◎汪雅梅 馬雪妍

1 北斗衛(wèi)星在水利系統(tǒng)的應用

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制開發(fā)的衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS）,和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO組成了全球衛(wèi)星定位體系，是聯(lián)合國衛(wèi)星導航委員會認定的供應商。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)向用戶提供高質(zhì)量的定位、通信和授時服務，并具有短報文通信功能，目前，已經(jīng)在個人位置服務、氣象、交通、海運等領域得到應用。由于水利工作主要在野外山區(qū)，位置偏僻，信號差，因此選用北斗星衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為水利信息傳輸通道應用前景廣闊。在2003年，陜西省陜南防汛雨量監(jiān)測速報系統(tǒng)中首次采用“北斗”定位衛(wèi)星一發(fā)多收傳輸雨情信息，實現(xiàn)了雨情的快速采集。在水利領域信息化建設過程中，無論是水庫壩體、河道、邊坡的精確形變監(jiān)測，還是水位、水量、人員和車輛的監(jiān)測和調(diào)度指揮，各信息系統(tǒng)的精密授時，以及無人區(qū)的數(shù)據(jù)通信，都可以用到北斗技術。

2 渭河水資源監(jiān)測的現(xiàn)狀

當前，渭河流域仍然面臨著供需矛盾突出、用水計劃管理不到位、量水設施不完善、水文監(jiān)測站網(wǎng)不健全、基礎研究薄弱、調(diào)度手段落后等許多亟待解決的問題?，F(xiàn)行的水文測驗設施和測驗規(guī)范不適應枯水期水文測驗，低水位測驗精度、頻次、時效性等不能滿足水量調(diào)度要求，特別是針對主要取水口、外流域調(diào)水工程、各行政區(qū)域斷面的監(jiān)測站點幾乎沒有，并且有些站點設備老化，測驗故障率高，同時，由于通信網(wǎng)絡、管理體制、部門利益等各方面原因，水量調(diào)度涉及的各相關單位自成一體，資源不能共享，信息孤島大量存在，不能滿足業(yè)務單位對數(shù)據(jù)采集的需要。為解決上述問題，推進渭河水資源管理工作深入開展，促進流域水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，支持和諧社會建設，利用北斗衛(wèi)星快捷、可靠、安全的傳輸手段，對現(xiàn)有的水文水資源監(jiān)測站點進行改造和完善是很有必要的。

3 建設基于北斗的渭河水資源監(jiān)測系統(tǒng)

充分利用北斗導航衛(wèi)星高精度定位、短報文通信、高精度授時等服務優(yōu)勢，整合渭河流域現(xiàn)有信息化資源，圍繞水資源監(jiān)測和日常管理，建設以水資源日常業(yè)務為重點，兼顧渭河日常管理過程中涉及到的各項業(yè)務應用，支撐渭河流域工作業(yè)務和決策支持環(huán)境，動態(tài)及時掌握渭河水資源及其開發(fā)利用情況，實現(xiàn)渭河流域水資源監(jiān)測的數(shù)據(jù)收集、傳輸和處理，建設無障礙的、縱深覆蓋渭河流域的水資源監(jiān)測系統(tǒng)，包括北斗應用支撐平臺、水資源北斗通信物聯(lián)網(wǎng)、水資源綜合業(yè)務應用系統(tǒng)，對渭河流域的生態(tài)環(huán)境及水資源的保護具有重要意義。

3.1 北斗應用支撐平臺建設

主要包括北斗通信運營管理平臺、北斗云計算服務平臺、水資源大數(shù)據(jù)管理平臺三大部分。

北斗通信運營管理平臺，負責終端接入，數(shù)據(jù)接收、分析及清洗，以及上層應用指令發(fā)布到終端響應的一整套解決方案，以平行計算、多線程運行、消息隊列結構等特點，滿足數(shù)量龐大的終端設備接入及未來業(yè)務量擴展的需求。北斗云計算服務平臺實現(xiàn)基礎設施支持和虛擬化支持，為使用著提供基礎設施的應用服務，包括虛擬機的申請、啟動、鏈接、停止、暫停、配置變更、擴充和減少等，可以隨時的進行調(diào)整和變更，合理地分配虛擬機資源，有效地進行使用。水資源大數(shù)據(jù)管理平臺，整合渭河流域水資源現(xiàn)有數(shù)據(jù)以及外部接入數(shù)據(jù)，統(tǒng)一存儲、清洗、加工、處理、分析，規(guī)范數(shù)據(jù)使用，增強水資源數(shù)據(jù)服務性能，提高數(shù)據(jù)的使用效率，為渭河水資源管理及決策提供有力的數(shù)據(jù)支撐保障。

