惠州水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李崇勇

（廣東省水文局惠州水文分局，廣東 惠州 516003）

0 引言

隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，我國逐步進(jìn)入信息化社會(huì)，而物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的出現(xiàn)又引導(dǎo)信息化社會(huì)進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng) +”的跨界融合階段[1]。近年來，國家相繼出臺(tái)了《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng) +”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》等一系列政策，將信息化提升至國家戰(zhàn)略高度。各行各業(yè)以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)進(jìn)行融合創(chuàng)新，進(jìn)入了“互聯(lián)網(wǎng) +”快速發(fā)展時(shí)代。

水文是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性公益事業(yè)，是水利工作的“耳目”“尖兵”和“參謀”，為防汛減災(zāi)、涉水工程建設(shè)、水資源開發(fā)利用、管理和水生態(tài)文明建設(shè)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。水文監(jiān)測是水文的基礎(chǔ)性工作，通過水文站網(wǎng)對(duì)江河、湖泊、渠道、水庫等的水位，流量，泥沙，降水，蒸發(fā)等實(shí)施觀測，并進(jìn)行計(jì)算和分析。當(dāng)下，水文監(jiān)測自動(dòng)化水平較傳統(tǒng)工作模式有了大幅提高，如水位、雨量等均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測，但測驗(yàn)成果校核、分析計(jì)算和部分水文要素的監(jiān)測工作還存在大量手工紙質(zhì)記載，人工計(jì)算及成果錄入等，出錯(cuò)率較高，成果時(shí)效性低，監(jiān)測業(yè)務(wù)融合度不夠，內(nèi)部管理難度大，不能滿足新時(shí)期水文信息化、現(xiàn)代化發(fā)展需求和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水文工作的要求，急需深度融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和水文監(jiān)測業(yè)務(wù)，試點(diǎn)“互聯(lián)網(wǎng) + 水文監(jiān)測”研究[2–3]。據(jù)此，廣東省水文局惠州水文分局主導(dǎo)開發(fā)了水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)。

1 水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)功能需求

1.1 打造水文監(jiān)測在線業(yè)務(wù)流

實(shí)現(xiàn)水位、流量、蒸發(fā)、水準(zhǔn)點(diǎn)、水尺、含氯度、大斷面、泥沙等測驗(yàn)要素在線測驗(yàn)，以及站網(wǎng)信息和測驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施、儀器設(shè)備在線運(yùn)維，測驗(yàn)相關(guān)信息的獲取和錄入、云存儲(chǔ)、預(yù)處理、更新、自動(dòng)計(jì)算、計(jì)算結(jié)果的輸出、結(jié)果的反饋等形成在線閉環(huán)流程。其中站網(wǎng)信息運(yùn)維為在線測驗(yàn)提供初始化條件，設(shè)施設(shè)備運(yùn)維能在線發(fā)起借還、檢定、養(yǎng)護(hù)等業(yè)務(wù)流程，為在線測驗(yàn)提供穩(wěn)定的儀器設(shè)備前置保障。

1.2 打造水文監(jiān)測在線數(shù)據(jù)流

輔助測站、設(shè)施設(shè)備等基礎(chǔ)信息，所有原需手工測記的水文原始數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場無紙化記載和云存儲(chǔ)；通過算法固化、已有水位和雨量等遙測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)同步等，所有需要人工計(jì)算的數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動(dòng)計(jì)算，形成初始成果；經(jīng)在線“四隨”，審核完成最終測驗(yàn)成果；形成連續(xù)、無限、在線循環(huán)、動(dòng)態(tài)的原始測驗(yàn)數(shù)據(jù)，過程數(shù)據(jù)，初始成果和最終成果數(shù)據(jù)流，各流程鏈數(shù)據(jù)均可實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、查詢、展示和共享。

1.3 打造水文監(jiān)測在線管理流

通過以下幾種管理，實(shí)現(xiàn)測驗(yàn)流程精細(xì)化管理和成果質(zhì)量在線管控：1）測站信息一張圖管理。作為其他業(yè)務(wù)流引用測站信息的唯一數(shù)據(jù)源。2）測驗(yàn)任務(wù)智能管理。雨量、水位、流量等自動(dòng)預(yù)警或發(fā)出測驗(yàn)任務(wù)提醒。3）測驗(yàn)設(shè)施設(shè)備管理。實(shí)時(shí)查詢和掌握設(shè)施設(shè)備基本信息、在庫情況、工況等，智能提醒送檢、充電等。4）算法管理。根據(jù)水文學(xué)原理、水文規(guī)范等，規(guī)范和固化測算算法，完全杜絕計(jì)算錯(cuò)誤。5）測驗(yàn)“四隨”流程和授權(quán)管理。自動(dòng)生成測、算、整、分析等測驗(yàn)流程統(tǒng)計(jì)，成果臺(tái)賬和日志等。

2 水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)由 PC 網(wǎng)頁端、iOS 客戶端、Android 客戶端、數(shù)據(jù)服務(wù) 4 個(gè)部分組成；架構(gòu)有數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、通訊層、解析層和應(yīng)用層，如圖 1 所示。采用 B/S + App 結(jié)構(gòu)開發(fā)，PC 網(wǎng)頁端提供業(yè)務(wù)報(bào)表及系統(tǒng)管理，App 移動(dòng)端（iOS 及Android 客戶端）用于測驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的收集與展示，數(shù)據(jù)服務(wù)提供測驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的計(jì)算與存儲(chǔ)。

