杜耀東 梅軍亞 趙 昕

(長江水利委員會水文局，湖北 武漢 430012)

現(xiàn)代水文測驗管理系統(tǒng)設(shè)計

杜耀東 梅軍亞 趙 昕

(長江水利委員會水文局，湖北 武漢 430012)

針對當(dāng)前水文測驗管理工作存在的問題和不足，利用云平臺技術(shù)結(jié)合當(dāng)前工作的需求，設(shè)計了水文測驗管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用云平臺技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建，可有效解決當(dāng)前水文測驗管理中存在的若干問題，從而提高水文測驗管理工作的科學(xué)性和時效性。

水文測驗；流量測量；雷達測速；比測試驗

近年來，通過以長江水利委員會水文局為代表的水文測驗方式方法技術(shù)創(chuàng)新活動，水文測驗技術(shù)取得了長足進步。

然而，當(dāng)前缺乏較為全面的水文測驗系統(tǒng)來統(tǒng)一管理運行，造成水文站網(wǎng)和技術(shù)裝備管理滯后。此外，由于水文測驗資料時效性不足，水文測驗與用戶脫節(jié)，尚無有效的平臺進行交流。水文站網(wǎng)規(guī)劃缺少較為成熟的軟件，雖然有站網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)，但未形成有效的系統(tǒng)來支持站網(wǎng)規(guī)劃工作的開展。技術(shù)裝備的維護、管理，單位之間的技術(shù)裝備調(diào)配不夠科學(xué)，一些單位部分儀器設(shè)備閑置在庫房，而另一些單位卻嚴(yán)重缺乏儀器設(shè)備，因此使用效率偏低。水文外業(yè)測驗原始數(shù)據(jù)存儲為單機儲存，部分?jǐn)?shù)據(jù)仍采用紙質(zhì)記錄，非常不利于后期的數(shù)據(jù)審查、調(diào)用和后處理，與當(dāng)前數(shù)字化“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代嚴(yán)重不匹配。在南方片軟件研制出來后，整編軟件取得了較大進步，但該軟件仍是單機版數(shù)據(jù)儲存，尚無統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云儲存和在線整編。水文測驗成果數(shù)據(jù)的發(fā)布和應(yīng)用較為單調(diào)，不能與經(jīng)濟社會的需求相適應(yīng)，用戶體驗較差。因此，亟需通過先進的技術(shù)手段，建立一個與當(dāng)前水文測驗工作需求相適應(yīng)的現(xiàn)代水文測驗管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)

嘗試采用云計算平臺(下文簡稱云平臺)技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，設(shè)計出一個更加全面、科學(xué)、智能、面向用戶的水文測驗管理系統(tǒng)。云平臺一般可以劃分為3類：①以數(shù)據(jù)存儲為主的存儲型云平臺；②以數(shù)據(jù)處理為主的計算型云平臺；③計算和數(shù)據(jù)存儲處理兼顧的綜合云平臺。采用綜合云平臺建立水文監(jiān)測管理系統(tǒng)，可以提高數(shù)據(jù)存儲的安全性、唯一性和可共享性，提高系統(tǒng)的運行、分析計算和管理效率。通過對系統(tǒng)運行中的站網(wǎng)數(shù)據(jù)、技術(shù)裝備數(shù)據(jù)、外業(yè)測驗數(shù)據(jù)、資料整編數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的分析與數(shù)據(jù)挖掘，可獲取提高站網(wǎng)規(guī)劃科學(xué)性、優(yōu)化技術(shù)裝備配置與管理、提高外業(yè)測驗和資料整編成果質(zhì)量的方法。

2 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)實際工作的需要，在水文測驗管理系統(tǒng)中設(shè)計了水文站網(wǎng)規(guī)劃、水文技術(shù)裝備管理、外業(yè)測驗管理、數(shù)據(jù)整編以及數(shù)據(jù)發(fā)布5個模塊。這些模塊共享云數(shù)據(jù)庫，均能實現(xiàn)BS模式操作，可對測驗人員、管理人員及用戶等角色進行權(quán)限劃分，且具有協(xié)同編輯、權(quán)責(zé)明確等特點。

