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1、水资源感知系统建设方案1.1 建设背景水是一种基础性的自然资源和战略性的经济资源，由于水资源短缺，已成为经济社会发展的主要制约因素。目前在我国许多地区和城市，水资源短缺的问题不仅没有得到根本性的解决，而且还有日益加重的趋势。为了更有效地解决或缓解所面临的水资源短缺问题，有力地支持社会经济的可持续发展，需要利用先进的技术和手段加强水资源的优化配置与管理，迫切要求建立水资源实时监控和管理决策系统，以确保水资源的合理开发和高效利用，是传统水资源问题研究的核心和关键。特别是随着地理信息系统、计算机技术及网络技术、自动监测和通讯技术的迅速发展，为区域水资源实时监控、优化配置和管理提供了必要的技术支撑。因
2、此，水资源适时监控和管理决策系统的研究与建立既符合可持续水利发展的迫切要求，也满足水利信息化管理的现实需求，同时更顺应了我国节水型社会建设的具体实践。1.2 建设目标系统主要围绕城市水资源管理中的核心问题，即城市水资源的优化配置、合理开发与高效利用，提高雨雪量、水质、水源、地下水监控等涉水要素的测报能力，实现水安全智能指挥、水资源智能调度和水环境智能监控。水资源感知系统是从客观需求出发，分析了基于GIS平台水资源实时监控与管理系统的构成与功能，研究并提出了通讯、传输、网络以及数据库等基础设施建设方案，并对水资源实时监控与管理信息系统进行了总体设计，包括对各个子系统包括水资源监测系统、城市水务服
3、务与公众服务系统、水资源管理决策系统进行了详细设计和实现。水资源感知系统将有效的提高水务局对雨雪量、水质、水源、地下水监控等涉水要素的测报能力，实现了水安全智能指挥，水资源智能调度和水环境智能监控。13总体架构水资源感知系统是利用先进的物联网技术、GIS技术、Web技术、数据库技术和VisualGraph图形引擎技术研制的智慧水资源环境监测系统平台，由通信服务器、数据服务器、Web服务器、GIS服务器、管理员站、操作员站等组成，以云计算为平台，将大量用网络连接的计算机资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户提供按需服务，主要功能在服务器上完成，用云终端代替操作员站与管理员站的计算机，简化操
4、作员站与管理员站的硬件设备，提高系统的安全性和可靠性，便于系统功能与规模的扩充。I雪4Ia.门户后：内儿行管津门尸公笊茸豆发帝和止箱DP山再黔世丘剌,邺:拉卡应用层：智 ！戊言*皿#播F陶步娘|卡在M5T的刺系或斗理再中4里展|用 总得若抨卒士开 雷犷行t iflifrUJi 峡rrtSH布逑端0和拒:职博/口生算TKT ,，；：水，源君瘦相标评价体茎水费源管庠标港初言作系就卞星法济“西H引言小冏情取水技财裂:I星府门却足羽蝮曾水资源感知系统总体架构根据水资源环境建模对数据的需求部署无线传感器网络及节点，收集监测数据，以PC机和工作站为基础，通过组建网络来构成实用的水资源监控系统平台，对监测数
5、据进行存储、处理和挖掘、验证模型，对数据挖掘的结果进行水资源的预测分析。系统具有开放性、互操作性、分散性、网络化和智慧化的特点。网络的节点上不仅有计算机、工作站，还有智能测控仪器仪表。系统主要包括：客户端系统监控台、web层、业务逻辑层、组态信息系统层、专家诊断层、图形处理层、有线/无线通信层等。系统平台共享信息资源，经过数据汇总、数据处理、数据分析等形成各种报表及曲线，通过预测分析水资源的变化趋势，进一步优化水资源调度，提高用水效率、节约能耗，为水资源管理部门提供支持。1.4系统组成1.4.1 水资源环境监测网络由远程控测中心、传感节点、汇聚节点和通信网络组成。分布在待监测水域的数量众多的数
