關(guān)于阜陽市水資源取水監(jiān)管能力提升建設(shè)的探討

一、基本情況

阜陽城坐落在潁、泉河交匯處，年水資源總量約35.64億立方米，其中地表水源量21.05億立方米，地下水資源量19.93億立方米，重復(fù)計(jì)算水量5.34億立方米，人均占有量約400立方米，為全省人均占有量的三分之一，全國人均占有量的五分之一。長期以來，阜陽市城區(qū)工業(yè)用水和居民生活用水都以開采中深層地下水為主，日開采量10萬立方米左右，是允許開采量6.8萬立方米的1.5倍。由于長期超量開采中深層地下水，形成了以阜陽城區(qū)為中心達(dá)1200平方千米的水位降落漏斗區(qū)，地面沉降范圍超過410平方千米，最大地面沉降量達(dá)1508毫米。因此，加強(qiáng)阜陽市水資源監(jiān)管能力建設(shè)刻不容緩。

2013年實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度以來，全省范圍內(nèi)不斷加強(qiáng)水資源監(jiān)控能力提升建設(shè)，而加強(qiáng)水資源計(jì)量監(jiān)控設(shè)施建設(shè)，實(shí)時(shí)掌握來水、取水、用水和排水動(dòng)態(tài)，保證第一手信息的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和精細(xì)化，是阜陽市最嚴(yán)格水資源管理的基礎(chǔ)和技術(shù)保障?；诟骷?jí)水資源建設(shè)要求，將阜陽市境內(nèi)地表水年取水量在100萬立方米以上或地下水年取水量在30萬立方米以上的取用水戶納入省級(jí)建設(shè)范疇；阜陽市境內(nèi)地表水年取水量在50立方米以上或地下水年取水量在15萬立方米以上的取用水戶納入市級(jí)建設(shè)范疇。目前，依托安徽省水資源取用水國控監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，阜陽市已初步實(shí)現(xiàn)對全市境內(nèi)4處國控取水戶取水點(diǎn)及150余處城區(qū)水資源非農(nóng)業(yè)取水點(diǎn)建設(shè)。為全市各級(jí)水資源管理部門實(shí)時(shí)掌握市轄區(qū)內(nèi)重要取水戶的取水動(dòng)態(tài)，進(jìn)一步加強(qiáng)水資源管理提供了基礎(chǔ)資料和技術(shù)支撐，取得了較好的效果。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)全市水資源監(jiān)控能力建設(shè)和拓展取水戶取水在線監(jiān)測的范圍，擬在已建監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展建設(shè)范圍，在地域上拓展為全市各縣區(qū)，規(guī)模上拓展至地表水年取水量在10 萬立方米以上或地下水年取水量在5萬立方米以上的取用水戶，建設(shè)完成后，將為水資源開采特別是地下水開采監(jiān)管提供依據(jù)。

二、建設(shè)思路

阜陽市水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控建設(shè)遵循“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、資源共享、城鄉(xiāng)結(jié)合、分布實(shí)施”的建設(shè)思路。按照國家技術(shù)規(guī)范和省級(jí)水資源監(jiān)控建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保障新建系統(tǒng)與已建系統(tǒng)的兼容性；充分利用前期項(xiàng)目已建的平臺(tái)軟硬件資源及取水戶已建的計(jì)量設(shè)備資源，在已有建設(shè)基礎(chǔ)上拓展創(chuàng)新，避免重復(fù)建設(shè)；在開展城市水資源取水監(jiān)測的基礎(chǔ)上，開展農(nóng)村取用水大戶監(jiān)測，保障監(jiān)測的全面性；優(yōu)先建設(shè)省管和市管重點(diǎn)取用水戶在線監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)“邊建邊用”，確保系統(tǒng)發(fā)揮效益。

三、建設(shè)技術(shù)路線

在省級(jí)方案的統(tǒng)一技術(shù)要求下，利用已建的阜陽市水資源取用水監(jiān)測平臺(tái)，在全省水資源監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下開展阜陽市水資源取水監(jiān)控建設(shè)。系統(tǒng)主要由信息采集、傳輸網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用以及應(yīng)用交互五個(gè)層面和信息安全體系構(gòu)成，組網(wǎng)方式為星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)方案采用“一點(diǎn)雙發(fā)”的方式，即監(jiān)測點(diǎn)傳輸系統(tǒng)同步向省監(jiān)測中心和市監(jiān)測中心發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)共享的方式從省水利廳監(jiān)控平臺(tái)共享至水利部，實(shí)現(xiàn)三級(jí)貫通。縣級(jí)水行政部門通過授權(quán)訪問的方式訪問各自轄區(qū)內(nèi)取水計(jì)量情況。阜陽市水資源取水監(jiān)測技術(shù)框架示意圖見圖1。

