基于河长制的水环境综合平台的设计与实现

程亚+黄丽萍+张明翔+赵贤林

摘要：该文结合水环境管理工作中的实际问题，针对河长制管理水资源的工作中出现的人员组织不清晰、群众参与和政府宣传不深入、信息溯源困难等问题，以河长制为核心，以多种数据资源为基础，结合GIS技术、Web技术、移动互联技术等信息技术，提出基于河长制的水环境综合平台。该系统平台解决了人员分层级分组织管理、河道巡查和设备巡查、事件处理、数据溯源、监测预警等问题，为河长制管理水环境资源提供了解决方案。

关键词：河长制；水环境；组织架构；数据溯源；管理系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）26-0076-03

Abstract： In this paper， combined with the actual problems of management for the water environment， the organization structure management of water resources in river chief system in the work is not clear， public participation and government propaganda is not in-depth， information traceability is difficult， etc. To solve these problems， a comprehensive platform of water environment Based on river chief system is proposed. The system combines with GIS technology， Web technology， mobile Internet technology and other information technologies， focusing on the river chief system and basing on the various data resources. This platform solves the problems of organization structure management， river patrol and equipment inspection， event processing， data traceability， monitoring and early warning， etc.， that provides a solution for river chief management of water environment resources.

Key words： river chief system； water environment； organization structure； data traceability； management system

水环境状态关系人们日常的生产生活，水环境的管理一直是全世界关心的问题[1]。我国在严峻的水污染情势下提出了以“河长制”为核心的水环境行政新模式，在江苏省无锡市首先试用并取得了很好的成果，由此在全国推广开来[2-3]。

但水环境监测管理对象复杂、信息量大、范围广泛、任务繁琐，需要多部门的协调，涉及到各种任务的调度和应急事件处理等问题。这些问题都严重地影响到了水环境的管理和“河长制”的整体效益。因此，必须采用科技的手段，对资源进行统一地管理和调度。

传统的水环境信息系統主要用于水资源的监测、分析和预警[4，5]。有些根据实际应用场景，提出了针对某个地区的水环境管理系统，加入了本地区的政府工作流[6]。而实际中，水环境的监测需要设备支持，设备的状态也需要被关注；“河长制”工作中，处于不同层级的“河长”工作内容不同；处于同一层级中，不同部门之间的关系也不尽相同；同时，根据国务院发布的《水污染防治行动计划》[7]中的要求，水资源的管理还需要群众的广泛参与，政府需要进行水环境知识的宣传等等。

本文根据多项国家法律法规和相关政策和水环境管理在实际中遇到的问题，提出了基于河长制的水环境综合平台，能有效地解决从水环境信息的采集、分析、预警到政府的管理中所出现的数据不一致、分管不清晰等情况。

1 系统设计

1.1 需求分析

本平台以“河长制”为核心，以“水十条”为准则。根据中共中央办公厅和国务院办公厅发布的《关于全面推行河长制的意见》、多个省市关于推进河长制的工作方案、工作意见，和《中华人民共和国河道管理条例》中的相关规定，以及“水十条”中的相关意见，基于河长制的水环境综合平台的主要功能需求如下：

1） 数据监测和分析。平台从监测站点采集各项水质监测数据和设备状态数据，通过分析统计对比等方式展现在平台中，并支持数据查询。

2） 分层级、分部门的组织结构，可自定义各个部门的权限。该平台的用户可能有政府人员、普通群众和设备维护人员等，其中政府人员又分为省市区以及不同的部门，以及不同级别的河长。每个部门，以及普通群众、设备维护人员的权限各不相同：在平台中能浏览的信息不同、可以进行的操作不同。

3） 知识库。知识库内容包括法律法规、环境标准、新闻公告、政策、案例等。主要是各种图文结合的文章，支持关键词搜索。政府可以通过发布内容对环境知识进行宣传。

4） 巡检。包括环境巡检和设备巡检，巡检人员拍照上传巡检结果，需添加文字和位置等信息。

5） 事件处理。包括应急事件和群众举报。群众举报和应急事件提交时需描述事件详细情况，发生的时间地点等，提交之后的事件由系统中相关人员进行指派，被指派的人员需要处理事件，并及时更新事件处理情况。群众可以通过举报参与到水环境的治理工作中来。endprint

