水质监控预警相关课题研究进展

◎ 住房和城乡建设部信息中心 杨柳忠 黄 健 黄金桃

1 立项背景

随着我国工业化、城镇化进程的加快，我国水环境及城市饮用水源污染状况日益严重，突发性水源污染事故频频发生，保障饮用水水质安全已经成为各级政府管理部门的重点工作之一。为了实现将水质安全的控制前移，达到预防、化解风险，减少损失的目的，必须实施从水源到制水、配水等各个供水环节的全流程监测与预警，加强全方位管理，即建立城市供水水质监控预警系统。

根据国家加强饮用水安全保障工作的行业管理需求和科技攻关需求，国家启动了《水体污染控制与治理科技重大专项》（以下简称水专项）的研究和示范建设工作。《饮用水安全保障技术研究与示范主题》（以下简称饮用水主题）是水专项的6个主题之一，由住房和城乡建设部牵头组织实施，其中《饮用水水质监控预警及应急技术研究与示范》（以下简称监控预警项目）是饮用水主题8个项目之一。中国城市规划设计研究院、住房和城乡建设部信息中心、浙江大学分别承担了监控预警项目的《国家、省、市三级水质监控网络构建关键技术研究与示范》、《水质信息管理系统及可视化平台关键技术研究与示范》、《水质安全评价及预警关键技术研发与应用示范》等三个紧密联系课题的研究工作，总体目标是通过课题研究和成果集成，为在全国建成国家、省、市三级城市供水水质监控预警及应急支持平台提供技术支撑和示范。

2 研究进展

2.1 监控预警项目三个相关课题概述

（1）国家、省、市三级水质监控网络构建关键技术研究与示范课题

本课题研究内容是提出构建分布式、网络化、多信源的国家、省、市三级饮用水水质监控网络的构建技术标准、运行管理技术规程和构建技术方案，并建成示范工程。分为四个子课题：在线监测信息采集与传输关键技术研究；实验室检测数据可定制自动导出导入关键技术研究；应急监测数据采集与传输关键技术研究；三级水质监控中心通讯平台构建关键技术研究。本课题由中国城市规划设计研究院（住房和城乡建设部城市供水水质监测中心）牵头研究。

（2）水质信息管理系统及可视化平台关键技术研究与示范课题

本课题重点研究多源水质数据的信息编码与交换接口，水质数据的可视化展现与分析评价技术，提出基于水质监控网络的构建分布式、网络化、多信源的国家、省、市三级供水水质监控信息管理系统和可视化平台的技术方案并建成示范工程。并且为本项目水质预警、应急、督察等课题提供水质基础数据和可视化组件。共划分为三个子课题进行研究：水质信息管理系统与可视化平台结构的优化方法研究；水质信息管理系统与可视化平台建设的关键技术研究；水质信息管理系统与可视化平台功能研发。本课题由住房和城乡建设部信息中心牵头研究。

（3）水质安全评价及预警关键技术研发与应用示范课题

本课题利用国家、省、市三级水质监控网络的水质监测数据和其他有关信息，借助水质信息管理系统与可视化平台，研究饮用水水质安全评价方法和预警关键技术，构建水质安全评价和预警系统，并进行示范应用。分为五个子课题：水质安全评价及预警体系关键技术研究、典型渐变性水源水质污染预警专题研究、典型突发性水源水质污染预警专题研究、水处理及管网水质预警专题研究、全流程水质安全预警系统集成和应用示范。本课题由浙江大学牵头研究。

2.2 研究主要进程

2009年初，水专项研究正式启动，三个课题积极行动，组建了各自研究队伍，落实了实施方案，并开展了关键技术研究和应用系统的研发，还进行了调研和系统对接等多项联合工作，取得了阶段性成果。

（1）2009年4月，中国城市规划设计研究院、住房和城乡建设部信息中心、浙江大学共同组成调研小组，对山东省、济南市、杭州市、东莞市等示范地开展了联合调研。

（2）2009年11月，三个课题组联合在济南市开展了深入调研。邀请山东省住房和城乡建设厅、济南市公用事业管理局、济南市供排水监测中心有关领导座谈，结合系统原型进一步提炼用户真实需求。

