漳衛南局水資源監控能力建設技術方案介紹

于偉東

（海河水利委員會漳衛南運河管理局，山東德州253009）

漳衛南局水資源監控能力建設技術方案介紹

于偉東

（海河水利委員會漳衛南運河管理局，山東德州253009）

根據國家水資源監控能力建設二期規劃（2016—2018年），漳衛南局水資源監控能力建設技術方案以實現水資源管理重要指標的可監測、可監控、可考核為目標，充分整合漳衛南局水資源信息化資源，采用先進的通信和計算機技術，建設和完善漳衛南運河取水口、入河排污口和重要斷面的監測站網，建設覆蓋干流主要控制斷面的水情自動測報系統，建立漳衛南運河水資源監控管理信息平臺，全面提高水資源監控和管理能力，為落實最嚴格水資源管理制度提供管理和技術支撐。

漳衛南局；水資源監控；最嚴格水資源管理制度

1　背景

漳衛南運河位于海河流域南部，為海河水利委員會漳衛南運河管理局（以下簡稱漳衛南局）管轄的重要省際邊界河流，水資源匱乏，供需矛盾突出，水環境問題嚴重。20世紀80年代以來，隨著人口的增長和經濟社會的快速發展，漳衛南運河水資源供需矛盾日益突出，水資源開發利用率高達88%，隨著國家地下水壓采治理政策出臺，流域內有關地區因實行地下水壓采，地表水供水需求明顯增加，沿河爭搶、過度引蓄河水現象增多，上下游爭水矛盾加劇，水資源配置和監督管理任務進一步加重。與此同時，由于歷史原因，水資源計量監測水平低、監控手段缺乏，水資源監測、計量、信息能力無法滿足落實最嚴格水資源管理制度的需要。2015年水利部確定漳衛南局為加快實施最嚴格水資源管理制度示范點，在實施最嚴格水資源管理制度、加快水資源監控能力建設、強化水資源統一配置與調度等方面給予大力支持，并在國家水資源監控能力建設項目（二期）中安排，全面強化水資源監控能力和信息化水平，為提高水資源管理和保護水平、加快落實最嚴格水資源管理制度提供技術支撐。

2　建設目標

以實現水資源管理重要指標的可監測、可監控、可考核為目標，建設和完善漳衛南運河取水口、入河排污口和重要斷面的監測站網，建設覆蓋干流主要控制斷面的水情自動測報系統，建立漳衛南運河水資源監控管理信息平臺，全面提高水資源監控和管理能力，實現對重要取水口、入河排污口的水量在線監測，為水資源管理和保護提供業務支撐。

3　建設原則

3.1統籌安排，突出重點

在國家水資源監控能力建設項目（一期）經驗和成果的基礎上，針對漳衛南運河流域水資源管理特點，按照漳衛南局提出的“實現三大轉變、建設五大支撐”工作思路，依托現有水利信息化建設條件，統籌安排，注重實效，有針對性地開展項目建設。

3.2總體規劃，分步實施

從漳衛南局實際管理需求出發，統籌做好總體規劃。在加強水資源在線監測能力建設前提下，配套必要巡測設備；保持水資源管理專用平臺相對獨立性的同時，協調設計好與其他相關系統信息共享和交換的關系。同時，根據管理需求，優先安排重要緊迫的建設內容，分步推進項目建設。

3.3充分整合，共享利用

本項目所有的信息化基礎設施都必須按資源共享的原則建設和應用，充分利用漳衛南局現有各種監測設施及信息化系統，結合本次建設內容，強化漳衛南運河流域水資源基礎信息的統一采集、優化配置、集中管理和共享利用，發揮其最大效能。

4　總體框架

漳衛南運河流域水資源監控管理信息平臺依托已建的基礎設施和信息化系統進行建設，包括信息采集與傳輸、計算機網絡、數據資源、應用支撐、業務應用系統5個層面，并以水資源監控中心和視頻接收中心站為運行場所，以系統安全體系、標準規范體系為保障，為漳衛南局及其二級局、海委、水利部和社會公眾提供服務，系統總體框架如圖1所示。

