内蒙古乌海市节约用水办公室   

中国专家学者协会 会员    郝银凤

      【摘　要】通过对内蒙古乌海市水资源信息管理系统的设计、配置、功能的研究，浅析了现代水资源信息管理系统在水资源管理中的应用，从而达到现代化手段进行水资源管理的目的。
      【关键词】系统目标  系统构成  系统功能

      一、前言
      水是关系人类生存和社会发展的基本物质，是一种有限的、不可替代的宝贵资源，是实现经济社会可持续发展的重要保证。随着经济社会的发展，水资源管理工作在经历了对水源的分散型管理、供水定向管理阶段之后，目前已进入到一个对水的资源管理和需水定向管理阶段。管理的手段也开始步入行政、经济、法律、科技等手段综合运用的新阶段。 
21世纪是信息时代，随着科学技术的不断进步和自动化程度的日益提高，现代水资源管理技术得到了广泛的应用。但在内蒙古乌海市，由于种种原因，经济还比较落后，科技不甚发达，现代水资源管理技术的应用受到了制约。随着近几年政府对水资源管理的重视，2007年乌海市水政监察支队第一次引进了现代化水资源管理系统，建立了“水资源远程监控管理系统”，经过一年多的运行，已显现出了其优越性，现结合该系统的设计情况对其应用问题作一浅析探讨。

      二、系统目标
      水资源管理的最终目标是努力使有限的水资源创造最大的社会经济效益和最佳生态水环境，也就是以最小的投入满足社会经济发展对水的需求。从可持续发展的角度看，水资源管理要实现四个基本目标：一是建立可靠的水资源供给与高效利用体系；二是建立完善的防洪减灾保障体系；三是建立良好的水生态安全保障体系；四是建立现代化的水资源管理体系。

      三、系统功能
      该系统是基于GPRS技术的远程流量数据采集系统，并结合地理信息平台，具有强大的功能和友好的界面。
      系统主界面可以支持电子地图。
      整个系统由“水资源管理相关基础信息管理系统”、“取水、入河排污口设置管理平台”、“取水户实时监控平台”三大部分组成。

      1. 水资源管理相关基础信息管理系统
本功能的设置主要用来查询日常性的文档和基础性的水资源信息。
      2. 取水、入河排污口设置管理平台
      查询：根据所在区域、地理位置、规模及名称等进行组合查询，查询结果可以表格、图片、影像、图形等形式输出，直观且方便。
      统计：对取水量、排污量等进行统计，并可以定制统计作业，基本适应当前主要统计要求。
      制表：自动制作完成日常性的统计汇总表和临时进行一些规范性的表格制作。
      3. 取水户实时监控平台

       取水总量监控：随时掌握取水户当年、当月的取水总量，对全市水资源的取用实现定量管理、实时监控。
       取水异常预警：对取水速率过快、取水总量超标或过低等异常数据进行预警，自动提醒管理人员，便于有目标地进行监督与检查。
      取水量统计分析：自动对取水户各时段的取水总量进行汇总统计。
      4. 技术说明：

 
      数据采集：主动要求及接收市中心转发的数据，处理后存放在硬盘中。
      数据管理：对采集的数据定时保存在数据服务器的标准数据库中，保存时间可设置，如5分钟保存一次，保存时间为3年。
      数据显示：最新收到的数据作为当前值在显示器上显示。
      数据查询：系统具有完善的查询功能，可按多种方式进行查询，查询数量和格式可自定义。
      按时间查询：可对每个采集点数据按月、日和小时进行查询。
查询的数据可采用表格、曲线、直方图、饼图等方式显示，查询结果可打印。
      报表管理：自动生成小时报表、日报表和月报表及用户所需的各类自定义报表。
      报警功能：对现场取水异常情况进行实时报警，报警数据保存在数据库中，并生成报表供随时查询和打印。
      数据设置和控制管理功能：各采集终端的数据发送时间间隔、保存时间间隔等可通过管理主机进行设置。
      WEB服务功能：支持WEB功能，各查询工作站不需要安装组态软件，通过浏览器即可查询各数据及图表。
      监察对象属性管理：系统支持对监察对象属性的管理，包括：单位名称，地址，行业，耗水级别，规模，节水措施，联系人，电话等。监察对象可以全部在地图上显示，直观形象。