（3）2010年2月，三个课题组在济南召开会议，与济南地方政府实施的数字市政项目进行对接，供水水质监控预警项目被纳入为数字市政的重要组成部分。

（4）2010年3月，三个课题组在北京召开会议，完善了山东省和济南市实施方案，进一步确定了平台的功能结构、监控预警和应急的工作流程。

（6）2010年4月，在济南通过了山东省和济南市示范建设实施方案，同时初步确定相关课题“十二五”研究内容。

城市供水水质监控预警及应急支持系统功能结构图

（7）2010年5月，三个课题组在北京进行了多次软件对接，解决了各分系统功能集成、用户身份统一认证、数据库整合等问题，实现了基于平台搭建城市供水水质监控预警及应急支持系统的整体框架。

3 水质监控预警系统功能设计

根据三个课题组的共同研究，确定了城市供水水质监控预警及应急支持系统的功能结构，如下图所示：

根据该功能框架，可以实现基础数据与水质数据的采集，实验室检测水质数据和在线监测水质数据的显示和融合，水质数据的评价和预警，应急处理的技术支持，以及水质督察、日常管理等功能。各模块的基本功能描述如下：

（1）首页

将用户关心的信息集中展示在登录后看到的第一个页面，用户可动态调整显示内容。

（2）基础信息

可查看系统管理对象的基础信息，包括城市概况、城市基础信息、企业基础信息、水厂基础信息、供水基础信息和供水动态信息等，基层操作员可动态维护这些基础信息。

（3）水质信息

可查看在线监测、实验室检测、流动监测和其他部门的共享数据；查看在线监测设备的工作状态，并对部分设备进行反控；用曲线、报表等多种形式动态显示在线监测数据，突出显示超标数据；对比展示历史数据、相关数据；自定义查询与统计；对水质数据进行空间分析，以地图的形式来展示结果；按用户需要的格式灵活生成统计报表。基层操作员可以录入实验室检测数据。

(4) 水质预警

针对预警对象的区别，对原水、出厂水、管网水分别进行预警，辅助专业人员对预警事件等级进行判断，并进行对应处置。对事件全过程进行跟踪和监控，并在计算机上实现仿真模拟，模拟水质警情的演化、变迁规律，预测水质变化趋势和受影响区域范围，为水质预警判断提供有效依据。

（5）应急处理

对突发事件的应急处理提供技术支持，包括信息支持、资源支持、方案支持和过程支持等。按照应急预案的处置过程，展示事件情况、供水系统概况，辅助筛选应急专家、应急技术和应急资源，辅助制定应急方案，并加强对应急处理中水质状况的及时跟踪；对事件的处理结果做出总结。

（6）水质督查

展示水质督查的技术规程文档和工作计划；对督察任务进行分解和跟踪，提供督察数据的上报和统计功能；对督察数据进行统计分析。

（7）日常管理

为不同角色用户的日常工作提供支撑。主要是生成和管理用户常用的业务报表；提炼近期水质方面的重要新闻；对未按时上报的实验室数据进行催报；录入公众投诉信息和处置结果。“十二五”期间还将完成水质督察的质控考核、认证管理、标准评估等功能。

（8）资源库

对水质相关的资源信息进行分类管理，包括案例库、应急预案、专家库、技术法规、应急监测、应急处理技术、应急物质等。

（9）系统管理

为系统管理员的工作提供支撑。主要实现系统参数和业务参数设置，用户定义及权限管理；对系统框架中各模块的配置管理；与其他部门的相关信息交换的接口维护等。

4 下一步工作计划

根据目前的研究进展，下一步工作计划如下：

（1）2010年5月，三个课题组赴东莞市开展深入交流，确定东莞的实施方案。

（2）2010年6月-7月，完成杭州的调研，完成平台的开发工作。完成各示范地的相关的建筑工程、设备购置及安装工作。

（3）2010年8月-9月，完成省级、市级两级平台多轮测试，完成软件测试报告、用户操作手册的编写。

（4）2010年8月-11月,完成示范地系统的安装调试与完善。

（5）2010年12月，对各课题进行总结梳理，完成验收所需的各项资料，完成各课题的验收。

5 展望

水质监控预警系统的建立，实现从源头到龙头的全过程水质监控，实现从中央到地方的全覆盖水质分级管理，为各级水质主管部门、供水单位进行饮用水水质的日常管理、科学决策和预警应急提供技术支撑，并为建设国家三级平台起到示范作用，为提升政府监管能力提供技术支撑。

水质监控预警系统的研究和建设过程需要政府的大力支持和各部门之间的相互配合。在“十二五”阶段，监控预警项目将结合目前研究中遗留的问题和新发现的问题，继续进行科技攻关和技术集成，逐步建立健全水质监控网络，建成水质监控业务化平台，提高和完善水质监控系统功能，在平台上实现供水管理业务的集成。