圖1　系統總體框架

4.1信息采集與傳輸

利用在線監測與人工巡測相結合的方式，采集取水口、入河排污口、重要支流斷面、水功能區、省界斷面的水量、水質信息。

4.2通信與網絡

利用公網與微波相結合的通信方式，將采集到的監測信息傳輸至數據接收中心站。

4.3數據資源

充分整合已有的數據資源，遵循國家水資源監控能力建設項目頒發的項目建設標準，構建數據庫，將平臺所有的數據資源進行統一管理。

4.4應用支撐

遵循SOA體系，搭建應用支撐平臺，實現數據庫與業務應用系統之間的松耦合，提高系統的運行效率。

4.5業務應用系統

根據漳衛南局水資源管理需求，建設應用系統，為業務人員進行水情監視、水質預測、水資源調度、閘壩管理等業務提供基礎支撐。

4.6監控會商環境

為漳衛南局業務人員監控流域內水資源動態變化、調度決策分析等提供場所，同時為監測站點的視頻接收、視頻設備控制、視頻信息查看等提供處理場所。

4.7系統安全體系

根據漳衛南局機房安全現狀，利用其他項目建設的成果，形成符合信息化系統等級保護要求的系統安全體系，保證系統的數據、應用等方面的安全。

4.8標準規范體系

遵循國家標準、行業標準和國家水資源監控能力建設項目標準，確保系統建設的規范性，可以與其他信息化系統進行數據共享和應用整合，提高系統的應用效能。

5　建設任務

5.1取用水監測體系

目前，漳衛南局管理范圍內取水口共頒發取水許可證120套，其中地表水104套、地下水16套，累計年許可水量45 176.6萬m3，其中地表水45 155萬m3（農業用水38 735萬m3、城市生活用水6 420萬m3）、地下水21.6萬m3。2014年，漳衛南局建立重點監控名錄（漳政資〔2014〕8號），確定岳城水庫民有渠等34處取水口為重點監督取水口，其中包括23處年許可取水量超100萬m3的取水口以及11處許可取水量較小但經常取水且位置較重要（或敏感）的取水口，累計年許可取水量44 004萬m3，占年總許可取水量的97.4%。本項目確定列入重點監控名錄的34個重要取水戶（包括14個引水閘、20個揚水站）建立在線監測系統，實現取水量在線監測，其中15個具備視頻監視條件、取水位置敏感且重要的取水戶建立視頻監視系統，實現取水實時監控，并配置1套便攜式電波流速槍、1套便攜式直讀流速儀、5套便攜式水位計等巡測設備，輔助取水口的水量監督監測。

5.2入河排污口監測體系

根據漳衛南運河流域入河排污口的排污情況，選取5個典型的重要入河排污口作為試點，利用GPRS、衛星、4G網絡、專網等方式將監測信息、視頻信息傳輸至中心站，建立水量在線監測、視頻監控系統，實現排污口的污水排放情況實時監控，結合排污口水質巡測，實現漳衛南運河重要入河排污口的排污監督。

5.3水情自動測報系統

建立重要支流安陽河、湯河口水位、流量在線監測系統及視頻監視系統，實現安陽河和湯河的水位流量實時監控；建設岳城水庫水情自動測報系統，36個水位、雨量遙測站和岳城水庫管理局信息接收中心站，實現岳城水庫以上漳河流域水雨情信息自動測報，為岳城水庫的水資源配置和調度管理提供支撐；通過優化和整合，建設覆蓋干流主要控制斷面的水情自動測報系統，完善流域水情自動測報系統，實現漳衛南運河水情、雨情信息的實時接收和預報，為漳衛南運河水資源調度提供基礎支撐。

5.4漳衛南局水資源監控管理信息平臺

充分整合漳衛南局信息和網絡資源，建立漳衛南運河水資源監控管理信息平臺，包括計算機網絡、數據資源、應用支撐、業務應用、應用交互、監控會商環境、系統安全等。搭建水資源監控管理信息平臺，建設數據庫及業務應用系統，初步實現漳衛南運河流域的水量水質綜合服務，為提高水資源監管能力和優化水資源配置提供輔助決策支持。

5.5計算機網絡

利用漳衛南局政務外網，實現漳衛南局水資源監控管理信息平臺與海河流域水資源監控管理信息平臺間信息的互聯互通。

5.6數據資源

按照國家水資源監控能力數據庫建設標準規范，收集整理漳衛南運河的取水口、入河排污口、水閘等相關基礎信息、監測信息、空間信息、業務信息，建設基礎數據庫、監測數據庫、空間數據庫、業務數據庫、決策數據庫、元數據庫，實現水資源數據資源的統一管理，同時利用數據同步的方式接入已建的水雨情數據，支撐水資源調度管理。

