河南省水源地监测管理信息系统的开发与应用

韩枫王威魏磊崔晨

河南省水源地监测管理信息系统的开发与应用

韩枫王威魏磊崔晨

按照饮用水水源地安全保障达标建设的总体目标要求,水源地应具备水量、水质、水位、流速等水文水资源监测信息采集、传输和分析处理能力。为构建河南省水源地安全保障体系，选取郑州邙山及尖岗水库水源地为建设示范试点，依托现有的水质信息数据，结合水质自动监测技术，设计开发水源地管理信息系统。

一、开发目标

实现水源地基本信息管理，水源地范围内水质监测点和排污口的实时监控，水源地水质信息的实时采集与分析，水质污染预警及应急预案管理，监测数据统计分析并生成相关报表，预留水源地视频监控接口。

二、总体设计

1.硬件环境

配置服务器一台，要求4核英特尔至强处理器，16G内存，256GB SCSI硬盘。

2.软件环境

系统设计严格按照国家水资源监控管理信息平台的相关技术规范执行，采用B/S多层体系结构。服务器端操作系统采用Windows Server 2008，数据库软件采用SQLServer2012，GIS平台目前使用Google地图；客户端使用通用浏览器访问。

3.软件系统框架设计

系统框架设计遵循J2EE标准规范，采用B/S多层体系结构，系统分为用户层、Web层、业务层和数据层。

用户层即用户界面，是系统程序逻辑入口点，在基于Web的J2EE客户层应用中，用户在客户端启动浏览器后，从Web服务器中下载Web层中的静态HTML页面或由JSP或Servlet动态生成的HTML页面，用户层使用的技术主要有 Javascript、HTML、XML、JavaApplet等。

Web层即Web服务层，在J2EE规范定义的Web服务层由JSP页面、Servlets等构成，这些基本元素在组装过程中通过打包来创建Web组件。运行在Web层中的Web组件依赖Web容器来支持诸如响应客户请求以及查询EJB组件等功能。

业务层主要起到对各类原始数据进行业务处理，是系统中业务逻辑的核心所在。通过业务层对系统中各类数据运算、逻辑运算进行封装，使得系统的耦合度降低，进而提高系统在不同环境中的复用程度。业务逻辑是否合理，数据计算是否准确，与此部分密切相关。

数据层包括数据访问层和数据存储层。数据访问层主要用来为业务规则层提供其运算所必须的各类水质数据，包括从自动监测站采集的数据和导入的各种历史数据。设置独立的数据访问层，为不同数据库间的移植工作提供了便利。数据存储层是整个系统的基础，其作用主要是为业务规则层提供各类数据的实体，以方便业务规则层进行各类业务数据的计算。

三、主要功能

1.基本信息管理

实现所有水源地行政管理、水质监测点、RTU、检测仪器、排污口基本信息的添加、修改、删除、查看和搜索功能。各类基本信息可以在基础地图上得以显示，搜索条件可以单一或是模糊搜索等，搜索结果可以导出Excel文件。

2.水质监测数据采集

水质监测数据采集使用水资源监测数据交换平台中现有的数据通讯网关子系统，这样既可以减小服务器负荷，节省经济投入；也有科学完成的数据采集方式和监测点建设方案。数据通讯网关子系统是完全按照《水资源监控管理系统数据传输规约（SL427-2008）》和《河南省水资源监控系统数据传输规约补充说明》设计。

3.水质智能分析

用户可以设置水源地水质中污染物超标范围，系统可以根据监测点水质监测数据与这一范围进行智能分析对比，如果超出这一范围，系统会进行预警提示，并且在地图上把监测点的图标设置成报警状态；系统还可以根据水质污染的程度，推荐启动相应等级的预案。水质预警按等级划分，每个等级按照不同的阈值给出，可以综合考虑不同水源地水质状况、水质标准、水处理要求自由设定。

4.污染趋势分析

当水质监测点监测到水源地水质受到污染后，系统会自动启动污染趋势分析模型，实时监控污染物成分，根据污染趋势分析模型预测出一定时间后，污染水域的范围，并用颜色或虚线在地图上标示出水库或河流（管道）已经被污染的部分，从而及时判断污染范围和预警时间。

5.视频监控管理

按照相关规范预留视频监控接口，为以后水源地安装视频监控系统提供支持，该功能模块可以实现实时监控、远程拍照、视频录制、视频回放等功能。

6.数据服务

该功能模块可以实时监控水质监测点的最近一次监测并上报的数据，并进行预警分析，可以实现对水质监测历史数据的管理，提供查看、搜索、手工添加、修改历史数据和通过标准格式的文件导入历史数据，方便用户查看管理。同时系统提供了多种报表统计和图表分析功能，生成的报表和图表都可以进行导出和打印，具体报表的种类和内容，可以根据工作需要进行具体实现。

7.系统管理

系统用户及权限管理主要实现了对本水资源系统用户的添加、角色分配以及权限管理的功能。不同用户登录到系统具有不同的权限操作，管理员具有最高权限。

四、系统建设体会及展望

该系统自动化程度较高，直观的网页操作界面操作简单，易于管理。规范的表格设计和直观的图标统计大大减轻了工作人员的负担，提高了数据分析处理的时效性和准确性。该信息管理系统的建设，实现了水质自动监测站、视频监控等硬件设施与管理信息系统的软件平台的整合，实现了水质自动监测数据和人工监测数据以及历史数据的整合。实现了集中供水水源地的自动监测、应急响应和监督管理的信息化和一体化。有效提高了水源地监督管理的效率，大大提高了水行政主管部门决策的科学性和准确性。

系统建立了水质污染应急响应机制，通过不同的污染等级给出不同的预警等级，配合相应的应急预案，可有效处置突发性水污染事件。

系统应用软件采用结构和程序模块化构造，以参数化方式系统地管理软件平台，系统地管理并配置应用软件，使得系统拥有较强的扩展性和可维护性。

受人员、资金以及应用实践过少等因素的限制，目前系统还存在较多的问题，例如水源地突发污染应急预案尚不完善，污染趋势分析模型单一，系统报表统计功能较为简单等问题。随着应用的不断深入和硬件设备的不断扩充，未来系统功能将不断扩充和完善

（作者单位：河南省水文水资源局450004）