水质监测管理信息系统（精选8篇）
城镇水质监测中心信息系统的规划与建设
为进一步推进广州市水务监测工作的信息化进程.加快信息技术在国民经济和社会生活中的广泛应用,实现新时期水务工作的加快发展,该文结合广州市水质监测工作信息化的建设现状,围绕广州市水质监测信息工作面临的.形势、困难和问题,以及信息系统的建设日标、信息系统的框架、信息系统的特点和信息系统的主要功能(水资源监测信息管理系统、供水监测信息管理系统、排水监测信息管理系统和水土保持监测信息管理系统),探讨水质监测工作信息化的规划与建设思路.
作 者：谈勇 Tan Yong 作者单位：广州市水质监测中心,广州市城市排水监测站,广东广州,510010刊 名：城市道桥与防洪英文刊名：URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL年，卷(期)：2009“”(6)分类号：X832关键词：城镇水质 监测 信息系统 规划 建设 广州
本文提出基于Zig Bee无线传感器网络和ARM_Linux平台的水质信息实时监测系统, 本系统由水质信息采集层、数据处理单元和水质监测控制中心三部分组成, 实现对监测地区水域的温度、PH值、电导率和溶解氧等水质信息的实时采集、传输和处理, 并通过对水质信息的分析, 实现对水质变化状况的预测。本系统实现了对水质信息的远程实时监测, 提高了水质监测工作的信息化和智能化水平。本文重点对水质信息采集层和数据处理单元进行设计研究。
1水质信息采集层
本系统主要是对监测地区水域的温度、PH值、电导率和溶解氧进行水质信息采集。由于水质变化是一个缓慢的过程, 我们设置为每四个小时采集一次, 所以采集频率不高, 每次采集的数据量不是很大, 所以本系统水质信息采集层采用Zig Bee无线组网技术。我们按照监控强度, 将传感器节点按照一定的密度分布在监控水域中, 通过Zig Bee无线传输技术将若干个水质传感器节点采集的信息集中到Zig Bee协调器节点, Zig Bee协调器再将数据传输到ARM平台进行处理, 完成水质信息的采集。
1.1设计原理
本系统水质信息采集层采用Zig Bee无线组网技术。Zig Bee协议是基于IEEE802.15.4标准的无线网络技术。它可以工作在2.4GHz频段, 具有最高250Kb/s的数据传输速率, 传输距离在10m~75m内。Zig Bee协议组网灵活, 网络中的从设备高达254个。Zig Bee网络通过大量的带有传感器的Zig Bee节点相互协调实现数据在网络中的通信。这些节点, 一个接一个的以接力的方式通过无线电波为媒介将数据从一个节点传到另一个节点, 所以数据传输的效率非常高。同时, 传输过程中应用碰撞避免机制, 提高数据传输的可靠性。
在水质监测环境中, 大量的节点被随机放置在被监测水域内, 选择芯片时既要满足工作需要, 又要充分考虑通信模块抗干扰能力以及能量消耗问题。本系统选取专门针对Zig Bee协议应用的CC2430芯片, 该芯片具有超强的抗干扰能力和极低的功耗, 是一款高性价比的无线射频芯片。
1.2水质信息采集的实现
水质信息采集网络是由一个Zig Bee协调器节点设备和分布在监测水域的若干个带有水质传感器Zig Bee节点组成。ZigBee协调器完成组网功能, 给无线网络中各节点分配地址、维护协调器与节点的通信、与数据处理单元互通信息等。分布在监测水域上的各个带有传感器的Zig Bee节点完成水质数据的采集。传感器与CC2430之间通过信号调理电路连接。本系统主要对温度、PH值、电导率和溶解氧的水质参数进行采集, 水质传感器选用专门应用于水下环境进行水质参数测量的WQ系列水质检测传感器 (如果有其他需要可以增加传感器的种类和数量) 。
负责采集监测水域的温度、PH值、电导率、溶解氧的传感器将采集到的数据信息首先传给信号调理电路, 经过信号调理电路对信号进行调理, 转换后传输给CC2430芯片。CC2430的内核是高性能的8051单片机, 对采集到的数据信息进行处理。同时它还是整个Zig Bee节点的控制管理中心, 控制调理电路的工作频路, A/D转换器的采样频率, 控制Zig Bee节点与其它Zig Bee节点或协调器节点进行通信。经过处理后的水质信息通过ZigBee节点的ZRF无线收发器转换成高频信号并发送给协调器节点, RF无线收发器还负责接收来自协调器的控制信号。最后经过处理的水质信息经过协调器节点发送给ARM数据处理单元。
2数据处理单元
根据需要进行水质监测的水域面积, 可以将被检测水域分成一个或者几个水质监测子区域。数据处理单元就是一个水质监测子区域的中心, 它对其所属子区域中Zigbee无线传感器网络采集的水质信息进行收集、存储和处理, 通过LCD显示屏直接显示水质状况, 并通过GPRS网络连接远程水质监测控制中心, 向其提供采集到的水质监测信息。同时, 它接收水质监测控制中心的信息, 完成对无线传感器网络的控制。
2.1数据处理单元结构
数据处理单元以Linux为操作系统, ARM9S3C2410嵌入式控制器为处理器组成嵌入式系统。数据处理单元的硬件结构如图1所示。
ARM9S3C2410通过外部总线接口扩展了一片NAND Flash和两片SDRAM, NAND Flash主要用来存储系统的Boot Loader程序和应用程序等, 通过JTAG调试接口将Boot Loader写入芯片。SDRAM存储器主要是运行应用程序及加载内核。ARM9S3C2410通过串口外接GPRS模块和Zig Bee协调器, 并通过GPRS无线网络与水质监测控制中心实现数据传输。电源模块为数据处理单元提供稳定的电源。
2.2设备驱动的实现
在Linux系统中通过设备驱动程序与硬件设备之间建立一个标准的抽象的接口。通过这个抽象接口, 用户可以很方便的对硬件设备进行所需操作。
GPRS驱动程序用UART驱动来实现, 主要包括设备初始化、打开、关闭、数据的发送和接收等函数, 通过PPP完成网络数据的传输。
Zig Bee协调器驱动通过在LINUX内核中加入字符驱动来实现, 完成设备初始化, 打开关闭, 数据发送和接受等函数。字符驱动主要用file_operation结构完成, 注册完设备号后, 当上层应用调用Zig Bee协调器驱动程序时, 需要完成以下功能:
1) 初始化设备。在系统工作时, 通过zigbee_int () 实现Zig Bee协调器的初始化, 判断能否正常连接, 注册和中断。
2) 按照Zig Bee协议封装数据包并发送给CC2430, 发送指令到CC2430, CC2430能正常完成指令命令;芯片能完成数据的收发功能。
3) 当CC2430接收到的数据包与协议包格式不符时, 要求用户重新发送数据。当发送数据错误时, 可按照上位机要求重新发送数据。
4) 通过zigbee_relese (structinode*inode, struct file*filp) 函数实现释放程序运行中的所有资源。
3总结
本文设计的水质信息实时监测系统通过监测水域中的水质传感器自动采集多种水质参数, 实时快速地将采集到的水质信息通过Zig Bee无线通信传输给数据处理单元, 进行数据的初步处理, 并进行打包后, 通过GPRS信道将水质信息传输到远程水质监测控制中心服务器, 完成对水质信息的分析, 管理和存储。实验证明系统稳定可靠, 安装和运行成本低廉, 具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]刘玉飞, 黄敏等.基于ARM/GPRS/ZIGBEE水产养殖远程监控系统设计.计算机技术与发展, 2012, 9.
