據訪問層主要用來為業務規則層提供其運算所必須的各類水質數據，包括從自動監測站采集的數據和導入的各種歷史數據。設置獨立的數據訪問層，為不同數據庫間的移植工作提供了便利。數據存儲層是整個系統的基礎，其作用主要是為業務規則層提供各類數據的實體，以方便業務規則層進行各類業務數據的計算。

三、主要功能

1.基本信息管理

實現所有水源地行政管理、水質監測點、RTU、檢測儀器、排污口基本信息的添加、修改、刪除、查看和搜索功能。各類基本信息可以在基礎地圖上得以顯示，搜索條件可以單一或是模糊搜索等，搜索結果可以導出Excel文件。

2.水質監測數據采集

水質監測數據采集使用水資源監測數據交換平臺中現有的數據通訊網關子系統，這樣既可以減小服務器負荷，節省經濟投入；也有科學完成的數據采集方式和監測點建設方案。數據通訊網關子系統是完全按照《水資源監控管理系統數據傳輸規約（SL427-2008）》和《河南省水資源監控系統數據傳輸規約補充說明》設計。

3.水質智能分析

用戶可以設置水源地水質中污染物超標范圍，系統可以根據監測點水質監測數據與這一范圍進行智能分析對比，如果超出這一范圍，系統會進行預警提示，并且在地圖上把監測點的圖標設置成報警狀態；系統還可以根據水質污染的程度，推薦啟動相應等級的預案。水質預警按等級劃分，每個等級按照不同的閾值給出，可以綜合考慮不同水源地水質狀況、水質標準、水處理要求自由設定。

4.污染趨勢分析

當水質監測點監測到水源地水質受到污染后，系統會自動啟動污染趨勢分析模型，實時監控污染物成分，根據污染趨勢分析模型預測出一定時間后，污染水域的范圍，并用顏色或虛線在地圖上標示出水庫或河流（管道）已經被污染的部分，從而及時判斷污染范圍和預警時間。

5.視頻監控管理

按照相關規范預留視頻監控接口，為以后水源地安裝視頻監控系統提供支持，該功能模塊可以實現實時監控、遠程拍照、視頻錄制、視頻回放等功能。

6.數據服務

該功能模塊可以實時監控水質監測點的最近一次監測并上報的數據，并進行預警分析，可以實現對水質監測歷史數據的管理，提供查看、搜索、手工添加、修改歷史數據和通過標準格式的文件導入歷史數據，方便用戶查看管理。同時系統提供了多種報表統計和圖表分析功能，生成的報表和圖表都可以進行導出和打印，具體報表的種類和內容，可以根據工作需要進行具體實現。

7.系統管理

系統用戶及權限管理主要實現了對本水資源系統用戶的添加、角色分配以及權限管理的功能。不同用戶登錄到系統具有不同的權限操作，管理員具有最高權限。

四、系統建設體會及展望

該系統自動化程度較高，直觀的網頁操作界面操作簡單，易于管理。規范的表格設計和直觀的圖標統計大大減輕了工作人員的負擔，提高了數據分析處理的時效性和準確性。該信息管理系統的建設，實現了水質自動監測站、視頻監控等硬件設施與管理信息系統的軟件平臺的整合，實現了水質自動監測數據和人工監測數據以及歷史數據的整合。實現了集中供水水源地的自動監測、應急響應和監督管理的信息化和一體化。有效提高了水源地監督管理的效率，大大提高了水行政主管部門決策的科學性和準確性。

系統建立了水質污染應急響應機制，通過不同的污染等級給出不同的預警等級，配合相應的應急預案，可有效處置突發性水污染事件。

系統應用軟件采用結構和程序模塊化構造，以參數化方式系統地管理軟件平臺，系統地管理并配置應用軟件，使得系統擁有較強的擴展性和可維護性。

受人員、資金以及應用實踐過少等因素的限制，目前系統還存在較多的問題，例如水源地突發污染應急預案尚不完善，污染趨勢分析模型單一，系統報表統計功能較為簡單等問題。隨著應用的不斷深入和硬件設備的不斷擴充，未來系統功能將不斷擴充和完善

（作者單位：河南省水文水資源局450004）