吉林市城市水资源实时监控与管理系统的规划设计

第０８期（总第３７５期）　［文章编号］１００９—２８４６（２０１３）０８—００５６—０４　吉　林水　利　２０１３年Ｏ８月　吉林市城市水资源实时监控　与管理系统的规划设计　翟天放　．曲（１．吉林省水利科学研究院，吉林长春龙　通化１３４００１）　１３００２２；２．通化市水利局，吉林［摘要】吉林市城市水资源实时监控与管理系统以网络通信技术、地理信息系统、数据库技术、监测技术、相　关数学模型、计算机软件技术等现代化手段为一体．以水资源业务应用为核心的水资源管理系统．形成支撑吉　林市水资源管理体系的工作业务平台和决策支持环境．能够为吉林市水行政主管部门更好地履行水资源管理职　责，实现水资源优化配置、高效利用和科学保护目标提供支撑　［关键词］吉林市；水资源；监控与管理；设计　［中图分类号］ＴＶ　２１３．４　［文献标识码］Ｂ　采用实时监测与人工巡测相结合的方法．对　吉林市主要饮用水水源地、地下水、重要取用水　户、主要排污口等水资源信息进行采集．并将信息　吉林市河流均为松花江水系．第二松花江穿　发送到吉林市水资源监控中心　系统提供人工监　测数据的输入交互界面　对于外部数据通过数据　交换平台获取　城而过．是城区地表水主要输入输出水道。其主要　支流有丰亡牛河、鳌龙河、温德河、团山子河。吉林市　区水资源十分丰富。是我国少有的不缺水城市。水　（２）网络传输功能　系统内部用户通过内网进行数据访问及业务　资源包括地表水、地下水、入境水资源，合计水资　源总量１４３．９７亿ｍ，．多年平均当地水资源总量为　８．４亿ｍ３。入境水量为１３５．２２亿ｍ３。　吉林市是吉林省重要工业城市　工业用水需　处理。系统外部用户利用Ｉｎｔｅｍｅｔ网络。实现信息　查询及发布功能　（３）信息存储与共享交换功能　求大．同时也是农业大市．多个大中型灌区的农业　灌溉用水需求也十分庞大．造成水资源的供需矛　盾。　对水资源管理的各种信息进行监控和接收．　并将信息进行分类处理、存储和管理。该功能是水　资源中心接收和掌握各种信息的关键环节．其最　终目标是实现信息共享　（４）信息维护功能　系统提供各类维护界面．使信息提供者定期　输入最新的水资源信息或各类基础数据。　（５）日常业务信息化及信息查询功能　建立水资源ｆ３常业务的流程化和信息化系统　为控制用水总量．提高用水效率，合理利用现　有水资源．贯彻“最严格的水资源管理制度”．落实　“三条红线”的考核要求．提高吉林市水资源管理　的信息化和现代化水平。着手进行《吉林市城市水　资源实时监控与管理系统》建设十分必要。　２　系统功能　系统主要具备以下功能：　及信息管理系统。同时．提供各种灵活的查询方式　对社会经济、水质、水量、水位、实时监控信息和其　它相关资料进行查询　（６）模拟、分析功能　（１）信息采集功能　【收稿日期】２０１３—０６—２２　［作者简介】翟天放（１９８０一），男，工程师，本科学历，学士学位，现从事水利信息化技术科学研究及技术推广工作。　５６—　一吉林水利　吉林市城市水资源实时监控与管理系统的规划设计　翟天放等　２０１３年Ｏ８月　建立评价、预测预报、调配专业模型，实现水　资源优化配置和地表水地下水联合调度及水质水　挥系统的通信网络．租用一条１０Ｍ光纤电路接人　防汛骨＝１二网『ｆ１与市水利局连接　（２）局域网方案　量评价．包括生成模型　‘算所需要的数据，模型计　算结果的二维、一＿Ｊ维动态　示．存此基础上提供评　占林市水资办局域网络按照网络安伞级别．　什模型和进一步的统计分析等内容．为管理决策　及时提供一系列允进、快速的技术于段和一ｒ具　在　重新进行网络综合布线．实现１人】外网物理隔离。　内网：提供各业务部门内部之Ｉ１ＩＪ的信息传输　数字岛稃模型（ＤＥＭ）和水文地质诟Ｊ查的基础上．　交换，其主要的功能包括：提供水资源应川系统　进行地下水流场二维模拟和分析　（７）预报预警功能　预报预警主要是对水质、水　等异常情况等　进行预报、预警．使Ｉ１ｌ心能够在突发事件发生后，　通过仿真模型模拟各种Ｉ犬ｌ子及其组合在现状或可　能地理与　程条件下的影响范闹和影响强度．