[2]严丽平, 宋凯.基于ZigBee与GPRS的嵌入式水质监测系统设计.计算机工程与设计, 2011.
[3]胡晓波, 宋良图等.基于ZigBee及ARM的渔业养殖水质实时监控系统.仪表技术, 2014.7.
[4]李婧, 史智兴.基于嵌入式ARM-Linux无线ZigBee协调器驱动设计.微型机与应用, 2011.
1.背景
汤河水库是位于辽阳东南30多千米的東南山区的蓄水建筑和旅游景点。又是辽宁省的辽阳市、鞍山市这两大城市数百万居民饮用水的主要供水处。汤河水库还担任着此处下游大片农村的稻田灌区，特别是辽阳市的灯塔市，是辽宁省重要的稻米生产基地。2002年12月，中国环境监测总站在汤河水库水坝附近建设出库水质自动监测站，对汤河水库的水质进行实时监测，此外辽阳市环境监测站每月对汤河水库水质（包括入库2个点位、库中2个点位以及出库水坝1个点位，合计5个点位）人工取样监测1次。
目前对于汤河水库入库河流水质的监测，满足不了水库水质和生态环境保护的需求，一旦入库河流水质发生污染事件，不能及时发现、及时采取应对措施，影响辽阳、鞍山两大城市的饮用水水质及周边生态环境，将造成巨大的损失。
2.意义
汤河水源保护区水质自动监测系统的建成，使汤河入库水质实现了从手工监测到自动监测的质的飞跃，解放了劳动力，降低了成本，并且领导能够实时掌握汤河水库入库水质情况，一旦有污染事件存在，能够第一时间查出原因，并采取应对措施。汤河水源保护区水质自动监测系统是最好的预警方式，对辽阳和鞍山两大城市的数百万居民用水起到有效的保护作用。
汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，将从城市可持续发展的角度，为资源合理利用、生态平衡、防范生态风险、实现生态补偿进行宏观控制性规划提供可靠依据，为计划部门确定城市重点生态建设内容提供基础，为生态环境保护部门在制定生态政策上提供宏观指引。
汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，将为防治工业化、城市化过程中产生的区域性环境污染，恢复和促进城市生态系统的良性循环，提出了前瞻性的环境保护和生态建设措施。为政府各级领导和有关部门在实施区域开发、大项目建设等，提供综合决策的科学依据。
汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，对推进可持续发展战略，优化产业结构、塑造辽阳市城市形象、营造和谐的城市生态系统，进一步把辽阳市建设成为经济发达、环境优美、功能完善、生态人居和谐、生态文化繁荣的现代化大城市，具有重要的指导意义。
3.建设内容
2014年8月8日，《国务院关于近期支持东北振兴若干重大政策举措的意见》（国发[2014] 28号）第二十五条意见，推进重点生态功能区建设。辽宁省根据国务院文件精神，将汤河水源保护区水质自动监测系统的建设列为辽宁省湖泊生态环境保护的重点项目。内容包括：2015-2016年，辽阳市环境监测站计划在汤河水库东西两个主要入库河流位置，各建设一个水质自动监测站，来实时监控汤河水库入库水质状况。
汤河水源保护区水质自动监测系统的建设包括：庙山北侧小西沟村建设汤河水库1#入库河流水质自动监测站，对下达河入库水质进行监测；大甸子村南侧鸡鸣寺村建设汤河水库2#入库河流水质自动监测站，对二道河入库水质进行监测（如图）。监测项目包括：高猛酸盐指数、氨氮、PH值、电导率、水温、浊度、溶解氧、总磷、总氮、叶绿素。基础建设方面包括：50平米的水站站房、电力系统、网络传输、采水配水系统、工控机、控制系统以及办公设备。数据传输系统，利用vpn技术，实现数据加密，并实时传输至互联网络。质量保障系统：利用辽阳市环境监测站现有的标准化实验室，每月对汤河水库水质比对一次；对于PH值、溶解氧、电导率、水温、氨氮等项目，利用便携式监测仪器进行不定期的数据比对。
建设资金需求，汤河水源保护区水质自动监测系统的建设合计费用300万元，包括两套完整的水质监测系统。其中站房建设每个站25万元；采水配水系统每个站18.3万元；工控机及控制系统每个站25.5万元；计算机及vpn通讯系统每个站5.7万元；在线监测仪器设备每个站74.9万元；打印机、传真机每个站0.6万元。
4.绩效目标
汤河水源保护区水质自动监测系统建设的直接经济效益：自动监测取代传统的手工取样监测，每年节省费用5万元左右。它的间接经济效益更为巨大，首先作为污染事件预警功能，可以有效的避免饮用水源污染事故的发生，带来不可估算的效益；自动监测的数据可以为规划部门提供城市开发的依据，更有效合理的利益水库周边的资源，获取更大的经济收益。
5.结论
通过对河北省地表水、地下水水质自动监测系统的建设运行情况分析,研讨了当前水质自动监测系统的优缺点,结合当前水质监测科技发展提出了几点认识,供其他类似水质自动监测系统设计与建设时参考.
作 者：聂会兰 李明良 王永党 王菲 白云鹏 NIE Hui-lan LI Ming-liang WANG Yong-dong WANG Fei BAI Yun-peng 作者单位：聂会兰,NIE Hui-lan(河北省水利科学研究院,河北,石家庄,050057)
李明良,王菲,LI Ming-liang,WANG Fei(河北省水文水资源勘测局,河北,石家庄,050031)
王永党,WANG Yong-dong(河北省承德水文水资源勘测局,河北,承德,067000)
白云鹏,BAI Yun-peng(张家口水文水资源勘测局,河北,张家口,075000)
目录
1、总论...............................................1 1.1项目概况.............................................1 1.2编制单位概况........................................1 1.3项目编制依据和编制内容..............................3 1.4项目主要技术经济指标................................4 1.5主要结论.............................................5
2、项目建设必要性.......................................6 2.1水质、水量监测系统现状..............................6 2.2项目建设的必要性....................................7
3、建设目标、原则、范围和内容...........................10 3.1建设目标............................................10 3.2建设原则............................................10 3.3建设范围............................................11 3.4建设内容及规模.....................................11 3.5站房建设方式.......................................14 3.6水平年..............................................14
4、技术要求及建设条件...................................22 4.1技术要求............................................22 4.2建设条件............................................23