1.信息采集

信息采集主要完成對各取水點(diǎn)的實(shí)時(shí)取水量、點(diǎn)下信息采集。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，并且有效避免數(shù)據(jù)傳輸過程中的擁堵現(xiàn)象，實(shí)時(shí)監(jiān)測信息的采集主要采取定時(shí)召測的方式。監(jiān)測中心服務(wù)器通過GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，采集頻次按1小時(shí)間隔定時(shí)輪詢的機(jī)制完成對各個(gè)取水點(diǎn)實(shí)時(shí)取水量信息的召測工作。監(jiān)測點(diǎn)同時(shí)支持短信模式，可以接受短信激活，向監(jiān)測中心主動(dòng)上報(bào)實(shí)時(shí)取水?dāng)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

2.傳輸網(wǎng)絡(luò)

由于該項(xiàng)目建設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)主要為取水監(jiān)測點(diǎn)取水量及取水點(diǎn)水位數(shù)據(jù)，傳輸?shù)男畔⒘髁勘容^小，因此優(yōu)先選擇公共移動(dòng)通信GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸并以GSM-SMS作為備用信道。GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的組建采用“公網(wǎng)專線”的方式來實(shí)現(xiàn)，將采集到的數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸至監(jiān)測中心服務(wù)器。各級(jí)水資源監(jiān)測平臺(tái)可通過已建防汛抗旱骨干數(shù)據(jù)專網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享與交換。

3.存儲(chǔ)管理

利用已建的阜陽市水資源監(jiān)控中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)接收各取水戶現(xiàn)場采集傳來的實(shí)時(shí)取水量信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理平臺(tái)負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份設(shè)備、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)管理和安全管理，并為存儲(chǔ)體系提供備份與恢復(fù)策略，保證數(shù)據(jù)的安全。為保證水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性、安全性的需求，并考慮水資源管理單位的業(yè)務(wù)特點(diǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)實(shí)施、投資等因素，建議采用以下系統(tǒng)存儲(chǔ)方案。

（1）存儲(chǔ)方式

遵循統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立市級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)、管理本市的水資源取水監(jiān)測數(shù)據(jù)、取水戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及水資源管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需與省級(jí)平臺(tái)保持一致，確保平臺(tái)間數(shù)據(jù)共享。

涉及水利系統(tǒng)其他部門，以及外系統(tǒng)監(jiān)測的涉水信息存儲(chǔ)原則上仍存儲(chǔ)在原有系統(tǒng)中，當(dāng)水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)需要訪問該數(shù)據(jù)的時(shí)候，通過交換服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。水資源監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)加工形成的二次成果，存儲(chǔ)在水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中。

（2）存儲(chǔ)設(shè)備要求

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用雙機(jī)熱備以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和業(yè)務(wù)連續(xù)性。需支持磁盤陣列、磁帶庫等多種存儲(chǔ)備份設(shè)備。在線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用一臺(tái)SAS磁盤存儲(chǔ)設(shè)備，離線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用一臺(tái)SATA磁盤存儲(chǔ)設(shè)備。交換機(jī)作為中間層設(shè)備，采用兩臺(tái)作為冗余雙網(wǎng)配置，任何一臺(tái)故障都不會(huì)影響對磁盤存儲(chǔ)的讀寫。

存儲(chǔ)設(shè)備采用SAN技術(shù)架構(gòu)。為了盡量避免數(shù)據(jù)的丟失和系統(tǒng)故障，保證磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的安全性和可靠性，存儲(chǔ)設(shè)備必須系統(tǒng)無單點(diǎn)故障，確保不間斷的業(yè)務(wù)運(yùn)行；同時(shí)，為滿足應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展和數(shù)據(jù)容量的增長，磁盤存儲(chǔ)設(shè)備必須具備良好的擴(kuò)展能力。

（3）省市水資源平臺(tái)數(shù)據(jù)共享

水資源監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容有省級(jí)和地市級(jí)兩類水資源管理信息平臺(tái)，省級(jí)水資源監(jiān)控管理平臺(tái)已經(jīng)建成，阜陽市建成市級(jí)監(jiān)控平臺(tái)后需要提供數(shù)據(jù)訪問API接口，供省級(jí)水資源監(jiān)控系統(tǒng)訪問，實(shí)現(xiàn)與省級(jí)系統(tǒng)平臺(tái)的兼容，最終要實(shí)現(xiàn)省市兩級(jí)平臺(tái)信息的資源整合，互聯(lián)互通、信息共享利用。新建阜陽市水資源信息監(jiān)測系統(tǒng)需利用應(yīng)用支撐軟件，建立數(shù)據(jù)共享交換系統(tǒng)。數(shù)據(jù)交換共享系統(tǒng)為各應(yīng)用系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的API調(diào)用，并通過消息中間件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

4.業(yè)務(wù)應(yīng)用

提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，為水資源應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供通用應(yīng)用服務(wù)和集成服務(wù)，為資源整合和信息共享提供運(yùn)行平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)水資源信息各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用管理、信息發(fā)布以及應(yīng)用交互功能。

