郭志刚1 李余2*
1.重庆电子工程职业学院，重庆市 邮编401331；2.重庆工商大学，重庆市，400000）
摘 要 通过建设城市水质自动综合监管系统，满足对该城市地表水质量实时监测数据采集、传输、存储、运维管理、质控管理、数据综合应用等需求。本次建设包括每个水站监测项目的常规五参数水温、pH、溶解氧、电导率和浊度；以及氨氮、高锰酸盐指数、总磷和总氮等9个参数，其中五参数为实时监测分钟数据，其他四参数为4小时监测一次。最终建立健全自动监测为主、手工监测为辅的地表水环境质量监测体系，达到考核、监测、数据共享，实现三位一体的目的。
关键字 水质监管; 水质参数; 数据共享
中图法分类号 TU997； 文献标志码 B
1 引言
近年来随着水资源污染日益严重，水质监测作为水污染控制工作中的基础性工作，建设科学智能的水质监测系统其意义和作用也变得更为重要。[ 基金项目：重庆工商大学项目 (2020247，1956011)
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水质监测是对水中的化学物质、悬浮物、底泥和水生态系统进行统一的定时或不定时的检测，监视和测定水体中污染物的种类、浓度及变化趋势，评价水质状況等工作，是环境监测工作中的主要工作之一。通过加强水质监测自动智能化程度，目的是准确、及时、全面地反映水质现状及发展趋势，为水环境管理、污染源控制环境规划等提供科学依据和资料数据[1]。确定水体中污染物的分布状况，追溯污染物的来源、污染途径、迁移转化和消长规律，预测水体污染的变化趋势，判断水污染对环境生物和人体健康造成的影响。更为有效地实现水质环境的监测监管，实现水资源的可持续发展，有效地保护我们赖以生存的水质环境，切实保障群众身体健康，为经济社会和环境和谐、可持续发展提供技术支撑，维护社会稳定[2]。
根据水质质量现状的数据，评价水体环境质量安全健康程度以及水质污染防治措施的实际效果。探明污染原因、污染机理以及各种污染物质，对于水环境保护、水污染控制以及維护水环境健康方面起着至关重要的作用。对进一步深入水环境及污染的理论研究具有重要意义。
2 建设方案
2.1 总体架构图
实现水质自动监测站的采集、存储与双向数据传输，并提供网络运行情况监控、自动站运维、监测数据质量控制、综合数据应用等功能，考虑采测分离、移动监测车、应急监测等专项监测场景的扩展应用[3]。
围绕基础信息数据、在线监测数据和配置管理数据，以服务管理部门、业务部门及公众为目的，结合水环境管理需求，开发水质自动综合监管系统。
（一）应用表现层分为在线监测子系统、应急事故监测子系统、运维管理子系统和基础信息管理系统。
（二）数据服务层是整个系统的核心，包括数据仓库、通讯服务、应用服务、GIS地理信息系统服务、流媒体服务。
（三）网络传输层主要通过专线接入或GSM、GPRS、4G无线链路以及以太网、光纤链路等方式传输。
（四）智能感知层：通过水质自动监测设备等数据采集体系获取所需数据，具有仪器控制、集成控制与数据采集、远程通信、仪器健康度感应等功能。
2.2 应用支撑系统设计
应用支撑平台建设应遵循“平台+应用+安全”的系统建设模式，实现业务与技术松散耦合的基础架构。SOA架构为业务与技术松耦合性提供的服务为构建业务系统带来巨大灵活性的同时。
本项目应用支撑系统采用SOA架构，整合系统支撑组件和工具构成。系统支撑组件包括应用服务器组件、工作流组件、消息组件、全文检索组件、报表组件、资源目录管理组件等。整体框架如下图所示：
（1）应用服务器组件应用服务器组件又称为“应用服务器软件平台”，可以把不同的应用软件作为构件整合到一个协同工作的环境里，并为应用提供了名字、事务、安全、消息、数据访问等服务，此外它还提供应用构件的定制、部署、运行及管理功能。
（2）消息组件数据交换是应用支撑平台提供的关键服务。
消息组件在应用支撑平台提供的信任服务基础之上，通过对业务系统提供标准的信息交换服务调用，并确保整个信息交换过程的安全性、可靠性，最终实现整个系统内部以及相关部门之间的数据交换。消息组件应提供以下基本服务：?消息封装与解析；消息路由与可靠传输；消息管理。