5、初步建设方案........................................25 5.1总体建设方案.......................................25 5.2子站建设方案.......................................26 5.3中心站远程控制系统建设方案.........................29 5.4主要仪器设备.......................................29 6、项目实施进度和组织管理..............................31 6.1项目实施进度.......................................31 6.2项目组织管理.......................................32
7、投资估算与资金筹措..................................33 7.1投资估算...........................................33 7.2资金筹措计划.......................................34
8、社会效益分析........................................36 附图浙江省地表水水质水量自动监测站分布图
1、总论 1.1项目概况
项目名称浙江省地表水水质水量自动监测系统工程建设方案。项目地点位于浙江省境内的主要江河重要控制节点、重要引调水源取水口、重要水功能区控制断面、重要饮用水水源地和重要水库和湖泊等。
报告编制单位浙江省水文局。
建设内容及规模建设96个地表水水质水量自动监测系统工程。建设内容主要包括设备购臵、站房及辅助设施建设改造以及数据信息系统升级同时建立配套的质量保证系统、数据传输系统、管理控制系统、综合查询分析系统、数据发布系统和运维管理系统。项目总投资24975万元其中建设费用17000万元运行维护费用7975万元。
资金筹措方案宁波市2425万元全部由地方承担。其余部分由省财政承担14206.5万元、地方财政承担8343.5万元。建设期2015年前建设27个2020年前建设69个。1.2编制单位概况
浙江省水文局持有甲级水文、水资源调查评价、甲级建设项目水资源论证、乙级建设项目水土保持方案编制、丙级勘测设计等资质证书和水环境监测国家级计量认证合格证书及事业单位法人证书。具有固定工作场所4000多平方米工作条件优越内部管理制度健全从1883年设立浙江省第一个水文站点起一直从事水文、水资源调查评价工作并受省水行政主管部门委托行使全省水文行业管理职能。全省水文观测站按观测项目分共有国家基本水文站1305个全省水文站网观测项目齐全布局科学合理站网密度和水文资料质量名列全国前茅。全局现有在职职工106人其中高级专业技术人员38人、中级专业技术人员46人。全省水文系统现有职工605人其中高级专业技术人员75人、中级专业技术人员203人。集水文水资源监测、水文水资源情报预报、水文自动测报系统工程设计与实施、通信工程设计与施工、水文水资源调查评价、水文分析计算、生态与环境分析等专业技术人员于一体技术力量雄厚技术装备先进配备有足够的与水文、水资源调查评价专业活动相适应的仪器设备和国 家认定的水环境监测实验设施及计算机绘图设备等技术装备。1992年10月在浙江省水文局中心实验室建于1978年的基础上成立了浙江省水环境监测中心2004年更名为浙江省水资源监测中心以下简称监测中心。现有省中心和11个市级分中心。其中水利部门的有省中心和杭州、温州、宁波、嘉兴、湖州、金华、台州、丽水8个市级分中心的9个实验室。中心实验室总面积4650平方米其中省中心600平方米、杭州分中心750平方米、嘉兴分中心480平方米、湖州分中心210平方米、金华分中心550平方米、温州分中心370平方米、台州分中心300平方米、宁波分中心600平方米 丽水分中心790平方米。中心1996年通过国家计量认证水利评审组 的首次评审2001、2006、2009年分别通过复查评审2010年通过 国家认监委专项监督检查。另外衢州、舟山、绍兴分中心分别利用用了当地环保、疾控等部门的已经通过计量认证的实验室进行检测工作。中心的主要职责是指导全省江河湖库水质监测工作负责全省水功能区水质监测断面设臵和调整对重要水源地、重点水功能区、行政界河的水量水质进行监测和分析评价承担全省水文水资源调查评价业务承担省级水资源公报、水资源质量通报的编制指导全省监测站网建设和业务技术培训及考核工作。现具备按《生活饮用水卫生标准》GB5750-2006、《水环境检测规范》SL219-98、水质分析方法标准SL7894-1994等国家和行业方法标准向社会提供地表水、地下水、饮用水含天然矿泉水、污水及其再生利用水、大气降水等5类67项参数公证数据的能力。1.3项目编制依据和编制内容 1.3.1编制依据
(1)《中华人民共和国水法》(2)《中华人民共和国环境保护法》(3)《中华人民共和国水污染防治法》
(4)《国务院实行关于最严格水资源管理制度的意见》国发[2012]3号
(5)《浙江生态省建设规划纲要》浙江省人民政府
(6)《中共浙江省委关于推进生态文明建设的决定》浙委„2010‟64号
(7)《浙江省跨行政区域河流交接断面水质监测和保护办法》浙政令第252号(8)《浙江省跨行政区域河流交接断面水质保护管理考核办法试行》浙政办发„2009‟91号
(9)《浙江省水文事业发展“十二五”规划》(10)《浙江省水功能区水质监测规划》
(11)《水文基础设施建设及技术装备标准》SL276-2002(12)《浙江省水功能区、水环境功能区划分方案》(13)《太湖流域水功能区划2010-2030年》(14)《地表水环境质量标准》GB3838-2002(15)《地表水资源质量评价技术规程》SL395-2007(16)《水环境监测规范》SL21998 1.3.2 编制内容
本建设方案以“浙江省地表水水质水量自动监测系统工程”为研究对象着重就项目建设的背景及必要性、功能定位与建设规模、站点选址与建设条件、投资估算与资金筹措等进行研究并提出建设的要求。1.4项目主要技术经济指标 工程主要技术经济指标见表1-1。表1-1
技术经济指标表
1.5主要结论
1.5.1项目建设是必要的
除省环境行政主管部门按照自身需要设立和规划设立的213个水质动态监测站外按照水资源和水功能区动态管理要求全省尚有上百个未建或未规划建设的主要江河重要控制节点、重要引调水源取水口、重要水功能区控制断面、重要饮用水水源地和重要水库和湖泊需要建设和完善地表水水质水量自动监测系统。本项目建设将全面提升我省地表水水质水量动态监测能力为最严格水资源管理和推进我 省生态文明建设提供技术支持并有利于促进公众参与和社会监督以及水资源监测信息的交流与共享。1.5.2项目建设是可行的 1建设条件基本完备
本项目需要新建站的场地条件均能满足要求水、电、通讯等配套设施条件基本具备。
2项目建设方案基本可行
项目建设以水功能区动态监测和科学管理为目的建设方案采取近期和远期相结合符合最严格水资源管理和我省水利发展总体规划要求。
3项目资金筹措方案基本可行
本项目建设资金拟申请省财政资金和项目所在地财政资金。我省近年来逐年加大水利投入建设资金能得到保障。
2、项目建设必要性
2.1水质、水量监测系统现状 2.1.1水利部门现状