6、据传感节点动态的组成监测网络，每个节点采集的水参数（如PH值、溶氧量、电导率和温度等）可根据实际情况灵活配置，对采集数据进行存储或打包路由至汇聚节点，汇聚节点再将来自监测节点的数据通过通信网络传输至远程监测中心。一、二/汇整节点水资源环境监测网络结构IT-5524L42监控中心监控数据服务器主要负责系统所有数据的采集和处理；数据库服务器和磁盘器负责地理信息系统的管理及浏览功能恪科瞥!IWft曜痔*号水资源采集主要通过水质传感器和智能测点来完成。各地区监测站会采集流量，水样等进行参数分析，并通过网络传送到监控数据服务器，从而实现网络数据共享。阵列负责数据的存储和共享;Web服务器负责系统的Web
7、发布和浏览功能；应用服务器负责系统的其他应用服务（系统的数据分析、OA服务等）；GIS服务外同用户Inl4m*t与士二系统采用了空间Web五福技术实现了地理信息系统向地理信息服务的发展,I:冷岫苒-至1苒修AHrAM解决了制约地理控件数据共享利用的问题。所谓控件Web服务，即在控件信息服务中引入Web服务技术，空间Web服务保证了控件信息操作的平台无关性，又与其他应用系统资源融合，最大程度的利用现有资源。其核心内容是通过Web服务与GIS功能相结合，以服务的方式在网上发布，实现异构地理控件信息的共享与互操作。空间Web服务提供资源目录、空间数据和功能一系列服务接口，各类业务应用系统通过服务接口
8、与其专业应用系统集成，实现基于控件数据的查询、定位、分析等信息发布及辅助决策功能。L4.3传感节点传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的3大支柱。从仿生学观点来看，如果吧通信信息看成传感信息的“神经系统”，把计算机看成处理和识别信息的“大脑”的话，那么传感器就是“感觉器官”，3者的有机结合，就可以实现类似于人的各种智能特性。作为水资源感知系统的主要组成部分的网络节点首先应该是一个传感器，目前无线传感器大部分应用在简单的信息获取上，只能获取水量、水位及少量水质指标，然而这些信息无法刻画丰富多彩的水世界。为了既能获取标量信息，又能获取视频、音频和图像等矢量信息的无线多媒体传感器网络将会
9、应运而生。作为一种全新的信息获取和处理技术，无线多媒体传感器网络更多的关注于各种各样信息的采集和处理，利用压缩、识别、融合和重建等多种方法来处理收集到的各种信息，以满足多样化的应用的需求。传感节点负责实现对水资源参数的采集、处理和传输。其功能包括：1）采集相关水资源监测数据（如水温、PH值等）2）存储相关数据3）接收和执行上层命令（如采集、传输命令）4）组建无线传感网络。监测节点在硬件上包含处理器模块、射频模块、电源模块和传感器模块，为了适应监测环境，电源可采用太阳能L4.4通讯网络兼容多种通信模式，如无线专网、GPRS/CDMA/3G/、光纤网及卫星网等，通过物联网通信技术，实现各种应用网络
10、的互联互通，真正组成一个可连接各种感知终端的有机通信网络平台。L4.5主要功能(1)功能模块化设计，支持国家、省、市、区县多级管理模式，满足不同客户需求；(2)支持GIS地理信息系统；(3)支持远程人机界面自由组态；(4)C/S人机界面方式；(5)B/S人机界面方式。通过此方式，用户不在受到地域的限制，只要系统开放了足够的权限，用户不管在世界各地，只要有互联网的地方就可以远程通过移动PC、手机或者移动设备等现代化终端设备接入系统，进行相关的系统操作；(6)两种客户端的用户操作界面对于用户来说都是全开放的，用户可以根据实际的需要自行设计出有独特风格的控制平台；(7)无处不在的远程控制功能；(8)