為了方便部署、運(yùn)行和管理整個(gè)水資源監(jiān)控系統(tǒng)，需要在各類商業(yè)應(yīng)用支撐軟件的基礎(chǔ)上構(gòu)建水資源監(jiān)控業(yè)務(wù)功能組件，分別處理水資源監(jiān)控管理的各項(xiàng)業(yè)務(wù)。水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測信息管理、水資源業(yè)務(wù)信息管理、應(yīng)用交互及信息發(fā)布管理以及水資源監(jiān)控后臺(tái)管理這四大業(yè)務(wù)功能組件根據(jù)水資源監(jiān)控的主要業(yè)務(wù)需求而建立，共同構(gòu)成了水資源監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

（1）水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測信息管理

水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測信息管理應(yīng)用提供了各個(gè)取水點(diǎn)取水量信息的動(dòng)態(tài)在線監(jiān)測、監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能，可以瀏覽各取水點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測取水信息和查詢歷史取水量統(tǒng)計(jì)信息。

（2）水資源業(yè)務(wù)信息管理

水資源業(yè)務(wù)信息管理主要服務(wù)于水資源管理各項(xiàng)日常業(yè)務(wù)處理，包含取水許可管理、水資源費(fèi)征收使用管理、水資源論證管理、計(jì)劃用水與節(jié)水管理、水源地管理、地下水取水工程管理以及統(tǒng)計(jì)管理等領(lǐng)域。

（3）水資源應(yīng)用交互管理

應(yīng)用交互管理實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用的入口統(tǒng)一，提高業(yè)務(wù)人員效率，方便公眾參與水資源監(jiān)督管理，并提供面向水資源管理業(yè)務(wù)人員的水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用門戶和面向社會(huì)公眾的水資源信息服務(wù)門戶。

（4）水資源監(jiān)控后臺(tái)管理

水資源監(jiān)控后臺(tái)管理提供了系統(tǒng)用戶權(quán)限管理、密碼設(shè)置、取水點(diǎn)信息管理、菜單維護(hù)等功能。

5.應(yīng)用交互

阜陽市水資源監(jiān)控平臺(tái)開發(fā)按照“一級(jí)部署、三級(jí)應(yīng)用”的策略，采用權(quán)限分配的方式，平臺(tái)用戶同時(shí)兼顧市級(jí)用戶、縣區(qū)用戶、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及相關(guān)水行政管理單位用戶，針對不同的服務(wù)對象設(shè)置相關(guān)訪問權(quán)限，滿足不同用戶的需求。

四、主要建設(shè)內(nèi)容

1.取水監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)

阜陽市目前雖已完成150余處取水監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)，但監(jiān)測站點(diǎn)主要分布于阜陽市城區(qū)內(nèi)，對于各縣區(qū)及最基層地區(qū)的取水均未監(jiān)測，難以為全市水資源取水、用水總體情況提供監(jiān)管依據(jù)。因此，需要在此基礎(chǔ)上以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，對規(guī)模以上取水點(diǎn)進(jìn)行全面監(jiān)測。

2.地下水監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)

地下水開采管理是阜陽市水資源管理面臨的最嚴(yán)峻問題之一，地下水長期超采嚴(yán)重制約了水資源的可持續(xù)發(fā)展。掌握全市各區(qū)域代表點(diǎn)的地下水位情況是合理規(guī)劃地下水開發(fā)利用，合理分配人民生活、生產(chǎn)用水的必要基礎(chǔ)。因此需在全市人口集中區(qū)、生產(chǎn)集中區(qū)分別選取代表點(diǎn)進(jìn)行地下水位監(jiān)測建設(shè)。

3.水資源監(jiān)管平臺(tái)完善

隨著最嚴(yán)格水資源管理的不斷深化，水資源管理朝著精細(xì)化管理邁進(jìn)，依靠人工管理的模式已無法跟上時(shí)代的需求。依托互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，給水資源管理帶來了先進(jìn)的技術(shù)手段，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，對現(xiàn)有水資源取水管理平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，建立水資源預(yù)警模塊，實(shí)現(xiàn)取水超采預(yù)警、地下水位預(yù)警等，為水資源的管理提供智能決策分析系統(tǒng)。

五、建設(shè)管理

1.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)各取用水戶的月取水量信息、季度取水量信息、年取水量信息，為各級(jí)相關(guān)部門提供取用水量報(bào)表數(shù)據(jù)。

2.系統(tǒng)巡查

定期巡查并統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行狀況，記錄站點(diǎn)故障信息，及時(shí)分析故障原因并對損壞監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)，或反饋給運(yùn)行維護(hù)小組。

3.監(jiān)測設(shè)備維護(hù)

巡查監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維護(hù)監(jiān)測設(shè)備，保證監(jiān)測設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.數(shù)據(jù)核查

定期抽檢抽查用戶的用水量，進(jìn)行行業(yè)比對分析，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)給予處理，保障數(shù)據(jù)的有效性。

六、結(jié)語

隨著阜陽市水資源地下水水位的不斷下降及水污染程度不斷加深，人民生活、生產(chǎn)水平提高與水資源開發(fā)利用之間的矛盾日益凸顯。利用先進(jìn)信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對阜陽市水資源的自動(dòng)監(jiān)管，為最嚴(yán)格水資源管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對促進(jìn)阜陽市人水和諧發(fā)展大有裨益