预　测其演变规律．利ｊ｛】各类实时监测信息和预报模　型，快速预报突发事件可能到达的量级、影响范　同、轻重程度及发展趋势．同时根据预报指标所达　到的不同级别的警报发布标准．快速确定警报的　发布等级．发布范闹与发布对象．进行警报发布．　预先做好心急准备．减少损欠　（８）水资源应急调度功能　由于水资源管理责任的重大性和调度决策指　挥的复杂性．水资源应急凋度功能是指该系统在　各种专业技术手段的支持下．为决策提供支持的　同时．还可以通过对其它联动子系统的调度．从而　实现对水资源的涮度　３　系统设计　３．１信息采集与传输设计　系统主要『ｆ１数据采集、信息传输和信息管理　服务ｔ部分组成。采集传感器完成水位、水质、水　量信息采集．传输终端单元将模拟数据进行Ａ／Ｄ　转换后．通过ＲＳ２３２或ＲＳ４８５接口与ＤＴＵ相连．　ＤＴＵ内胃嵌入式处理器对数据进行处理、协议封　装后发送到ＧＰＲＳ／ＧＳＭ网络进人中心数据库　采集信息内容主要包括：水位、水量、水质和　视频信息。涉及重点取用水户、地下水、饮用水水　源地和重点监控部位等　通讯方式主要采用ＧＰＲＳ／ＧＳＭ网络传输模　式。　３．２网络设计　（１）广域网方案　吉林市水资办利用现有的吉林省防汛抗旱指　的对内业务服务：接收系统建没的水资源监测远　程在线水质、取水水量、地下水位数据；与市水利　局内部防汛网的连接．进行共享水雨一　隋数据的　交换。　外网：通过互联网的门户网站为社会直接提　供服务．供市水资办对外服务的信息通道．该ｍ口　既是整个＿ｒ作业务人员访问互联网的ｌｔｌ口．也是　社会公众访问市水资办统一开放服务的通道　其　主要的功能是：网上信息发布、网上信息交换、网　上办公服务和“一站式”服务　内网和外网的隔离采朋物理隔离　物理隔离　必须是交换机和终端完伞的物理隔离　３．３水资源综合数据库设计　主要包括：监测数据库、基础数据库、业务数　据库、空间数据库、多媒体与文本数据库和评价与　决策数据库等　数据库的库表结构设计严格按照　冈家标准进行．　３．４应用系统设计　（１）水资源监控与信息服务子系统　系统提供动态水资源信息的监测．水资源信　息输入、维护、检索、输　，及水资源信息的网络发　布功能。系统　信息监测、信息服务、信息发布　个主功能模块组成．．功能模块见下图　图１　水资源监控与信息服务子系统功能模块　（２）水资源业务管理系统　水资源日常工作的信息化流程平台包括取水　管理、用水管理、水资源保护、水资源统计等各项　日常业务。按照取水、取水、用水和水资源保护等　一５７—　吉林水利　吉林市城市水资源实时监控与管理系统的规划设计　翟天放等　２０１３年０８月　业务管理　Ｉ：作划分．水资源业务应用管理若干子　系统，功能模块见下罔。　图２水资源业务应用冒理子系统划分　（３）水资源应急管理系统　应急管理是对吉林市城市供水安全提供应急　服务，是保障城市供水的非工程措施。依据水质和　水量预测做出区域供水状况形式、监测水资源突　发事件，系统通过对区域水资源进行的形势分析．　为水资源基本信息查询、应急预案查询、事件影响　范围、应急指挥的制定、应急响应措施的实施提供　信息服务　应急管理的逻辑如下：　呼　匝　图３水资源应急管理逻辑结构　１）事件相关信息收集：快速获得决策信息的　基础上．全面收集与事件有关的信息，对事态的发　展做　正确的估计和判断．为下步工作奠定基础。　２）启动应急级别：依照水资源应急预案对突　发事件的危害程度、可能的影响范围进行应急响　应的级别启动　３）应急会商：根据应急响应的级别，按照预案　要求召集相关单位和人员组织应急会商．提出事　件处置方案，进行人力、物力、财力的调配。　４）应急方案：由应急会商分析事件形势和提　供现有资源．制定多种可能的方案。并对方案进行　优选　应急方案可能直接来自预案库中的现成预　案．也可能通过适当改编和调整而形成。设计方案　时必须制定多个可行性方案．以便评价和比较，最　终选择一个满意的方案。　５）预案实施：根据会商制定的优选方案，按照　一５８一　预案的要求。成立相应的事件处理各小组．进行事　件处置　６）事后处理：总结事件处理结果．