◎ 住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心 楊柳忠 黃 健 黃金桃

1 立項背景

隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加快，我國水環(huán)境及城市飲用水源污染狀況日益嚴重，突發(fā)性水源污染事故頻頻發(fā)生，保障飲用水水質安全已經(jīng)成為各級政府管理部門的重點工作之一。為了實現(xiàn)將水質安全的控制前移，達到預防、化解風險，減少損失的目的，必須實施從水源到制水、配水等各個供水環(huán)節(jié)的全流程監(jiān)測與預警，加強全方位管理，即建立城市供水水質監(jiān)控預警系統(tǒng)。

根據(jù)國家加強飲用水安全保障工作的行業(yè)管理需求和科技攻關需求，國家啟動了《水體污染控制與治理科技重大專項》（以下簡稱水專項）的研究和示范建設工作?！讹嬘盟踩Ｕ霞夹g研究與示范主題》（以下簡稱飲用水主題）是水專項的6個主題之一，由住房和城鄉(xiāng)建設部牽頭組織實施，其中《飲用水水質監(jiān)控預警及應急技術研究與示范》（以下簡稱監(jiān)控預警項目）是飲用水主題8個項目之一。中國城市規(guī)劃設計研究院、住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心、浙江大學分別承擔了監(jiān)控預警項目的《國家、省、市三級水質監(jiān)控網(wǎng)絡構建關鍵技術研究與示范》、《水質信息管理系統(tǒng)及可視化平臺關鍵技術研究與示范》、《水質安全評價及預警關鍵技術研發(fā)與應用示范》等三個緊密聯(lián)系課題的研究工作，總體目標是通過課題研究和成果集成，為在全國建成國家、省、市三級城市供水水質監(jiān)控預警及應急支持平臺提供技術支撐和示范。

2 研究進展

2.1 監(jiān)控預警項目三個相關課題概述

（1）國家、省、市三級水質監(jiān)控網(wǎng)絡構建關鍵技術研究與示范課題

本課題研究內容是提出構建分布式、網(wǎng)絡化、多信源的國家、省、市三級飲用水水質監(jiān)控網(wǎng)絡的構建技術標準、運行管理技術規(guī)程和構建技術方案，并建成示范工程。分為四個子課題：在線監(jiān)測信息采集與傳輸關鍵技術研究；實驗室檢測數(shù)據(jù)可定制自動導出導入關鍵技術研究；應急監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸關鍵技術研究；三級水質監(jiān)控中心通訊平臺構建關鍵技術研究。本課題由中國城市規(guī)劃設計研究院（住房和城鄉(xiāng)建設部城市供水水質監(jiān)測中心）牽頭研究。

（2）水質信息管理系統(tǒng)及可視化平臺關鍵技術研究與示范課題

本課題重點研究多源水質數(shù)據(jù)的信息編碼與交換接口，水質數(shù)據(jù)的可視化展現(xiàn)與分析評價技術，提出基于水質監(jiān)控網(wǎng)絡的構建分布式、網(wǎng)絡化、多信源的國家、省、市三級供水水質監(jiān)控信息管理系統(tǒng)和可視化平臺的技術方案并建成示范工程。并且為本項目水質預警、應急、督察等課題提供水質基礎數(shù)據(jù)和可視化組件。共劃分為三個子課題進行研究：水質信息管理系統(tǒng)與可視化平臺結構的優(yōu)化方法研究；水質信息管理系統(tǒng)與可視化平臺建設的關鍵技術研究；水質信息管理系統(tǒng)與可視化平臺功能研發(fā)。本課題由住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心牽頭研究。

（3）水質安全評價及預警關鍵技術研發(fā)與應用示范課題

本課題利用國家、省、市三級水質監(jiān)控網(wǎng)絡的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他有關信息，借助水質信息管理系統(tǒng)與可視化平臺，研究飲用水水質安全評價方法和預警關鍵技術，構建水質安全評價和預警系統(tǒng)，并進行示范應用。分為五個子課題：水質安全評價及預警體系關鍵技術研究、典型漸變性水源水質污染預警專題研究、典型突發(fā)性水源水質污染預警專題研究、水處理及管網(wǎng)水質預警專題研究、全流程水質安全預警系統(tǒng)集成和應用示范。本課題由浙江大學牽頭研究。

2.2 研究主要進程

2009年初，水專項研究正式啟動，三個課題積極行動，組建了各自研究隊伍，落實了實施方案，并開展了關鍵技術研究和應用系統(tǒng)的研發(fā)，還進行了調研和系統(tǒng)對接等多項聯(lián)合工作，取得了階段性成果。

（1）2009年4月，中國城市規(guī)劃設計研究院、住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心、浙江大學共同組成調研小組，對山東省、濟南市、杭州市、東莞市等示范地開展了聯(lián)合調研。

（2）2009年11月，三個課題組聯(lián)合在濟南市開展了深入調研。邀請山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳、濟南市公用事業(yè)管理局、濟南市供排水監(jiān)測中心有關領導座談，結合系統(tǒng)原型進一步提煉用戶真實需求。

（3）2010年2月，三個課題組在濟南召開會議，與濟南地方政府實施的數(shù)字市政項目進行對接，供水水質監(jiān)控預警項目被納入為數(shù)字市政的重要組成部分。