经过60年的规划建设我省已基本形成功能基本齐备布局基本合理的各类水量、水质监测站网。到2010年底全省实有水文站67站、水位106站、潮位33站、雨量497站。按测验项目统计流量67处、水潮位206处、雨量672处、悬泥沙站14处、蒸发91处、水质729处、盐度6处、省级报汛站321处、预报断面17处。省水资源监测中心及各地市级分中心有管理、检测人员79人配备各类水质分析仪器设备共331台套。为配合各级水行政主管部门履行《水法》赋予的水功能区水质监测职责在省水利厅部署下浙江省水文局2007年编制了《浙江省水功能区水质监测规划》、2008年编制了《浙江省水功能区水质监测断面调整和布设建设实施方案》明确20082010年全省水功能区水质监测断面布设的具体要求规 经省水利厅批准后正式实施。近年来各市大力组织开展水功能区水质监测工作至2011年底全省水功能区监水质测断面已经达729个。随着水文科技进步全省水文水资源监测设施及技术装备明显改进特别是我省水文体制实行分级管理以后全省各级都加大了对水文的投入水文测验仪器设备的自动化、现代化水平上了一个新的台阶。全省已建成水情遥测站3000余个引进了和配备了多普勒剖面流速仪、自动测流缆道、超声波测流仪、电波测流仪、全站仪和流动注射等测验、分析仪器设备大量推广使用雨量、水位的模块存储技术计算机技术应用于水文的各个领域水文系统固定资产总值达17800万元。
总体而言我省对水资源量的监测相对完善水资源总量和其时空变化能够准确掌握而对水资源质的监测明显落后全省水利系统水质自动监测站建设尚属起步阶段目前只在钱塘江和运河建设了两处水质自动监测站。现有水功能区水质监测主要以人工取样监测为主监测频次低监测能力和时效性明显不足与加强水功能区动态监测和科学管理的要求和我省经济社会发展水平极不相称。2.1.2环保部门自动站建设现状
2006年前我省环保部门已在全省江河建设了87个水质自动监测站其中交接断面77个、水源地8个、其它类型2个2010~2012年环保部门规划新建设70个水质自动监测站均为水源地。该项建设今年将全部实施到位
除上述建设外按照环保部门最新规划2012~2013年将实施新一轮浙江省环境自动监测网络建设项目规划至2013年底新建56个自动监测站其中交接断面44个其它类型12个。
到目前为止环保部门在全省江河湖库已建和规划建设自动监测站213个其中交接断面121个、水源地78个、其它类型14个主要监测项目为常规五参数水温、PH、溶解氧、浊度、电导以及高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮分析仪。2.2项目建设的必要性
2.2.1项目建设是贯彻落实中央1号文件推动最严格水资源管理的需要今年中央1号文件明确了水利改革发展的目标任务提出“要基本建成水资源保护和河湖健康保障体系主要江河湖库水功能区水质明显改善城镇供水水源地水质全面达标”的要求。提出的基本原则之一是要坚持人水和谐顺应自然规律和社会发展规律合理开发、优化配臵、全面节约、有效保护水资源要从严核定水域纳污容量严格控制入河湖排污总量建立水功能区水质达标评价体系完善监测预警监督管理制度。《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》国发„2012‟3号提出了要“加强水功能区动态监测和科学管理”的要求本项目通过我省主要江河地表水水质水量自动监测系统建设监控全省主要江河污染物通量加强源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库、湖泊的保护有利于完善水功能区监督管理建立水功能区水质达标评价体系推进最严格水资源管理。
2.2.2项目建设是提升我省水资源监测管理水平的需要
地表水水质水量自动监测系统以在线自动智能分析仪器为核心运用现代传感器技术、自动测量和控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络组成一个综合性的在线自动监测系统实现了对全省地表水水质状况、河流污染物通量以及源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库、湖泊的实时自动在线监测和预警将大大提升全省水资源监测和管理自动化、科学化水平。2.2.3项目建设是完善全省水功能区管理需要
浙江省人民政府办公厅浙政办发[2005]109号“转发省水利厅省环保厅关于浙江省水功能区水环境功能区划分方案的通知”明确“各地要按照《方案》规定的目标水质进行管理结合本地实际制定相应措施削减和控制排污总量加强污染源整治改善水环境确保个功能区在2020年前达到水质目标。”2010年3月水利部关于实行最严格水资源管理制度工作方案提出“建立和明确开发利用红线控制指标考核体系把水功能区达标率等四项考核指标纳入各地经济社会发展综合评价体系地方各级政府要对考核指标进行分级考核进一步强化红线指标控制的监管力度”这是一项重要的水资源保护制度创新。地表水质水量自动监测系统工程的建设将全面提升我省现有水功能区水质监测的时效性、代表性和功能区达标评价的科学性为监督水功能区达标、入河污染物减排帮助各级政府准确研判水环境形势进行科学决策提供技术保障。
2.2.4项目建设是促进公众参与和社会监督的需要
本项目建设是促进公众参与和社会监督的需要。通过建设本项目实时掌握并及时发布重要水域水质信息促进公众参与和社会监督维护广大人民群众的水资源权益与省、地方相关部门、单位共享数据信息实现投资效益最大化。
综上所述本项目的建设将全面提升全省水资源监测和管理自动化、科学化水平增强我省现有水功能区水质监测的时效性、代表性和功能区达标评价的科学性为监督水功能区达标、入河污染物减排帮助各级政府准确研判水资源形势进行科学决策提供技术保障并有利于促进公众参与和社会监督。因此项目建设是必要和紧迫的。
3、建设目标、原则、范围和内容 3.1建设目标
按照中央和省委省政府关于加快水利发展改革中有关强化水资源管理和水生态保护的要求通过本项目建设实现全省主要江河控制断面源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库、湖泊的水质水量实时在线监测同时建立配套的质量保证系统、数据传输系统、管理控制系统、综合查询分析系统、数据发布系统和运维管理系统基本形成以自动监测为主、常规监测为辅的水质水量监测体系从而准确掌握全省地表水资源和入河污染物通量的时空变化全面提升水资源和水功能区监管能力结合环境行政主管部门的行政区接断面的水质自动监测严格水环境功能区管理和入河污染物减排达到水生态环境明显优化城乡河道综合治理全面推进、河湖健康功能得到有效维护主要水功能区水质显著改善的目标。项目新建的96个自动站加上水利部门已建的2个、环保部门现有及规划建设的213个水质自动站全省自动站数量达到311个。3.2建设原则
3.2.1不重复建设、资源共享
按照水行政主管部门水资源管理职能要求设站并与环境行政等其他主管部门共享监测信息不重复设站。3.2.2水质水量监测同步
水质自动站尽量与现有水文站水位站结合满足主要江河控制断面污染物通量监测、计算要求3.2.3监控重点明确监测站点布局合理全省主要江河污染物通量能够算清水资源质量能有效监控无明显空白区满足最严格水资源管理和水质预警要求。3.3建设范围
3.3.1主要江河重要控制节点设站
实现对主要江河的干流、重要的一二级支流进行水质水量的自动监测。3.3.2重要引调水源取水口设站
实现对跨流域、跨区域的引调水工程的取水口水质水量的动态监测。3.3.3重要水功能区控制断面设站
实现对部分属源头保护区、保留区的水功能区的水质水量的动态监测。3.3.4重要水库饮用水水源地设站
实现对环境行政主管部门以外的市级饮用水水源地的水质水量动态监测。
3.3.5重要水库和湖泊设站
实现对重要的且水面面积较大的水库、重要的湖泊进行水质水量的动态监测。
3.4建设内容及规模
为使该项建设充分结合我省水质自动监测现状满足水功能区管理需求我局前期组织开展了针对全省需要建设水质水量自动监测站点的调研工作收集了环保部门已建和近期规划建设水质自动站点、位臵全面分析了除环保部门已建和已规划建设自动站的断面以外的江河湖库建水质水量自动监测站的必要性和可行性综合考虑设站原则、断面水文条件、水质状况、上下游水域功能和保护目标、自动监测设备安装、设备运行维护和检修和土地征用可行性等因素综合选定96个自动监测站点。