并对事件并　生成方案实施报告，作为历史资料进行存储．作为　对以后类似事件处理的参考　（４）水资源调配决策系统　调配决策支持利用地理信息系统、数据库、ｉ　维可视化等技术手段，通过采集各项水调信息．为　水量调配辅助决策提供多种形式的信息服务．实　现地下水地表水联合水量的调度　子系统集合包　括水资源模拟、水资源配置、水资源评价和水资源　调度４个层次的水资源管理的评价模型　配置模　型和调度模型，结合动态监测数据、业务统计数　据，为决策者提供多角度、可选择的水资源配置、　调度方案和水资源数量质量评价　本子系统的模　型计算结果存人数据库后供其它子系统接人　功　能包括：　①水资源多目标分析：　②水量水质评价与预测：　③水资源调度：　④供需水平衡与预测：　⑤结合社会经济规划、水资源供需要求确定　水资源优化配置方案：　⑥模拟地下水三维可视化．提供决策支持的　三维可视化表现　通过调配决策支持子系统．可以完成水资源　分析、评价、预测、规划、调度的任务。本系统结构　主要采用Ｂ／Ｓ架构进行设计．地理信息系统基于　ＷｅｂＧＩＳ的方式实现　水资源调配决策系统功能设计如下图　系统共分为调配监视、调配业务管理、调配综　合信息服务、水资源评价、水资源预测、水资源调　配和调配模拟仿真７大功能模块　１）调配监视：提供水资源现时水质水量状况　信息。其数据来源为实时监测数据库．调配监测的　内容包括水文信息、地下水水质位、地表水质和用　水监测　２）调配业务管理：包括调配方案编制、调配方　案管理和报表生成。调配方案编制依据调配结果　和调配评价后执行水资源年、月和实时调配方案　的编制　调配方案管理对各编制方案提供查询、浏　览和维护服务。综合调配报表提供调配日报表、旬　报表、月报表和年报表的生成。　吉林水利　吉林市城市水资源实时监控与管理系统的规划设计　翟天放等　２０１３年Ｏ８月　调配综合　信息服务　图５水资源调配子系统功能模块　３）调配综合信息服务：包括基础信息查询、业　务信息查询和统计分析３个子模块　功能是提供　水资源基本信息、水资源特征信息、水资源规划报　告、水源设施及输配水设施基本信息、水资源调配　往来公文信息、用水基本信息等查询和管理服务。　在设计中，依据用户权限限定资料查询的内容。　中心包括机房装修、会商室布置、大屏幕显示　系统、多功能会议系统、消防系统、照明系统、温控　系统和防雷处理等。　４　系统集成　吉林市水资源实时监控与管理系统工程的开　发建设过程中．按照标准规范．统筹规划建设过程　４）水资源评价：包括水资源数量评价、水资源　质量评价及开发利用评价。系统的功能通过评价　模型分析评价区域地表水、地下水（包括可利用水　中的资源，有效地实现业务应用体系、信息资源共　享服务体系、信息采集与传输体系、保障体系之间　的协调一致。使整个系统集成成为有机的整体．实　资源）资源量和质的时空变化规律．进行不同质量　的可利用量分析　系统按流程从评价模型选择到　评价指标、指标权值．提供水资源评价是一系列图　形交互界面　现水资源实时监控与管理系统工程的目标　工程　建设过程中必须要充分利用已有的水利信息化建　设成果，充分整合现有资源。　５）水资源预测：水资源预测包括来水预报结果　接人、各需水单元的需水预测、可用水量计算和水质　预报，系统提供各预测模型的输入输出界面．包括模　型选择、模型数据的读取、模型参数输入和率定。　６）水资源调配：水资源调配包括地表水量调　配、地下水量调配和地表水地下水联合调配。系统　５　结语　吉林市城市水资源实时监控与管理系统建设　是十分必要．系统建设是应对吉林市饯行治水新　思路，履行水行政管理职能，加强水资源管理，实　行最严格的水资源管理制度的关键．提高水资源　配置与调度水平，提升水资源管理能力和水平，加　强水资源节约和保护．提高水资源利用效率和效　益，促进吉林市水资源可持续利用．构建人水和谐　社会。口　提供各模型的输入输出界面，包括模型选择、模型　数据的读取、模型参数输入和率定。　７）调配模拟可视化：系统系统地下水流场和　地下水质的三维可视化模拟．这部分功能通过数　据接口由第三方软件实现　３．５吉林市水资源管理中心设计　一５９—