6） 考核。考核主要形式为上级考核下级，考核的内容可自定义，以系统日志的分析结果作为参考，上级人员可为下级人员进行打分。

7） 系统日志。主要用于记录系统中所有人员，包括政府人员、普通群众、设备维护人员、系统管理员的各种行为和数据流向，可进行筛选和统计。

1.2 系统架构

河长制是一种创新的政府工作形式，根据1.1对平台的需求分析，平台以工作管理为主，以各种输入数据作为工作内容和方向的参考。因此自顶向下进行设计，平台可分为应用层、服务层、存储层和采集层。同时，安全策略和标准体系始终存在于系统的各个层级，系统的架构图如图1所示。

应用层：采用B/S结构，基于WebGIS 技术的网络浏览器应用模式和可视化多层次的图形操作界面，为河长制的管理工作提供信息汇总、分析、决策和处理等功能。

支撑层：为应用层的实现提供数据的预处理和软件支撑。

数据层：用于存储系统获取到的数据，主要包括关系数据库、多媒体数据库、文件数据库等。

采集层：负责系统数据的采集工作，包括通过智能终端采集的巡检信息、应急事件、群众举报、实时监控信息和其他信息的采集。

平台操作系统采用Windows Server 2008，开发平台采用Eclipse Neon.3 Release （4.6.3）， 数据库选用MySQL7，系统框架用Spring MVC，移动端操作系统为Android2.1以上和IOS6.0。

1.3 核心功能设计

本系统以用户及其组织架构和权限为核心，通过日志记录用户行为和数据流向，如图2所示。

1） 用户权限中心。

用户权限中心包括系统用户管理、分组管理、权限管理，只有系统管理员有权限操作这部分内容。

信息管理部分用于管理平台中所有用户的信息。系统所有用户以列表的形式展示给系统管理员，管理员可添加、删除、修改用户信息。

分组管理用于对系统用户进行分组、群组分层级，以树形结构展示，管理员可以点击某个树节点（即一个分组）进行修改和删除，也可以在该分组下再建立一个子分组。分组可以是一个部门，也可以是一个有某种职能的群体。分组之间的上下级关系即能反应实际工作的组织结构。一个用户可以属于多个分组。

权限管理用于对各个分组分配权限，组内人员的权限即为群组权限的合集。

2） 河道监测。河道监测包括数据采集、数据统计和预警。

数据采集部分需要采集各个站点的设备状态数据和水质监测数据，存储在数据库中；

数据统计部分根据采集到的数据，首先进行数据清洗，去除无效数据，然后按照时间、站点、监测因子等不同字段进行统计、排序、计算均值、最值，同时对比相关标准找出超出标准的值，以图表的形式展出。

预警部分以GIS地图为基础，在地图上显示需要将超出标准值的站点数据作为应急事件及时通知给相关人员去处理。

3） 内容管理。

内容管理模块是知识库的部分，包括，系统从扩展性的角度考虑，主要从三个方面获取数据——后台编辑上传文档、批量上传、互联网抓取，并显示给用户。

系统提供一个可编辑文档的界面，用户可对文档中的文字、段落、字体等进行编辑，可对文档进行分类，以便展示在不同的模块中；系统提供一个上传文件的入口，用户对需要上传的文件进行打包以及选择上传的文档所属的分类，上传完成之后，系统自动解压打包文件，对于符合条件的文件进行分类入库处理，不符合的文件直接删除，并记录日志；用户配置关键词、网址和内容所属分类，系统周期性的从指定的网站中获取相关的文章，并抓取入库。