本项目拟建的96个水质水量自动监测站点分布为杭州市12个、宁波市9个、温州市12个、嘉兴市3个、湖州市7个、金华市7个、台州市12个、绍兴市9个、丽水市11个、衢州市10个。3.4.1主要江河重要控制节点
全省主要江河重要控制节点共59个涉及10个市。分别为杭州8个、宁波5个、温州8个、嘉兴3个、湖州5个、金华6个、台州9个、绍兴5个、丽水4个、衢州6个。
其中已建有水文站共27个涉及9个市。分别为杭州2个、宁波2个、温州2个、湖州5个、金华5个、台州4个、绍兴1个、丽水3个、衢州2个。
已建有水位站共22个涉及9个市。分别为杭州2个、宁波3个、温州5个、嘉兴3个、金华1个、台州4个、绍兴2个、丽水1个、衢州1个。
3.4.2 重要引调水源取水口
全省重要引调水源取水口共9个、涉及6个市。分别为杭州2个、宁波1个、温州1个、台州2个、绍兴1个、丽水2个。3.4.3 重要水功能区控制断面
重要水功能区控制断面主要为重要保护区、保留区及开发利用区全省共13个涉及7个市。分别为杭州2个、宁波1个、温州2个、湖州1个、绍兴1个、丽水3个、衢州3个。其中已建有水文站共8个涉及5个市。分别为杭州1个、宁波1个、温州1个、丽水3个、衢州2个。已建有水位站共2个涉及2个市。分别为湖州1个、绍兴2个。3.4.4重要饮用水水源地
重要饮用水水源地共4个涉及3个市。分别为杭州2个、湖州1个、金华1个。
3.4.5 重要水库和湖泊
重要水库和湖泊共11个涉及7个市。分别为杭州2个、宁波2个、温州1个、台州1个、绍兴2个、丽水2个、衢州1个。详见表3-
1、表3-2和附图。
根据多年水质监测结果表明全省江河湖库水体中主要超标项目基本以溶解氧、高锰酸盐指数氨氮、总磷、总氮为主据此确定每个自动监测站监测设备配臵常规五参数以及高锰酸盐指数、氨氮和总磷总氮分析仪湖库站增加叶绿素和藻类分析仪、断面流量流速监测仪、视频监控设备、系统集成包括防雷设备和防火墙、质量保证控制仪器等仪器设备各1套同时配套建设自动监测质量保证、控制系统和中心管理控制系统。3.5站房建设方式
站房位臵应考虑其地理地质条件适合建站应具备良好的水、电、交通、通讯及土建等基础条件兼顾人为破坏因素和自然灾害等安全因素可选择良好的依托单位或安排有人值守或看管的场所。站房原则上采用永久性建筑确实不具备建设固定设施条件的站房考虑采用集装箱形式已有水文站、水位站的监测断面共59个这些站尽可能利用已有站房本项目需建设37个永久性建筑站房。在站房建设用地方面站房选址尽量避开耕地等保护地类每站占地面积约300400平方米。3.6水平年
水质水量自动监测系统工程建设的现状水平年2010年规划水平年近期为2015年、远期为2020年。
4、技术要求及建设条件
4.1技术要求
4.1.1监测站点建设要求
监测站站房位臵应尽量靠近监测断面便于操作控制减少站房建设难度用水、用电和通讯传输等配套设施接入条件应具备。取水系统建设在满足取水要求的前提下尽量简洁因地制宜。4.1.2系统架构要求
在系统构架设计上按照“统一规划、统一标准”的原则实现开放式、标准化、网络化和模块化系统构架。充分利用目前先进和成熟的分析仪器、信息、网络和计算机技术根据水资源保护管理的需要进行快速有效的监测数据采集、预警、传输、处理、储存和分析。为规范自动站建设提高水质水量监测水平和数据的有效性、可比性 按照统一的、符合国家技术要求的建设标准明确监测点位选取、取 水口设臵、取水方式、监测参数配臵、仪器技术参数等各方面要求。4.1.3仪器设备要求
在仪器设备的选用、采购和建设上充分借鉴现有环保部门自动监测仪器设备运行情况综合考虑目前国内自动站监测能力和水平根据不同断面水质实际状况选用国家认可、稳定可靠、运行费用低、维护管理方便和性价比高的仪器设备。采购时按照公开、公平、公正的原则根据《中华人民共和国政府采购法》及浙江省的有关政府采购的要求进行采购。4.1.4监测项目要求
在监测项目的选择上以监测结果准确度高、可比性强主要污染指标为首选。监测指标包括常规理化监测指标、水污染通量计算规定的项目和水量参数。以常规理化监测反映水体水质基本状况完善水资源管理和水资源保护的需要。
根据浙江省水质污染特点河道每站必测监测因子有五参数水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮及断面流量。湖库在河道必测因子的基础上增加叶绿素、藻类。各地也可以再根据当地江河湖库水质特点再增加监测因子。4.2建设条件
4.2.1配套基础设施条件
为了更好的开展本项目建设省水文局组织开展了自动站前期调 研工作基本摸清了各断面自动站建设的基础条件全面分析了建站 的必要性和可行性。
从初步调研情况看已建水文站的27个主要江河重要控制节点的 场地条件均能满足要求水、电、通讯等配套设施条件基本具备可 以在近期进行自动站建设。4.2.2经济社会条件
浙江省是全国最具经济发展活力的省份之一目前在经济增长方 式转变和结构调整中取得新进展经济运行质量和效益进一步提高 新农村建设稳步推进统筹发展和建设和谐社会进展良好资源要素
环境状况改善。
2010年全省生产总值27227亿元比上年增长11.8%地方财政一般预算收入2608亿元增长21.7%研究与试验发展经费支出占生产 总值比例1.82%单位生产总值能耗预计下降5.4%化学需氧量排放、二氧化硫排放量相较于2005年分别下降了16.2%和20.9%城镇居民人均可支配收入27359元农村居民人均纯收入11303元实际增长7%和8.6%。经分析研究后认为本项目建设的经济社会条件较好。
4.2.3 自动站建设管理保障
省水文局水资源监测中心承担水利部门自动监测系统的建设 方案编制系统建设、维护和运行管理的技术指导市级水文站水 资源监测分中心承担所在市级行政区自动监测站的日常维护和运行管理的技术指导各站点建设所在县市、区作为项目法人按照统一要求具体承担项目建设和管理工作。
5、初步建设方案 5.1总体建设方案
地表水水质水量自动监测系统由系统中心站和子站组成。中心站 设有远程控制中心监测子站则由采水系统、配水/预处理系统、分 析测试系统、辅助系统、数据采集/控制系统、数据处理/传输系统、视频监视系统、质控系统、防雷系统和站房组成其工作方式为24 小时间歇或连续自动运行。见图5-1。
5.2子站建设方案 5.2.1站房设计 站房面积在80120平方米之间除能安装全部监测仪器外还应留有化验室、配电间、水泵间、值班室等空间。站房周围应有疏通雨水渠道具备防雨、防虫、防尘、放渗漏和防电磁波干扰的相应措施。站房须采用正式电、容量应至少在20KV以上有条件的应单独安装一个专用变压器。站房应通水通路通电话。站房的设计应充分考虑洪水期间对监测站房的影响至少按50年最高水位设计站房的基础高度。同时站房应安装避雷设施和良好的接地装臵。
室内应配有空调设备来电自启、除湿设备。温度控制在5℃ 30℃相对湿度控制在80以下避免阳光直射仪器。站房内仪器间至少保留8米长的完整墙面墙内不能埋电线并且能够承受仪器重量应有一道排水沟地面应有倾斜排水沟处最低。5.2.2取水系统
取水口位臵的选择原则上应在交接断面附近并留有足够的预警 缓冲时间。取水系统建设在满足取水要求的前提下应尽量简洁因地 制宜针对每个水站取水位臵的不同情况采取最适合的方式。应尽量 减少取水系统建设的难度。5.2.3配水/预处理系统
配水系统的设计必须满足各仪器对水量、水质的要求水质五参 数的传感器应安装在水质预处理前应避免水流流速对溶解氧测定和对浊度测定的影响仪器对水质有要求时只对进入仪器的水样进行处理。5.2.4分析测试系统 自动分析仪器是水质自动监测系统的核心部分分析仪器应通过 权威机构认可并符合国家或行业自动监测仪器技术要求测定程序应与国家、行业或国际标准方法一致。仪器选择必须注重稳定可靠同时还要充分考虑对不同盐度水质的适用范围尤其要考虑监测指标浓度低或水质盐度高时的准确性。