3.2 水資源北斗通信物聯(lián)網(wǎng)建設

結合現(xiàn)狀和未來水資源管理的發(fā)展趨勢情況，渭河水資源監(jiān)測需要建設64處監(jiān)測站點，移動采集設備145臺。其中包括1座大型水庫大壩變形監(jiān)測點、14座大中型水庫壩前水位監(jiān)測點，8個水文站水位監(jiān)測點，3個水文站流量監(jiān)測點，6個水位站水位監(jiān)測點，25個雨量監(jiān)測點，7個取水口流量監(jiān)測點；配置北斗手持終端130臺，車載終端15臺。

按照陜西省渭河水資源管理實際需求，依據(jù)新建和改造監(jiān)測點相結合的原則，在渭河流域的主要監(jiān)測點，配置先進、實用、符合渭河流域水文特征的雨量、水位、流量等傳感與、自動采集終端、北斗短報文信息傳輸、太陽能供電方式，建設渭河流域水資源監(jiān)測站、數(shù)據(jù)匯聚中心和分析處理中心，構建基于北斗衛(wèi)星通信的水資源物聯(lián)網(wǎng)方案。

3.3 水資源綜合業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)

水資源綜合業(yè)務應用系統(tǒng)以北斗應用支撐平臺提供的基礎服務設施資源為基礎，匯聚整合與共享利用新建和已建的各類水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)，以GIS、WEB、門戶等服務模式向管理者呈現(xiàn)各類水資源信息，為渭河流域水資源管理及治理提供可靠的信息化支撐。主要包括渭河水資源監(jiān)測管理（水資源評價、水資源預報、水量調(diào)度、突發(fā)事件應急管理）、工程安全監(jiān)測管理（水庫大壩形變監(jiān)測、工程維修養(yǎng)護、堤防安全隱患巡查）、渭河綜合信息服務（與GIS相結合的實時信息動態(tài)顯示與預警、綜合信息統(tǒng)計分析、移動終端信息查詢服務、綜合信息門戶）等業(yè)務應用系統(tǒng)。

（1）渭河水資源監(jiān)測管理：通過北斗應用支撐平臺，在渭河流域管理局匯聚整合、共享利用新建和已建的各類水資源管理信息資源，基于SOA架構和WebGIS平臺，通過統(tǒng)計分析水資源數(shù)據(jù)，評價渭河流域降水量、水資源量及水質(zhì)、水資源可利用量、水資源開發(fā)利用效果；通過整合分析水資源數(shù)據(jù)，預報渭河流域水量、水質(zhì)、需水情況；通過供用水歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀，分析未來發(fā)展的供水能力和用水需求，實現(xiàn)水量科學調(diào)度；通過對應急資源和應急管理流程的信息化管理，有效應對水污染突發(fā)事件、特大干旱應急水源調(diào)度、防洪應急管理。

（2）工程安全監(jiān)測管理：利用北斗高精度定位技術，采用高精度BD2+GPS雙模定位接收機，分析水庫大壩的形變狀況；通過建立渭河流域水務工程及其維護養(yǎng)護過程的電子檔案，提高對渭河流域水務工程的管控效果；通過配置北斗車載和手持終端，對渭河干流堤防安全隱患巡查過程的定時定位、巡查軌跡查詢、安全隱患實時上報，提高巡查過程中的管控手段，降低安全事件的發(fā)生。

（3）渭河綜合信息服務：采用GIS、WEB、門戶、移動終端等服務模式，基于水資源業(yè)務應用系統(tǒng)平臺，開發(fā)實時信息動態(tài)監(jiān)測預警（運行狀況監(jiān)視、基本信息查詢顯示、水文信息顯示預警等）、綜合信息統(tǒng)計分析（監(jiān)測站點信息統(tǒng)計、時間序列統(tǒng)計分析、空間分布統(tǒng)計分析）、移動終端信息查詢（工情、水情、水質(zhì)、災情等）、綜合信息門戶發(fā)布（內(nèi)外網(wǎng)門戶、政務公開、新聞信息等）四套應用軟件，提供全方位、多角度的水資源監(jiān)測及管理服務。

4 結論

以滿足我省水利發(fā)展和民生需求為宗旨，緊密結合渭河水資源監(jiān)測管理的實際需求，充分利用北斗導航衛(wèi)星高精度定位、短報文通信、高精度授時等服務優(yōu)勢，通過基于北斗的水資源監(jiān)測系統(tǒng)建設，在整合利用渭河流域現(xiàn)有信息資源的基礎上，以北斗應用支撐平臺、水資源北斗通信物聯(lián)網(wǎng)、水資源綜合業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)為重點，涵蓋了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)超標報警、應急處置、數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計等功能，確保渭河流域水資源信息采集、存儲、處理、分析、應用的及時性和準確性，實時掌握渭河流域水資源開發(fā)利用、節(jié)約保護狀況，為實施最嚴格的水資源管理制度和三條紅線管理、節(jié)水型社會建設提供有力支撐，實現(xiàn)水資源優(yōu)化調(diào)配與高效利用。對于保護渭河流域生態(tài)環(huán)境、水資源可持續(xù)利用、支撐經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。陜西水利