2.1 水文站網(wǎng)規(guī)劃模塊

站網(wǎng)信息管理功能模塊應(yīng)具有完整的水文站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫，且具有地理信息系統(tǒng)作為顯示平臺，歷史水文站網(wǎng)、現(xiàn)有水文站網(wǎng)和規(guī)劃水文站網(wǎng)均能在地圖中顯示，并具有選擇某一設(shè)定時刻查看站網(wǎng)的功能(與google地球類似)。當(dāng)設(shè)定到某一時間后，就能顯示當(dāng)時(或未來)的站網(wǎng)布設(shè)情況，具有相應(yīng)的分析功能，可實現(xiàn)某一流域、區(qū)域的站網(wǎng)統(tǒng)計與分析，能夠分析出當(dāng)前站網(wǎng)的薄弱區(qū)域，輔助開展站網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。用戶可以連接進入每個站點的網(wǎng)頁查詢更多的信息，還可通過協(xié)同編輯的方式上傳照片、資料到系統(tǒng)，補充、修正站點信息，通過水文站網(wǎng)管理人員審核后可采納為正式的站點信息。

2.2 水文技術(shù)裝備管理模塊

技術(shù)裝備管理模塊應(yīng)具有各級水文單位的水文設(shè)施、設(shè)備配置情況數(shù)據(jù)，且能夠記錄各單位水文設(shè)施設(shè)備的歷史建設(shè)、更新和維護情況，能夠從歷史數(shù)據(jù)中分析出使用壽命較長的技術(shù)裝備類型，以及各類技術(shù)裝備容易出現(xiàn)的問題等，能夠獲取使用儀器設(shè)備故障率高或低的單位信息，分析出同一儀器在不同區(qū)域的適用情況，統(tǒng)計出技術(shù)裝備配置偏低的單位或區(qū)域，從而合理配置、調(diào)用儀器設(shè)備。同時，可以提醒技術(shù)裝備維護人員每年需要更新、維護的儀器、設(shè)施，以及第二年需要做的采購工作等，最大程度地幫助技術(shù)裝備管理人員合理安排儀器設(shè)備維護工作，使技術(shù)裝備的配置、使用最優(yōu)化。

2.3 外業(yè)測驗?zāi)K

外業(yè)測驗?zāi)K應(yīng)該實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云存儲和BS模式操作，使用手機APP或網(wǎng)頁瀏覽器就能實現(xiàn)大部分外業(yè)測驗工作，實現(xiàn)無紙化水文外業(yè)測驗(初期，部分測驗內(nèi)容可采用照片形式上傳)。有互聯(lián)網(wǎng)時，測驗數(shù)據(jù)直接上傳到云端；無互聯(lián)網(wǎng)連通時，也可暫時將數(shù)據(jù)存儲在手機(本地計算機)里，在連網(wǎng)后實現(xiàn)云端與本機數(shù)據(jù)的同步。

類似于辦公系統(tǒng)的流程管理，該模塊中管理權(quán)限明確，外業(yè)測驗完成后，一校、二校、審核等工作都在網(wǎng)上實現(xiàn)，成果直接進入外業(yè)數(shù)據(jù)庫云存儲，能在水文站網(wǎng)地圖上顯示出測驗成果。例如檢校水位可以通過手機掃描站牌下面的二維碼或者根據(jù)GPS定位信息自動識別所處站點位置，登錄檢校人員賬號，點擊檢校水位，輸入當(dāng)前水尺編號和讀數(shù)，檢校人員查看水位觀讀成果和水位自記成果，將數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)器上，云服務(wù)器將本次檢校結(jié)果用于校核、修正自記水位，最終存儲本次檢校工作記錄。