5.7應用支撐

建設支撐平臺，搭建統一的技術框架，利用虛擬化技術，實現資源的優化配置，支撐漳衛南局信息管理平臺現代化。

5.8業務應用系統

建設業務應用門戶、水資源信息服務、水情業務系統、水質預測預警系統、水資源調度管理系統，整合水閘自動調度系統，為漳衛南運河流域水資源管理和決策提供技術支持。

5.9監控會商環境

建設漳衛南局水資源監控中心，提供獲取所有相關業務信息、進行決策分析預測、召開視頻會議的環境與場所。同時，在二級局建立視頻接收中心站，接收管轄范圍內的取水戶、入河排污口、重要斷面的視頻信息，實現歷史視頻信息的遠程調用，局機關通過訪問各直屬局的視頻控制系統來查看及調用視頻信息。建設漳衛南局水資源監控中心，對水資源管理信息進行集中監控；在基層河務局建設視頻監控接收中心站，實現取水口、入河排污口視頻監控。

6　系統集成方案

6.1系統集成邊界

漳衛南運河流域水資源監控管理信息平臺的系統集成是對系統內部各功能子系統、現有和擬建的其他系統的集成，以保證系統各部分更好地協調工作，實現系統建設的總目標。

6.2系統集成設計

6.2.1集成技術

與已建系統、擬建系統的集成分為數據層面和應用層面。集成技術，如圖2所示。

圖2　集成技術示意

數據層面主要是利用數據采集工具通過數據庫訪問、直接讀取數據文件的方式實現數據集成。對于數據庫開放的系統，通過數據層面實現系統集成。

應用層面主要是通過頁面抓取、訪問應用接口、Web服務等方式實現系統集成。其中，頁面抓取就是獲取系統界面的數據，通過后臺程序分析執行，將有用的數據提取分離出來；訪問應用程序接口即API接口，是一組定義、程序及協議的集合，通過API接口實現軟件之間的相互通信。對于數據庫未開放、數據庫表結構不明確的系統，通過應用層面實現系統集成。

6.2.2集成內容

（1）漳衛南運河子流域知識管理（KM）系統。利用數據同步的方式，獲取漳衛南運河子流域知識管理（KM）系統中的重要雨量站、河道水文站、閘壩水文站、水庫水文站、地表水水質站監測的日降雨量、水位、流量、水質狀況等信息。

（2）漳衛南局水情系統。利用數據同步的方式，獲取漳衛南局水情系統60個雨量站、23個河道水文站的實時監測信息。

（3）與海河流域水資源監控管理信息平臺的集成。利用數據同步的方式，從海河流域水資源監控管理信息平臺中獲取漳衛南局管轄范圍內的取水許可證、入河排污口設置等方面的相關資料，同時將漳衛南運河流域內重要取水戶取水、入河排污口、水功能區、省界斷面等方面的監測信息上報至海河流域水資源監控管理信息平臺。

6.3系統部署與配置

為降低系統的開發維護難度、節省開發費用和設備投資費用、避免傳輸過程中的不安全因素，系統集中部署在漳衛南局，視頻接收中心站部署在直屬二級局，通過專線和微波的方式實現漳衛南局與直屬二級局之間的平臺訪問、視頻數據共享。對于已建測站，水資源信息通過人工填報或自動接入的方式接入系統；對于新建測站，水資源信息采集設備布設在監測對象所在地，通過自動接入的方式接入系統；對于來源于海河流域水資源監控管理信息平臺的信息，通過數據同步的方式進行數據交換。系統部署及各級系統網絡連通關系，如圖3所示。

圖3　系統部署及各級系統網絡連通關系

7　實施計劃

本項目從2016年開始實施，分3年完成。2016年，進行引水閘、部分揚水站的水位在線監測系統，安陽河、湯河自動測流系統的建設；2017年，進行其余揚水站在線監測體系，巡測設備采購，水資源監控管理信息平臺，水資源監控中心的建設；2018年，進行取水戶視頻監視體系，入河排污口水位在線監測、視頻監視系統，岳城水庫水文自動測報系統，水資源監控管理信息平臺，視頻接收中心站的建設。

TV213.4；TP277.2

A

1004-7328（2016）05-0032-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.05.011

2016—08—25

于偉東（1968—），男，博士，教授級高級工程師，主要從事水資源規劃、管理和保護及相關研究工作。