自动站标准配臵的监测模块具有自动分瓶采样器和监测五参数 水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮以及叶绿素、藻类配臵相应的断面流量流速监测仪。常规理化监测项目设臵为4-6小时1次当发生水质状况发生明显变化或发生污染事故期间将监测频次调整为12小时1次并辅以人工采样监测。5.2.5辅助系统
辅助系统是保证水站正常稳定运行不可或缺的重要组成部分。辅助系统包括清洗单元、纯水制备单元、压缩空气单元、除藻单元、停电保护及稳压单元、防雷单元、河道水文测试单元、水样自动留样单元和运行环境安全单元等。
为提供稳定安全的供电单元系统配臵UPS、发电机、稳压器。UPS对系统UPS对系统起停电保护作用。在停电状态下能保存及传输 数据恢复供电后系统能自动恢复工作在配备UPS的同时系统总电源配备三相稳压器根据系统最大功耗充分考虑系统感性负载选用电启动方式启动功率为4.5KW的三相发电机。在停电的时候通过电启动防止在突发事件产生或紧急监测时系统停电而导致系统不能测试事件发生。5.2.6数据采集/控制系统
系统可对各种设备的输入、输出的开关、数字信号进行处理根据不同设备的不同要求进行相应的控制。至少能保存一个月的最小统计单位值最小统计单位时间不大于5min并至少可保存一年的小时数据。系统具有掉电保护功能并能记录掉电状态。采用开放式的、标准化的现场总线协议。系统具有防雷击、抗电磁干扰功能。5.2.7数据处理/传输系统
采用windows操作系统所有的软件应采用标准的语言编程。软 件应具有良好的可扩充性和维护性。系统配臵数据处理设备工业控 制计算机级在现场进行数据处理处理结果应至少包括实时测量值、日均值、周均值、月均值及日时均值连续变化曲线超标值检验及自动报警。能实时自动记录采集到的异常信息并主动上传到远程控制中心可自动或手动远程控制对异常信息进行处理。系统与远程控制中心之间的数据传输原则上仍采用光纤方式不具备架设光纤条件的可采用其他宽带方式。光纤或宽带租赁费用按 年支付由各地方管理单位在运行费用里列支。站点和监控中心的数 据传输协议和数据格式应符合水利部有关技术规定。5.2.8视频监视系统
视频监测主要用于监视监测仪器的工作状态、人员的进出情况、取水口和水面情况。在每个站位配臵三台摄像机和一套视频传输处理 设备一台安装在取水口监视取水口及水面情况情况一台安装在设备间监视仪器工作情况一台安装在站房出入口监视站房安全及人员的进出情况。同时视频应该能远程传输在远程控制中心通过视频控制解码器将数字视频信号还原成模拟视频号再在大屏及监视器上显示工作人员可以看到一个大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的视频图像方便监控。5.2.9质量保证与控制系统
子站质量保证与控制系统主要是配备与自动监测仪器试剂有关 的仪器建立子站比对实验室保证水样的同步性、时效性为数据 比对的有效性提供物质保障。5.3中心站远程控制系统建设方案
为实现水质水量远程监控、管理需要建设省、市、县三级水资 源监控中心和环保光纤传输专网。在硬件建设上需要添加必要的服务 器、存贮等硬件设备。数据的管理上子站的数据处理/控制系统与 中心站自动监测与信息管理平台实现对接同时对数据综合查询分析系统和数据发布系统进行必要的完善。5.4主要仪器设备
根据上述建设方案本项目新建的96个水质自动监测站需配臵 五参数、高锰酸盐指数、氨氮和总磷总氮分析仪湖库站增加叶绿素 和藻类分析仪、断面流量流速监测仪、视频监控设备、系统集成包括取水系统、配水/预处理系统、辅助系统、数据采集/控制系统、数据处理/传输系统等、质量保证控制仪器等仪器设备每个站房各1 套。见表5-1。
6、项目实施进度和组织管理 6.1 项目实施进度
项目实施的总体要求为截至2020年底建成覆盖全省、监测仪器完备、监测项目齐全、技术先进、管理有效和布局合理的浙江省地表水水质水量自动监测系统网络。
按照此要求96个监测系统工程整个建设期为9年实施进度如 下近期建设27个站即主要江河控制节点中已经建有水文站的27个站在近三年建设自动监测站2013、2014、2015年每年建设9个建设进度见表6-1。
表6-1 全省水质水量自动监测系统工程近期建设进度表
远期建设69个其中20162020年每年建站数量分别为22、10、15、9、13个。其中2016年建设已建水位站的主要江河重要控制节点22个站 2017年建设已建水文站、水位站的重要水功能区控制断面10个站 2018年建设重要水源地站4个和重要水库和湖泊11个站 2019年建设重要引调水源取水口9个站 2020年建设未设水文水位站的主要江河重要控制节点10个站和重要水功能区控制断面3个站。配合工程的开展应完成项目建议书、可行性研究报告的编制及审批工作项目初步设计、施工图设计、工程招投标、设备采购等工作自动监测站的土建施工和仪器设备安装、调试和联网工作完善中心站远程控制系统建立质量保证控制系统竣工验收及交付使用。6.2 项目组织管理
省水利厅成立全省地表水水质水量自动监测系统建设领导小组 下设办公室组织、协调和推进项目的实施指导全省地表水量水质 自动监测系统的建设工作办公室下设管理组和技术组。省水文局负责组织质量保证和控制系统建设并负责自动监测站 建设、验收、运行的技术要求制定及技术指导省水资源中心负责组 织传输网络及中心管理控制系统建设。
7、投资估算与资金筹措 7.1 投资估算 7.1.1 编制说明
本项目投资估算按《建设项目经济评价方法与参数第三版》、《浙江省工程建设其他费用定额》建建发[2006]292号中规定的 有关方法进行。编制说明如下
1项目建筑工程包括新建站点的主体结构、装饰和安装工程 以及室外道路、绿化工程。项目建筑工程费用按照《浙江省建筑工程 费用定额2010》估算并参照当地实际土建造价和有关文件规定。
2设备购臵费为新建站房和完善站房的仪器设备购臵费用。3其他费用包括建设管理费、勘察设计费、环境影响评价费、市政公用设施费和生产准备及开办费。由于项目可依托项目建设单位 及地方水利系统的技术和管理人员因此暂不考虑建设单位管理费。建设管理费主要为建设管理其他费、工程监理费、建设工程质量监督 费勘察设计费计费额为站房的建筑工程费市政公用设施费包括白蚁防治费、新型墙体材料专项资金、散装水泥专项资金等。新增土地费用暂不计。7.1.2 投资估算
参照省环保厅水质自动监测系统建设经费分别估算河道站和湖 库站建设费。河道站单个水质水量监测体系工程建设费200万元新建站房建筑工程费每站50万元、已有水文站的不计站房建筑费河道监测仪器设备购臵费、质量保证和控制系统费、数据传输和管理系统费等合计每站150万元湖库站单站建设费250万元新建站房建筑工程费每站50万元、已有水文站的不计站房建筑费湖库监测仪器设备购臵费、质量保证和控制系统费、数据传输和管理系统费等合计每站200万元
各站的管理运行费25万元从建设后的次年起计算。本项目建设投资24975万元其中工程费用17000万元运行维护管理费用7975万元。
其中近期建设投资4725万元其中工程费用4050万元运行维护管理费用675万元。
远期建设投资20250万元其中工程费用12950万元运行维护管理费用7300万元。详见表7-1。7.2 资金筹措计划
建设资金拟由省财政和地方财政共同承担。具体如下
宁波市为计划单列市其站房建筑工程、仪器设备和质量保证控制系统投资等2425万元全部由地方承担。
其余部分省财政承担投资总额的63即14206.5万元主要为站房仪器设备购臵以及质量保证控制系统和数据传输管理系统建 设。地方财政承担37即8343.5万元主要为站房建筑工程费。
8、社会效益分析
环境监测实验室信息管理系统的构建与实施
阐述了环境监测实验室信息管理系统(LIMS)的构建目标,介绍了系统的.业务流程、总体设计及实施条件.提出建立环境监测LIMS系统,可提高分析数据的准确性和质量管理水平,全面提升实验室信息运转效率和管理水平,更好地为环境管理服务.