（3）工作流组件工作流(Workflow)就是工作流程的计算模型，即将工作流程中的工作如何前后组织在一起的逻辑和规则在计算机中以恰当的模型进行表示并对其实施计算。工作流要解决的主要问题是：为实现某个业务目标，在多个参与者之间，利用计算机，按某种预定规则自动传递文档、信息或者任务。
（4）报表组件
报表组件主要面向B/S结构应用，是快速实现复杂报表设计、部署、生成、展现、打印和管理的开发运行平台。
（5）资源目录管理组件构建资源目录管理系统，对全市相关系统的资源进行管理，实现全局的资源整合。
（6）安全支撑组件通过与现有的认证体系结合，形成覆盖全网的认证与授权系统，为应用的鉴权提供支持。资源授权支持分布式部署方式，支持自主权限管理。
2.3 应用系统设计
（1）数据采集与展示
支持自动采集各重庆自控水质自动监测站的最新数据，包括每个水站监测项目的常规五参数水温、pH、溶解氧、电导率和浊度；以及氨氮、高锰酸盐指数、总磷和总氮等9个参数，其中五参数为实时监测分钟数据，其他四参数为4小时监测一次。根据点击选择的区域、流域、站点分类，输出展示自动监测站最新一条监测数据与水质类别评价。
（2）视频监控系统
展示现场监测点位的监控画面，实时预览时，控制操作云台，摄像机在控制信号的作用下，灵活的做出相应的操作，从而达到了扩大监视范围的目的；支持抓图功能，可以把抓到的图片保存在本地。根据选择站点、视频监控点，查询显示对应的监控画面，通过控制操作云台方位指标，摄像机在控制信号的作用下，灵活的做出相应的操作。
（3）数据质量控制与管理
运用设备智能化技术，结合多种度量规则和核查方法对数据质量进行全面评估，及时发现数据异常，从多个层次保障数据准确性、合理性和完整性。通过内置的多种可靠性检验和实时监控方法能够辅助对海量数据的自动筛检，对异常数据、缺失数据进行标识，提高数据维护的自动化水平和效率。系统提供多种自动审核的规则和方法，根据在线数据错误原因和实际情况，可以分别对各个水站以及监测因子配置各自的审核规则。在审核规则配置完成后，系统能够对数据自动检测，对异常的数据进行自动标识或执行预定义的操作，如删除、发送警报信息等。
（4）数据综合应用
具有在不同条件下能够查询相应监测数据的功能。能够按流域、点位、区域、时段、断面属性等条件查询；支持图形化数展示；支持单点多参、多点单参数等数据比对查询；查询结果可导出。数据发布在实时监测系统和业务管理系统的支持下，构建信息发布平台，对调度的阶段性成果进行信息发布。主要包括水环境监测数据、水环境质量报告等内容，建立安全保护机制，以及采用多通道方式，可同步发布到网站、手机APP等媒介。
（5）移动应用
为了体现本系统应用的便利性、先进性等需求，支持移动APP应用。采用主流移动应用开发技术，但须满足IOS和Android两种主流操作系统的使用。根据权限需求分为专业版和公众版。
2.4运维系统设计
信息系统运维服务的目标是对用户的信息系统基础资源进行监控和管理，及时掌握网络信息系统资源现状和配置信息，反映信息系统资源的可用性情况和健康状况，创建一个可知可控的IT环境，从而保证用户信息系统的各类业务应用系统的可靠、高效、持续、安全运行。
通过运行维护服务的有效管理来提升用户信息系统的服务效率，协调各业务应用系统的内部运作，改善网络信息系统部门与业务部门的沟通，提高服务质量。结合用户现有的环境、组织结构、IT资源和管理流程的特点，从流程、人员和技术三方面来规划用户的网络信息系统的结构。将用户的运行目标、业务需求与IT服务的相协调一致。
3 结束语
水质自动综合监管系统建设，满足对地区地表水质量实时监测数据采集、传输、存储、运维管理、质控管理、数据综合应用等需求。可实现水环境质量的“实时预警、短期预报、中长期预测”，具备污染物追因溯源模拟、水环境风险评估、河流突发水污染事故应急模拟、水质管理决策支持的能力，有效提升业务管理水平。
参考文献
[1]雷胤. 农村饮用水安全管理研究[D].山西大学,2020.
[2]宋克蕾.饮用水水质监测现状与安全对策探讨[J].中国卫生产业,2019,16(14):172-173.
[3]周朝晖,林晶,徐凤,李凤艺,徐建清,李贵生,王毅,林诚.“互联网+水质监管”跨部门信息共建共享的探索[J].中国卫生监督杂志,2019,26(03):224-228.