圖1 水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)總體架構(gòu)圖

3 水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

廣東省水文局惠州水文分局水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)含 Web 端和移動(dòng) App 端，采用 B/S + App 結(jié)構(gòu)開發(fā)。涉及水位、流量、蒸發(fā)、水準(zhǔn)點(diǎn)、水尺、含氯度、大斷面、泥沙等 8 類測驗(yàn)要素，基本涵蓋了水文目前各類監(jiān)測項(xiàng)目。其中測驗(yàn) App 兼容安卓和蘋果 iOS 系統(tǒng)，適配各類手機(jī)和平板。

3.1 測驗(yàn) App 端功能實(shí)現(xiàn)

測驗(yàn) App 首頁如圖 2 所示，具體有以下 8 個(gè)功能模塊：1）數(shù)據(jù)錄入。自動(dòng)定位所在測站，發(fā)起測驗(yàn)任務(wù)，提供實(shí)測數(shù)據(jù)錄入接口，調(diào)用測驗(yàn)信息后錄入實(shí)測數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算成果并推送待辦提醒，完成合理性檢查等各項(xiàng)校審流程，于 Web 端展示、查詢和導(dǎo)出相應(yīng)測次信息及成果報(bào)表。2）測驗(yàn)任務(wù)。查看測站各水文要素測次統(tǒng)計(jì)及測驗(yàn)流程完成情況，提供數(shù)據(jù)錄入和校審流程接口。3）巡查影像。上傳測驗(yàn)照片影像等，類似于微信朋友圈。4）測驗(yàn)消息。顯示待辦提醒。5）測驗(yàn)設(shè)備。掃描儀器設(shè)備二維碼，自動(dòng)讀取該儀器設(shè)備存儲(chǔ)位置、工況、測驗(yàn)參數(shù)等信息。6）測驗(yàn)統(tǒng)計(jì)。自動(dòng)統(tǒng)計(jì)測站類型、各站各項(xiàng)目的測次情況。7）測驗(yàn)成果。顯示各水文要素實(shí)測成果套繪圖，輔助合理性檢查。8）離線測驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)無網(wǎng)絡(luò)地區(qū)水準(zhǔn)離線測驗(yàn)。測驗(yàn)入口界面如圖 3 所示，涵蓋該測站所有測驗(yàn)要素。

圖2 App 首頁

圖3 在線測驗(yàn)入口

3.2 Web 端功能實(shí)現(xiàn)

Web 端如圖 4 所示，具體有以下 7 個(gè)功能：1）首頁一張圖。顯示轄區(qū)所有測站位置及相關(guān)測驗(yàn)信息等。2）測驗(yàn)管理。顯示各水文要素測驗(yàn)的成果詳情、統(tǒng)計(jì)和成果展示、查詢等。3）設(shè)備管理。建立設(shè)備基本信息庫，管理設(shè)施設(shè)備進(jìn)出庫、維修維護(hù)、檢定等。4）測站管理。維護(hù)測站基本信息、任務(wù)計(jì)劃、測驗(yàn)參數(shù)、測驗(yàn)授權(quán)等。5）App 管理。維護(hù) App 端首頁系統(tǒng)公告、移動(dòng)端設(shè)備審核等。6）系統(tǒng)管理。維護(hù)用戶、角色管理、系統(tǒng)設(shè)置、字典管理等。7）運(yùn)維監(jiān)控。顯示系統(tǒng)運(yùn)維日志等。

圖4 Web 端測驗(yàn)成果管理界面

4 應(yīng)用與前景展望

2020 年 6 月上旬，東江流域特別是中下游惠州市境內(nèi)永漢河、小金河、公庒河、柏塘河和麻陂水等多條中小河流發(fā)生不同程度超警洪水，干流控制站博羅站實(shí)測洪峰流量為 5 830 m3/s?；葜莘志址e極應(yīng)用水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)開展多站點(diǎn)巡測和應(yīng)急監(jiān)測，爭分奪秒搶測洪水，現(xiàn)場監(jiān)測水位、水深、流速、斷面、流量等水文數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算和輸出成果，即時(shí)點(diǎn)圖成表，現(xiàn)場在線分析校審，成果實(shí)時(shí)上傳云平臺(tái)，極大提高了水文監(jiān)測工作效率和成果的時(shí)效性、準(zhǔn)確率，為分局開展洪水預(yù)警預(yù)報(bào)提供了科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確的實(shí)測資料依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了測報(bào)一體化，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了測驗(yàn)工作無紙化、信息化、智能化的突破，大幅提高測驗(yàn)工作效率、信息化水平和服務(wù)能力，符合打造現(xiàn)代水文監(jiān)測體系的要求，為實(shí)現(xiàn)水文信息的全面感知、水文精細(xì)化管理的智能應(yīng)用和水文信息資源的充分共享和周到服務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，將有力助推水文現(xiàn)代化建設(shè)。水文監(jiān)測綜合管理平臺(tái)采用 B/S +App 結(jié)構(gòu)開發(fā)，運(yùn)用的技術(shù)成熟、先進(jìn)、可靠，開發(fā)方式遵循標(biāo)準(zhǔn)、模塊化和可擴(kuò)充性，實(shí)用性強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上易于進(jìn)行擴(kuò)充開發(fā)[4–-6]，具有很好的推廣意義和應(yīng)用價(jià)值。