11、监控系统平台软件根据系统需要组态各种控制参数，对现场设备直接进行远程孔子。由于系统支持Web的IE操作方式，用户利用物联网终端不仅在调度中心，而且可以不受地域简直的通过互联网/无线网络远程操作监控平台，实现设备的远程控制，查询水量、水质、设备状态、供电状态灯水资源数据；(9)有线/无线多种通信方式及视频嵌入技术；(10)系统具有多种有线/无线通信方式，不但能够精准的实现数据监控，更能实现声频、视频以及数字信息的全方位实时监控。数据采集功能是物联网工业监控系统平台软件模拟现场画面、分析现场数据的基础。本软件是通过数据采集模块完成数据采集功能，并利用了Windows系统多线程的特点，应用高效的数据
12、通讯方式，通过计算机的RS-232用行口或TCP端口进行数据采集。同时支持目前国内各大通信运营商的无线公网通信方式，因此在常规的数字通信监测的基础之上全面支持视频监控功能；(11)多种权限管理，根据操作者级别不同，系统授予不同的权限；(12)系统支持主从方式和主动上报方式，上报时间间隔可设置；(13)中心数据库可存储所有检测数据、报警数据、操作数据、检测站点信息以及设备信息等；(14)数据补录功能。此功能是一般监控软件所没有的功能，对于应用系统由于掉电、通信质量差、系统维护等原因而导致中心历史数据不全的情况，可以使用此功能将丢失的数据补调回到中心数据库；(15)系统支持设备管理、收费管理、设备
13、参数远程设置；(16)数据交互功能。软件可以同第三方应用软件数据交换，本系统软件具备了第三方软件接口，便于用户挂接第三方应用程序，用户可以通过软件中的OPC、SQL等标准数据接口完成数据交换过程，任何一个支持这些标准接口的第三方软件都可以与本系统实现数据交换。OPC标准接口，不但可以作为实时数据服务器向第三方支持OPC标准的系统提供精确的实时监测数据，还可以作为客户端接口从第三方的OPC服务器取得实时数据，实现现场监测；(17)报警功能。通过此功能，用户可以对各种参数进行上限、下限、差值等的数据范围进行报警，各种报警信息可以分别通过声、光和短信多种方式进行；(18)报表功能。软件是通过报表模块
14、来完成报表功能的，软件的报表全部采用MicrosoftExcel单元格的报表，可以完成日报表、月报表、年报表的自动生成与打印；(19)系统支持生成历史数据曲线；(20)系统支持UDP、TCP/IP通信协议。15水资源信息管理子系统L5J概述不同用户对水资源信息管理系统的要求不同，因此对信息的需求也不相同。通常，系统所包含的信息根据系统建设目的，系统服务对象等不同而有所差异。通常，根据信息存储格式，可将系统信息分为图件信息、文本信息和数据信息三种类型；根据信息内容，又可将水资源信息管理系统所需信息分为自然地理信息、社会经济信息、水资源信息、生态环境信息等类型。(1)地理信息地理信息通常指与水资源
15、相关的自然地理信息，如水资源分区状况、河流形状、河流位置、河流长度、水库形状、水库位置等，这些信息通常为图件形式信息。(2)社会经济信息社会经济信息通常包括人口信息、各种经济社会指标信息等。多为具有水资源开发利用评价功能的系统服务。(3)水资源信息水资源信息通常包括大气降水信息、地表水信息、地下水信息及水资源工程信息等。地表水信息通常包括河流流量信息，河流水质信息，水文监测信息，排污口监测信息，地表水资源量、利用量信息等；地下水信息通常包括各种监测井监测信息，地下水水质信息，开采井信息，地下水资源量、利用量信息等；水资源工程信息通常包括堤坝、河段、水库、水闸信息，地下水库信息等。(4)生态环境信息生态环境信息主要包括地面沉降信息、污染河流信息、降落漏斗信息、海水入侵信息、荒漠化信息等。这些信息主要为防止和控制不良地质现象服务。L5.2系统结构设计在水资源信息管理系统的设计过程中，首先对系统所管理的各种内容进行分类。根据系统的内容不同