作 者：沈艺 SHEN Yi 作者单位：苏州市环境监测中心站,江苏,苏州,215004刊 名：环境监测管理与技术 ISTIC PKU英文刊名：THE ADMINISTRATION AND TECHNIQUE OF ENVIRONMENTAL MONITORING年，卷(期)：18(4)分类号：X830关键词：环境监测 实验室信息管理系统 环境管理
关键词：数字化管理,信息系统,水源水质,新疆部队
0引言
新疆部队驻守在祖国西部边陲,担负着维护新疆和西藏阿里地区社会稳定、保护人民群众生命安全的重要使命,部队高度分散、点多、线长、面宽,水源卫生状况较差。传统的方法不能对水质变化进行实时监测,难以对水质污染突发事件进行预警和跟踪等。如何在突发事件下,尽早预警水源污染情况, 尽快实施相关饮用水水质安全保障措施,是关系国家民生的重要内容之一[1]。目前,国内对水源水质预警系统的研究成果相当丰富,全国各地都陆续建成并得到很好的应用[2,3]。而新疆部队有关水源水质预警系统的研究仍属空白。因此,着手开发一套针对新疆部队水源水质安全监管的软件,对污染水质实施有效监控,并通过系统实现辅助决策,帮助管理者、 军区机关、疾控中心以及水质管理人员了解现场水源的污染情况,从而形成一套科学的管理体系,确保水源水质的实时监控,确保突发重大污染事件下的水质安全保障[4,5]。
1水质预警系统总体设计思路
国内有关文献报道,许多供水企业已建成供水管网水质在线实时监测系统[6,7],大多数仅处于监测数据的管理和进行简单的分析,没有与之配套的模拟预测分析、事故确认和事故决策方法。
针对新疆部队饮用水的水源特点及保障水质的要求,构建监测、预警、分析、应急于一体的水源水质监测预警管理信息系统。水质管理系统由一个中心监测站和若干个固定监测子站组成(如图1所示), 水质检测结果的数据由各个监测子站将水质检测结果录入系统,基于106项水质国标在线监测与实时技术,全面提升饮用水水源水质预警水平及应急管理,做到集中管控、实时预警、提前治理。
系统采用网络地理信息系统(Web GIS)平台的开发模式,以GIS为载体建立水源点信息及地理位置数据库,然后与水质状态和中心预警模型连接起来,将实时分析结果展示在GIS中。本文中的水质预警系统基于Arc GIS Server、Flash等软件开发平台完成,是集数据库、评价、预测、预警、图形等功能于一体的地理信息系统。
2系统的功能模块及整体设计与开发
水质预警管理系统采用B/S与C/S结合的系统架构进行系统设计,以Oracle数据库作为服务端,利用Power Builder 9.0开发客户端程序,包括监测、分析、预警、综合管理等功能模块(如图2所示)。
2.1功能模块
2.1.1短信应用平台数据模块(可扩展)
系统采用当前主流的短信应用平台技术,使系统交互性更强,脱离传统的系统运行模式,摆脱没有计算机或网络无法使用系统的情况。该模块允许用户通过短信方式与数据中心交互提交指标数据,使中心监控站的管理人员无需长时间查看系统是否有预警。一旦数据分析有预警情况发生,可直接以短信形式将预警内容发送到管理人员的手机上,即使管理人员外出不在计算机旁也可第一时间了解预警的详细信息。
2.1.2数据中心模块(可扩展)
该模块是系统中的主要模块之一,负责实时监控分析监测子站上传的水质检测数据,实时发出预警,并能提供数据缓存服务(指标数据与Map Info地图数据),提高Web窗体模块的响应速度。
2.1.3Web窗体模块
Web窗体模块即UI展示模块,该模块承载所有用户所要操作的子模块。
2.1.3.1用户模块
(1)用户登录。提供用户登录与退出操作。
(2)密码管理。提供用户修改账户密码操作。
2.1.3.2查询模块
(1)重点指标快速查询。系统可对用户关心的重点指标进行提前设置,使用该功能可快速查询系统设置中标记的重点指标数据。
(2)自定义查询。提供自定义指标查询功能。
(3)报表生成与导出。可根据日期、地区等条件对检测结果生成各种图表,例如柱状图、曲线图、饼状图等,并提供导出功能。
(4)指标预警地图展示。根据系统中预定的国家规定饮用水指标阈值对各个水源传来的水源检测结果进行指标检测,检测到不合格水质时,将通过Map Info地图直观地展示水源位置、超标项等预警信息。
2.1.3.3录入模块
(1)指标录入。各个监测子站将采样时间、采样地点、水质各项指标的检测结果通过该功能上传给系统。
(2)设备文件批量导入。可使用系统指定的模板对水源水质检测结果进行批量导入。
2.1.3.4设置模块
(1)用户管理。提供用户新增、维护、权限分配等设置功能。
(2)权限管理。提供权限的新增、修改、删除功能。
(3)指标管理。主要针对国家规定的生活饮用水卫生标准中的各个指标的管理,可对指标进行新增、 删除、修改等功能。
(4)数据备份与恢复。提供数据库备份与恢复功能。
2.2系统设计与开发
2.2.1系统架构
系统采用3层架构形式,层与层之间的调用由特定功能模块调用实现,各类信息由各个特定的接口实现,系统架构如图3所示。
(1)表现层。即Web端,基于客户端Flash表现形式实现空间数据与属性数据的关联,以图一体化形式为用户提供丰富化的可视化操作界面。为了保证表现层的简易性、灵活性、可扩展性等特点,系统借助Arc GIS API for Flex和Framework框架来设计实现,以此来创建比传统Web GIS更智能、更具交互性的客户端。
(2)服务层。作为整个框架的核心,提供GIS地图服务和各种数据服务。主要负责处理用户从客户端发来的各种请求,并根据类型作出相应的响应。 Arc GIS Server作为GIS应用服务器的核心组件,为客户端提供在线地图服务,并通过空间数据引擎连接空间数据库。基于.NET的Web应用服务器提供系统运行数据服务,用于客户端与后台进行业务数据交互,包括水质在线监测数据发布模块和预警模块的数据传输都是由Web服务器实现的。服务层可对短信应用平台支持扩展接口。
(3)数据层。主要包括空间数据引擎Arc Catalog以及数据库Oracle,主要功能是为水质预警系统提供数据支持。数据库模块包括实时监测水质、水源点空间分布及水质标准。系统检测指标包括色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、p H值、总硬度、铁、锰、铜、 锌、挥发酚、阴离子合成洗涤剂、硝酸盐、硫酸盐、氯化物、氟化物、氰化物、砷、汞、镉、铬、铅、细菌总数、 大肠菌群等常用指标。
2.2.2公共类设计
公共类及接口主要是对应用系统的通用方法进行抽象,实现应用系统的一些基础功能,为各子系统提供部分可供调用的基本方法和接口,有效地实现代码的重用,保证整体的一致性。同时,各子系统在此基础上,可以依据各模块内部的业务逻辑对基本方法和接口进行组合和扩展,以实现各模块特有的业务功能。系统主界面如图4所示。
公共类主要有数据访问类、统计图表类、图层控制类、目录管理类、数据处理类等。各类的设计如下:
(1)数据访问类。此类主要实现与Oracle数据库的交互,实现的功能包括属性数据库的查询、添加、删除以及更新,空间数据库的查询、添加、删除、数据检测等操作,并通过函数的重载来实现不同输入参数情况下功能的实现,以增加系统实现过程中的灵活性。通过此类的封装可为其他模块提供更加方便的实现函数。数据连接类图如图5所示。
(2)统计图表类。此类主要是对由属性或业务数据产生各类统计图表的功能进行封装,实现各类统计图表的绘制功能,包括柱状图、折线图、饼状图等种类。通过此类的封装可为其他相关模块提供各类统计图表的实现方法。统计图表类图及界面如图6、 7所示。