（4）2010年3月，三個課題組在北京召開會議，完善了山東省和濟南市實施方案，進一步確定了平臺的功能結構、監(jiān)控預警和應急的工作流程。

（6）2010年4月，在濟南通過了山東省和濟南市示范建設實施方案，同時初步確定相關課題“十二五”研究內容。

城市供水水質監(jiān)控預警及應急支持系統(tǒng)功能結構圖

（7）2010年5月，三個課題組在北京進行了多次軟件對接，解決了各分系統(tǒng)功能集成、用戶身份統(tǒng)一認證、數(shù)據(jù)庫整合等問題，實現(xiàn)了基于平臺搭建城市供水水質監(jiān)控預警及應急支持系統(tǒng)的整體框架。

3 水質監(jiān)控預警系統(tǒng)功能設計

根據(jù)三個課題組的共同研究，確定了城市供水水質監(jiān)控預警及應急支持系統(tǒng)的功能結構，如下圖所示：

根據(jù)該功能框架，可以實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)與水質數(shù)據(jù)的采集，實驗室檢測水質數(shù)據(jù)和在線監(jiān)測水質數(shù)據(jù)的顯示和融合，水質數(shù)據(jù)的評價和預警，應急處理的技術支持，以及水質督察、日常管理等功能。各模塊的基本功能描述如下：

（1）首頁

將用戶關心的信息集中展示在登錄后看到的第一個頁面，用戶可動態(tài)調整顯示內容。

（2）基礎信息

可查看系統(tǒng)管理對象的基礎信息，包括城市概況、城市基礎信息、企業(yè)基礎信息、水廠基礎信息、供水基礎信息和供水動態(tài)信息等，基層操作員可動態(tài)維護這些基礎信息。

（3）水質信息

可查看在線監(jiān)測、實驗室檢測、流動監(jiān)測和其他部門的共享數(shù)據(jù)；查看在線監(jiān)測設備的工作狀態(tài)，并對部分設備進行反控；用曲線、報表等多種形式動態(tài)顯示在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，突出顯示超標數(shù)據(jù)；對比展示歷史數(shù)據(jù)、相關數(shù)據(jù)；自定義查詢與統(tǒng)計；對水質數(shù)據(jù)進行空間分析，以地圖的形式來展示結果；按用戶需要的格式靈活生成統(tǒng)計報表。基層操作員可以錄入實驗室檢測數(shù)據(jù)。

(4) 水質預警

針對預警對象的區(qū)別，對原水、出廠水、管網(wǎng)水分別進行預警，輔助專業(yè)人員對預警事件等級進行判斷，并進行對應處置。對事件全過程進行跟蹤和監(jiān)控，并在計算機上實現(xiàn)仿真模擬，模擬水質警情的演化、變遷規(guī)律，預測水質變化趨勢和受影響區(qū)域范圍，為水質預警判斷提供有效依據(jù)。

（5）應急處理

對突發(fā)事件的應急處理提供技術支持，包括信息支持、資源支持、方案支持和過程支持等。按照應急預案的處置過程，展示事件情況、供水系統(tǒng)概況，輔助篩選應急專家、應急技術和應急資源，輔助制定應急方案，并加強對應急處理中水質狀況的及時跟蹤；對事件的處理結果做出總結。

（6）水質督查

展示水質督查的技術規(guī)程文檔和工作計劃；對督察任務進行分解和跟蹤，提供督察數(shù)據(jù)的上報和統(tǒng)計功能；對督察數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

（7）日常管理

為不同角色用戶的日常工作提供支撐。主要是生成和管理用戶常用的業(yè)務報表；提煉近期水質方面的重要新聞；對未按時上報的實驗室數(shù)據(jù)進行催報；錄入公眾投訴信息和處置結果。“十二五”期間還將完成水質督察的質控考核、認證管理、標準評估等功能。

（8）資源庫

對水質相關的資源信息進行分類管理，包括案例庫、應急預案、專家?guī)?、技術法規(guī)、應急監(jiān)測、應急處理技術、應急物質等。

（9）系統(tǒng)管理

為系統(tǒng)管理員的工作提供支撐。主要實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)和業(yè)務參數(shù)設置，用戶定義及權限管理；對系統(tǒng)框架中各模塊的配置管理；與其他部門的相關信息交換的接口維護等。

4 下一步工作計劃

根據(jù)目前的研究進展，下一步工作計劃如下：

（1）2010年5月，三個課題組赴東莞市開展深入交流，確定東莞的實施方案。

（2）2010年6月-7月，完成杭州的調研，完成平臺的開發(fā)工作。完成各示范地的相關的建筑工程、設備購置及安裝工作。

（3）2010年8月-9月，完成省級、市級兩級平臺多輪測試，完成軟件測試報告、用戶操作手冊的編寫。

（4）2010年8月-11月,完成示范地系統(tǒng)的安裝調試與完善。

（5）2010年12月，對各課題進行總結梳理，完成驗收所需的各項資料，完成各課題的驗收。

5 展望

水質監(jiān)控預警系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)從源頭到龍頭的全過程水質監(jiān)控，實現(xiàn)從中央到地方的全覆蓋水質分級管理，為各級水質主管部門、供水單位進行飲用水水質的日常管理、科學決策和預警應急提供技術支撐，并為建設國家三級平臺起到示范作用，為提升政府監(jiān)管能力提供技術支撐。

水質監(jiān)控預警系統(tǒng)的研究和建設過程需要政府的大力支持和各部門之間的相互配合。在“十二五”階段，監(jiān)控預警項目將結合目前研究中遺留的問題和新發(fā)現(xiàn)的問題，繼續(xù)進行科技攻關和技術集成，逐步建立健全水質監(jiān)控網(wǎng)絡，建成水質監(jiān)控業(yè)務化平臺，提高和完善水質監(jiān)控系統(tǒng)功能，在平臺上實現(xiàn)供水管理業(yè)務的集成。