該模塊還應(yīng)具有協(xié)同編輯功能，用戶可以在系統(tǒng)中提出異議或修改意見，可經(jīng)過各管理流程審核后修正原測驗數(shù)據(jù)。外業(yè)測驗?zāi)K可進行智能統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)外業(yè)測驗和審核環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)的問題，供技術(shù)人員參考，并具有智能自動查錯和提醒功能，如校核水位時，可以根據(jù)上下游水位的關(guān)系初步判斷數(shù)據(jù)正誤，并給測驗人員提示?？梢詮臅r間軸上看到該站點近期的各項測驗分布情況，同時能顯示當(dāng)年度、當(dāng)季度、當(dāng)月的流量、單沙和輸沙等測次統(tǒng)計數(shù)據(jù)。能定期自動生成質(zhì)量管理報告，供領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)管理人員了解近期外業(yè)成果質(zhì)量情況。

2.4 數(shù)據(jù)整編模塊

數(shù)據(jù)整編模塊應(yīng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云存儲，免安裝軟件實現(xiàn)BS操作，數(shù)據(jù)分析和畫圖的后臺計算由服務(wù)器端執(zhí)行，前端只獲取操作指令和提供顯示功能。該模塊對于大部分測站的資料應(yīng)具有智能自動整編功能，可讀取外業(yè)測驗?zāi)K中的數(shù)據(jù)自動整編。測站專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)自動整編的成果進行修訂，形成原始整編成果，經(jīng)多級審核后形成正式發(fā)布的整編成果。同時，該模塊也為用戶開放整編功能，用戶可根據(jù)自身的需求，利用已有外業(yè)資料自助進行整編。

2.5 數(shù)據(jù)發(fā)布模塊

數(shù)據(jù)發(fā)布模塊應(yīng)盡可能滿足不同用戶的多種需求，使用大數(shù)據(jù)提供更多的水資源信息滿足經(jīng)濟社會需求。數(shù)據(jù)發(fā)布應(yīng)針對不同的用戶提供可定制的發(fā)布界面，如對于某一水資源管理用戶，可以選擇關(guān)注所需的幾個站點數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定報警值。當(dāng)水情信息超過用戶設(shè)定的報警值時，系統(tǒng)可通過短信、微信等方式提醒用戶。通過綜合的數(shù)據(jù)顯示功能，用戶選定的站點信息或數(shù)據(jù)可通過自定義的地圖或圖表形式來顯示?？梢栽O(shè)計更人性化的信息獲取入口，如在每個站點站牌內(nèi)設(shè)計二維碼，可以讓到達站點的其他人員快速連接并查看該站點數(shù)據(jù)。查看和使用數(shù)據(jù)發(fā)布成果的用戶可以通過協(xié)同編輯等方式，對資料成果提出異議或建議，專業(yè)技術(shù)管理人員及時回答用戶提出的問題。廣大用戶可以協(xié)助提供各類特殊水文情勢出現(xiàn)的信息，可以監(jiān)督涉水工程報送資料的正確性，例如，水庫管理單位若提供錯誤的下泄流量信息，用戶(群眾)可以通過觀察河道中實際的水量來判斷其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié) 語

利用云平臺技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建的水文測驗管理系統(tǒng)，有效解決了當(dāng)前水文測驗管理中存在的一些問題。建立了水文測驗的云數(shù)據(jù)庫，以確保數(shù)據(jù)的安全性，避免數(shù)據(jù)在不同計算機上出現(xiàn)不同版本的情況，從而有效提高了資料的準(zhǔn)確性。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，為站網(wǎng)管理、技術(shù)裝備管理提供了有用的輔助功能，工作效率得以提高。

云存儲和云平臺的建立，實現(xiàn)了水文外業(yè)的無紙化工作，提高了外業(yè)資料的時效性。建立以水文測驗人員、技術(shù)管理人員及用戶等身份存在的多種賬號，設(shè)計了各賬號間交互式的工作協(xié)作關(guān)系，提供了較好的溝通渠道，使水文測驗工作更加直接有效地為用戶服務(wù)。

(編輯：唐湘茜)

2017-03-31

杜耀東，男，長江水利委員會水文局，高級工程師.

1006-0081(2017)06-0001-02

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水文管理