(3)图层控制类。此类主要是对矢量图层的相关操作进行封装,实现图层加载、图层卸载、图层可见与否等的控制以及图层控制树的动态加载及实现。 此类的封装可为其他模块实现图层控制子模块的实现方法以及对图层的基本操作方法。图层控制类图如图8所示。
(4)目录管理类。此类主要是对应用系统中可能涉及到的各类对象的管理方法进行封装,包括组的创建、删除,图层状态的获取、设置以及初始化需要涉及到的相关操作。通过此类的封装可为其他模块提供更加简便的操作。目录管理类图如图9所示。
(5)数据处理类。此类主要是对数据的处理进行封装,包括原始数据的读取与解析、数据的转换等主要功能。针对各种指标采集或动态地对数据进行分析和转换,为相关模块提供统一的方法。数据处理类图如图10所示。
3核心预警模块
水质预警模块是整个系统的核心部分。水源点传感器采集后的数据通过上传至服务中心,中心对接收的数据进行提取、分类与处理,将数据存储到指标记录库中,并从指标阈值库中读取阈值与数据进行对比,如超出阈值,则发布预警信息(如图11所示)。
4系统实现
传统的地理信息系统的计算管理模式是集中式的,信息的流动范围有限。系统处于相对封闭和孤立的状态,普遍存在严重的“信息孤岛”问题,即每个子系统之间是独立的,不能有效地进行信息交换和共享,很难随着业务范围的增加而线性扩充,不能适应空间数据的爆炸性增长及其分布、动态更新的要求[8]。 Web GIS是一项应用Internet技术来扩展和完善传统地理信息系统的新技术,是在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP标准的综合应用技术体系。利用Internet在Web上发布空间数据,为用户提供空间数据的浏览、查询、分析等功能,已成为GIS发展的必然趋势[9]。GIS的图形处理功能能够将城市管网和监测点的信息图文并茂、准确、快速地显示在屏幕中,使人清楚直观地了解水源水质的现状,并可根据需要定制输出各种专题图[10]。
数据库技术的运用,使得存储和管理海量的监测数据十分便捷安全。管网的水力水质模拟基于良好的水力水质模型,是预警系统关键的部分,利用其模拟分析可全面了解管网的运行状况。该系统基于C/S架构,通过遍布全区基层连队的全军政工网或综合信息网对水质监测实时信息进行集中监控管理, 实时上传并分析水源检测结果。对超标结果通过基于Map Info地图的Web GIS实时预警,直观显示超标情况和地理位置,并且可采用当前主流的短信应用平台技术,摆脱没有计算机或网络无法使用系统的情况。强大的数据缓存服务可对繁多的水源检测指标数据和Map Info地图数据实时缓存,使系统响应速度更快、使用更流畅。
5结语
【关键词】医院感染；信息预警监测系统；设计
【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2016）04-0160-02
前言：作为医院感控制的重要手段，预警监测系统集大量数据于一体，包括抗菌药物应用、细菌耐药性监测、感染病例监测以及高危因素等信息。尽管近年来医院对该系统建设给予足够重视，但投入使用中有较多不足之处，要求做好设计与改进工作。因此，本文对医院感染管理中感染信息预警监测系统的设计与应用研究，具有十分重要的意义。
一、医院感染信息监测现状分析
医院感染监测水平是决定感染控制的关键性因素，从当前感染监测现状看，有一定的不足之处，表现为：①感染爆发难以预测。实际识别感染病例中，多依托于现场判定、手工操作，而实时预警、自动分析与监测都未实现，仅在患者出院一段时间，才发现有感染问题存在，这样将无法为临床感染控制提供帮助。需注意的是，感染暴发的控制，要求以预警机制作为保障，使感染暴发苗头被控制，才可及时采取针对性的策略；②数据采集问题。一般信息采集的信息多来源于各科室医护人员，人员将信息汇报给院感科，在此基础上由专职人员重新做好信息收集与整理工作，许多医技信息、检验信息难以及时被院感科人员获取，其导致无法及时反馈指导，最终造成管理决策不具备较高的准确度与效率。③数据分析与统计问题。由于感染管理涉及的内容较为繁杂，如多重耐药菌监测、抗菌药物的应用，单纯利用人工分析方式，不仅受人员知识层次、知识结构等影响，且因信息数据过于复杂，难以保证分析效果，且处理中易疏漏，这样最终分析的结果难以为医院感染管理提供参考[1]。
二、医院感染管理中信息预警监测系统的设计与应用
信息预警监测系统设计中，主要考虑将抗菌药物监控、多重耐药菌监测、医院感染预警以及其他模块等融入系统中，确保整个预警监测系统的应用有前瞻性。具体设计如下几方面。
（一）感染预警模块
感染预警模块设计中，要求与其他AIS、EMR、RIS、LIS与HIS等做到数据信息交接，这样整个系统既可做到筛选感染病例，也能满足其他统计、查询、干预与监测功能要求。同时，对于其他留置导管、发热、抗菌药物、感染暴发等，都可实现自动预警。需注意的是模块设计中，要求对感染预警指标进行明确，可结合相关的感染信息，如抗菌药物应用、微生物学细菌培养结果、常规化验结果等，在此基础上完成预警指标构建过程。系统会根据预警指标，自动确认感染病例，并对疑似感染病例进行筛选，由专职人员对病例分析。
（二）多重耐药菌监测模块
该模块设计中，要求对接微生物室系统，对具体的监测范围进行确定，由系统完成采集细菌药敏实验相关信息，检测其中病例并预警。当人员从系统中获取定植病例、多重耐药菌感染病例后，便可从干预专家库内寻找耐药菌防控SOP方案，并提供给主管医生。另外，多重耐药菌监测模块设计中，要求做到将数据作为导航，通过检索对耐药菌感染情况进行查询，可将任一时段内的耐药菌药敏变化信息导出，为用药选择与耐药菌防控提供指导[2]。
（三）抗菌药物应用监控模块
抗菌药物应用监控模块，在作用上主要表现为可使各科室抗菌药物使用情况被监控。模块设计中，可根据预防、治疗与用药的相关标准，对抗菌药物的不同应用目的进行统计，做到分级管理，一旦存在不合理使用情况，模块可进行预警。此外，对于其他如Ⅰ类手术切口，在抗菌药物使用剂量、用药时间以及药物种类等方面，都可被纳入自动预警的范畴中。
（四）其他模块
系统设计中，其他如切口感染监测、手卫生管理模块等也需进行合理设计。如在切口感染监测方面，设计中主要考虑系统可实时监控切口感染情况，并对其中的手术风险进行评估，在手术风险等级确定的基础上，对可使感染率、感染例次进行统计。另外，对于手卫生管理模块，且在院内感染控制方面可发挥重要作用，系统构建中，要求对手卫生数据做到实时记录，并根据记录信息完成分析、统计与报表过程。这样在数字化管理手卫生依从性下，能够使人员手卫生依从性得以提高[3]。
结论：预警监测系统的构建是医院感染管理水平提高的关键所在。实际进行系统设计中，应正确认识当前医院感染控制的现状，从感染预警模块、多重耐药菌监测模块、抗菌药物应用监控模块以及其他模块进行设计，在保证所有模块设计合理的基础上，使预警监测系统功能得到最大程度的发挥，通过预测与预警，使医院感染率得以降低，推动医院的整体发展。
参考文献：
[1]李运萍，潘丽杰，万志红，周文莉，马世民，董颖，王俐. 医院感染预警监测与统计信息系统的设计与应用[J]. 护士进修杂志，2013，17：1551-1554.
[2]钟山. 医院感染信息预警监测系统的设计与应用[J]. 中华医学图书情报杂志，2015，07：15-18.
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