      四、系统构成
      1. 系统组成
      信息管理中心设在市水政监察部门。系统实现以下功能：接收、显示GPRS远传回来的各类水资源基础数据，并自动生成数据库，保存远程发回的数据。自动生成日、月、年报表，能进行自由时段的数据统计分析。可以实时采集或定时采集各采集点的数据，定时采集时间可通过系统管理服务器任意设置。对采集的数据要求与现场数据完全一致，可替代人工巡回抄表。对采集的数据建立数据库长期保存，定期对备份数据进行刻录。
      信息管理（监控）中心的组成如下图：

      物理逻辑结构由现场采集控制系统、市水资源监察中心、社会公众服务系统组成。
现场采集控制系统负责采集地下水、地表水、供排水的水位、流量、水质等实时数据；采集取水设备、供排水管网等的运行参数；监督控制调度取水；并进行现场存储自计，按照中心的控制命令执行远程数据上报、远程控制设备运行。由一次流量仪表，GPRS(或CDMA)模块，数据采集及控制卡和电源组成。
    监察中心：远程接受采集现场控制的实时数据、报警数据、设备运行数据；远程配置现场控制的采集、控制、报警模式；远程操作现场控制器执行启停水泵、阀门、报警、充值等动作；运行水资源管理与决策支持系统，为市水利部门提供水资源的预测预报、水资源优化配置管理、取水用水节水管理、水资源实时调度管理，为社会公众及取用户提供取水用水服务系统。由显示终端计算机，服务器，GPRS(或CDMA)模块和电源组成。
2. 水资源实时监控与管理应用系统层次架构

      信息采集传输层：现场控制采集存储实时和历史数据通过 GPRS 网络及标准化的水资源采集控制的通讯协议与中心的数据存储系统进行数据通讯。
数据存储层：数据存储层负责将现场控制的传回的数据进行整理、过滤、转换然后进行存储；负责接受应用集成层的数据访问控制。
应用集成层：应用集成层对数据存储层进行数据访问控制，并按照应用层的要求将数据在应用层与存储层之间进行传输、处理、分析、为应用层的各个管理模块提供数据的输出和输入。
      应用层：应用层接受用户透过用户界面层的交互应用指令，调用自己的业务处理模块通过应用集成平台完成用户请求返回运行结果。
用户界面层：实现人机交互，实现用户功能请求，执行用户服务。
      3. 数据采集传输单元
      由于系统所管辖的自备井监测点都比较分散，所要传输的数据量很小，因此使用移动数据专网模式，短信通道作为备用通道，移动公司建立一个专网，提供一个APN接入点名称，为自备井监控中心使用的GPRS设备和前端每个自备井测控设备所使用的SIM卡分别绑定一个IP地址。这样自备井监控中心的GPRS和前端每个自备井测控设备就可以通过移动公司提供专网传输数据。
      数据采集单元设计方案框图如图所示：

      五、 结束语
      “水资源远程监控管理系统” 设计理念符合现代水资源信息技术发展趋势，其采用了国际通用标准，系统配置合理，功能完备，使我们在水资源管理中能更加直观、及时地掌握取水口的取水状况，通过监测、分析、调度、管理、通信等管理手段的综合运用，实现对整个取水系统的在线监控以及对每个取水计量单元的即时管理，是实现水利资源合理分配、计划用水、节约用水管理和考核的必要条件，同时，也是依法征收水资源费，水利工程费用的可靠依据。我们在工作中不仅仅只关心单个计量设施的精度和技术指标，还将更加关心整个乌海市取水计量设施的系统化运行与标准化管理，制定用水计划，优化配水方案，以促进乌海市水资源的高效利用和节约用水，最终达到水资源的合理调度、优化利用。因此，建设水资源远程监控管理系统对我市提高水资源管理的科学性和合理性具有重要意义。▲

参考文献：[1]周元兴.《电工与电子技术A（Ⅰ、Ⅱ）》.机械工业出版社，2008（4）