4） 巡检。

巡检分为日常河道巡检和设备巡检，系统根据登录用户的身份，判断用户的权限中是否有日常河道巡检或设备巡检。如果有，则巡检周期固定，每次巡检需上传巡检图片、相关说明文字、巡检地点（可通过定位获取），系统自动获取上传者信息和上传日期。系统计算巡检周期的频率，将巡检结果作为考核的一部分。

5） 事件处理。

水环境管理中的事件分为上报事件和群众举报事件，上报事件由管理员或相关人员发起，提交事件发生的具体时间、地点、和事件详细描述，系统自动获取提交的用户信息和提交的时间，然后由发起人指派给处理事件的人，要求其处理，处理事件的人员根据事件处理进度，更新相应的进度。

群众举报事件由群众用户发起，需提交事件发生的时间、地点、详情以及相关图片，系统自动带入群众用户的信息和提交的时间，然后由举报事件的专门处理人员先进行筛选，确认事件的真实性和严重性，接着即可指派给相关人员进行处理，处理事件的人员根据事件处理进度，更新相应的进度。

系统可自定义统计各类事件以及事件发起人、处理人等情况。

6） 日志。

日志子系统用于记录登录到系统中所有数据的流向和所有用户的行为，例如数据入库、提交事件、修改权限、提交巡检等等。系统记录这些行为以及行為发生的时间和行为发生前相关数据的状态，并对其进行分类处理。在考核的时候，系统统计各类行为，形成报表提供给考核人员作为参考；在数据溯源的时候作为数据变迁的依据；在数据恢复的时候可为数据恢复提供一定的支撑。

7） 考核。

考核模块可用于结算系统中各用户的工作情况，考核项可由管理员给出。考核时，系统统计出该用户的各项行为，给出行为清单，供考核者参考；考核者根据实际情况及行为清单，给被考核者打分。考核者身份可通过用户权限中心进行配置。

2 系统实现

根据第一章对系统平台的需求分析与设计，本系统以Web技术为技术，结合ajax技术、socket通信技术等，充分利用各方面数据——监测数据、上传数据、提交数据、抓取数据、系统数据等，通过分配、统计、计算等方式，为系统用户提供了工作所需的多项需求，建立了基于河长制的水环境综合平台。平台分为PC端和手机端，PC端涵盖系统所有的功能，根据登录用户显示其权限范围内的功能。手机端主要为河道监测、巡检、事件处理、知识库等功能，需要用户登录后，根据用户的权限进行查看和操作。

3 结束语

水环境管理涉及的范围非常广泛，本文结合实际工作情况，以河长制为核心背景，以多项输入数据为基础，实现了一个基于河长制的水环境综合平台，主要解决了河长制工作中人员组织管理的问题、人员工作考核的问题、环境事件处理的问题、群众参与问题以及政府工作中的相关问题。但本文中水质数据的监测分析和预警还较为粗糙，结合现有的大数据相关技术，该系统还可以在预警评价等方面做更为深入的研究和完善。

参考文献：

[1] Shouping Zhang， Xiaokang Xin. Pollutant Source Identification Model for Water Pollution Incidents in Small Straight Rivers Based on Genetic Algorithm[J]. Applied Water Science， 2016（1）：1-9.

[2] 百度词条： 河长制[EB/OL].https：//baike.baidu.com/item/%E6%B2%B3%E9%95%BF%E5%88%B6/5983406？fr=aladdin#9.

[3] 中共中央办公厅， 国务院办公厅. 关于全面推行河长制的意见[Z]. 2016.

[4] 万鲁河， 卢廷玉， 张羽威， 等. 基于WebGIS与云计算的水环境管理系统研究[J].测绘与空间地理信息，2015， 38（3）：13-14， 17.

[5] 林巧莺， 李子蓉. 流域水环境管理系统设计及其原型实现[J].水能源科学， 2015， 33（11）：159-163.

[6] 廖国威， 谢林伸. 基于GIS和Flex的水环境管理系统设计与实现[J].地理空间信息， 2015（6）：93-95， 99.

[7] 国务院. 水污染防治行动计划（国发[2015]17号）[Z]. 2015.endprint