阜陽市水資源實時監測系統設計與研究

郭榮

（安徽省阜陽市水資源管理處 阜陽 236000）

1 概述

水資源實時監測系統建設，是國家水利自動化設施建設的重要組成部分。飲用水作為一類用途最為重要的飲用水源，目前在水量及資源管理方面存在著諸多問題，人民群眾飲用水安全已受到嚴重威脅，水資源管理工作儼然成為國計民生的重中之重。

阜陽市地處安徽省西北部，面積10118.17km2，轄3 區4 縣1 市，根據2022 年8 月阜陽市水環境質量月報，2022 年8 月份阜陽市集中飲用水源地取水量為846.0 萬m3，達標水量為846.0 萬m3。其中地表水源取水量為738.0 萬m3，達標水量為738.0 萬m3；地下水源取水量為108.0 萬m3，達標水量為108.0 萬m3。目前阜陽市水資源管理工作仍然存在著用水效率偏低、用水結構不合理、江河枯水加劇、季節性缺水嚴重、水資源管理工作依然薄弱等問題。因此水資源實時監測系統建設是實現水源與供水聯合調度，建立快速反應機制和風險管理體系的必然要求。通過建設阜陽市水資源實時監測系統，對阜陽市境內取用水量達到一定規模的取水戶進行取水實時計量，并將實時監測數據發送至安徽省水資源取水信息在線監控平臺，為阜陽市水利局實時掌握取水戶動態用水信息，合理優化水資源配置提供強有力的支撐。

2 阜陽市水資源取水監測建設現狀

依托安徽省國控水資源在線監測項目以及阜陽市市控項目建設，阜陽市現已完成了371 處取水戶監測點的建設。阜陽市取用水監測點的監測數據遠程發送至省水資源監控平臺，省水資源監控平臺分配了阜陽市級、縣級應用權限和取水企業訪問權限，阜陽市各級水利行政部門工作人員可通過登陸平臺，實時獲取取水戶的用水、取水信息，為阜陽市水資源管理工作提供了基礎數據資料。

3 系統建設方案

3.1 總體框架設計

為了體現阜陽市水利局業務管理的特點，水資源實時監測系統采用分層進行建設，監測系統主要由基礎數據采集層、信息傳輸網絡層、數據存儲管理層、監測業務應用層以及應用系統交互組成，系統總體框架圖如圖1 所示。

圖1 總體框架圖

3.1.1 基礎信息采集層

基礎信息采集層主要完成對阜陽市境內已建的取水戶水資源監測點實時取用水信息進行采集，信息獲取方式包括實時監測信息自動采集、間接監測信息外部交換以及人工錄入取用水監測信息等。

3.1.2 信息傳輸網絡層

信息傳輸網絡層主要將基礎信息采集層獲取的監測信息遠程傳輸至安徽省水資源監測數據中心的服務器內，另外監測信息通過專線、公共網絡和防汛骨干網等傳輸方式，實現省、市、縣三級水資源實時監控數據信息的共享和交換。

3.1.3 數據存儲管理層

數據存儲管理層包括數據庫管理系統、數據庫備份系統以及數據庫存儲系統。本著充分整合資源，節約經費的精神，利用已建設的安徽省水資源監控平臺，新建水資源監測數據庫，從而實現存儲阜陽市已建的取水戶實時監測數據。

3.1.4 監測業務應用層

監測業務應用層主要實現對采集到的實時監測數據進行信息發布和報表分析統計等。

3.1.5 應用系統交互層安徽省水資源監控平臺劃分各級用戶使用權限，用戶通過登陸平臺獲取相應的數據信息。

3.2 數據采集方案

水資源及相關數據是城市水資源管理必不可少的科學依據，信息采集與傳輸在水資源實時監測系統中具有十分重要的地位，是支撐系統運行的信息基礎。取水戶監測站點由取水信息采集設備和實時數據傳輸系統構成，取水信息采集設施將采集到的實時監測數據通過數據傳輸系統遠傳至安徽省水資源監測數據中心的服務器內。實時在線傳輸系統結構如圖2 所示。

圖2 實時在線采集傳輸系統結構圖

3.2.1 采集信息內容

水資源實時監測系統主要完成對取用水監測信息的采集，包括規模以上取水戶的實時取水量、時段取水量等信息。

3.2.2 信息采集方式

根據監測對象的監測特點可將監測信息按獲取渠道分為在線監測的實時數據和基礎數據兩類。其中實時信息是指監測過程中產生的瞬時數據、累積數據等，基礎信息是指監測點的地理位置、所屬企業等屬性信息。

根據阜陽市水資源實時在線監測與管理的需要，科學布設監測網絡，合理設置監測站點和監測設施，采用實時在線監測數據采集、外部交互間接監測數據采集以及人工錄入等方式獲取水資源相關監測信息。

3.3 組網方案設計

水資源取水監測站計量數據直接通過GPRS模塊無線傳輸至安徽省水資源監控平臺，安徽省水資源監控平臺的信息接收處理設備主要由信息接收服務器和存儲管理服務器組成。信息接收服務器內裝有信息采集接收軟件，負責接收取水監測點遠傳過來的實時取用水數據，并對數據進行提取、過濾和轉換等一系列的處理，將接收過來的數據信息轉換為水資源監測數據標準存儲格式后錄入安徽省水資源監控平臺數據庫。

3.4 與安徽省水資源監測平臺對接方案

阜陽市水資源在線監測站要與已建成的省級系統資源進行合理整合，充分利用已建系統在信息采集和遠程傳輸方面已有的硬件基礎設施，兼容擴充現有采集與管理系統軟件平臺功能，以更加合理、充分、科學、高效地實現系統資源的整合。完成全省水資源的標準管理與數據統一，主要包括以下幾個方面：

（1）目前阜陽市部分用水企業尚未完成取水計量設施的安裝工作。下一步重點針對未安裝或所安裝取水計量設施不符合規范要求的用水企業開展取水計量設施的安裝改造工作。

（2）信息采集與傳輸控制設備在信息采集與傳輸系統建設方面，阜陽市系統的建設過程中應按照全省對水資源監控設備的規范要求，完成其他未安裝信息采集遙測終端設備的用水企業的相應終端設備的安裝工作，采用的監測設備核心部件：RTU 需通過安徽省水利廳水資源管理技術服務中心平臺兼容性測試。

（3）對數據庫基礎系統進行數據整合優化，必須從數據庫開始，阜陽市水資源取水實時監測與管理系統預采用的是Oracle 大型數據庫。

（4）規范與標準要實現系統有效的整合，需采用一致的數據信息編碼、數據信息標準，從而達到數據傳輸與標準轉換的目標，只有采用統一標準的數據信息編碼，數據信息才能夠高效率地進行傳輸，才能完成比較協調完整的系統整合，最終實現系統的統一，滿足水資源管理業務需求。

4 結論

本文立足于實際，根據用戶需求及相關水利管理部門對水資源實時監測系統的建設要求，建設了阜陽市水資源實時監測系統。阜陽市水資源實時監測系統通過實時掌握取水監測站點實時水量信息，動態掌握轄區水資源及其開發利用基本信息，及時發現問題，有利于“三條紅線”考核指標的完成。阜陽市水資源實時監測系統的建成，將進一步提高全市水資源管理科學化、精細化和實時化，全面提高基層水利部門工作效率