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摘要:
针对当前水文测验管理工作存在的问题和不足，利用云平台技术结合当前工作的需求，设计了水文测验管理系统。该系统利用云平台技术和数据挖掘技术构建，可有效解决当前水文测验管理中存在的若干问题，从而提高水文测验管理工作的科学性和时效性。
关键词:
水文测验;流量测量;雷达测速;比测试验
近年来，通过以长江水利委员会水文局为代表的水文测验方式方法技术创新活动，水文测验技术取得了长足进步。然而，当前缺乏较为全面的水文测验系统来统一管理运行，造成水文站网和技术装备管理滞后。此外，由于水文测验资料时效性不足，水文测验与用户脱节，尚无有效的平台进行交流。水文站网规划缺少较为成熟的软件，虽然有站网规划数据，但未形成有效的系统来支持站网规划工作的开展。技术装备的维护、管理，单位之间的技术装备调配不够科学，一些单位部分仪器设备闲置在库房，而另一些单位却严重缺乏仪器设备，因此使用效率偏低。水文外业测验原始数据存储为单机储存，部分数据仍采用纸质记录，非常不利于后期的数据审查、调用和后处理，与当前数字化“互联网+”的时代严重不匹配。在南方片软件研制出来后，整编软件取得了较大进步，但该软件仍是单机版数据储存，尚无统一的数据平台，不能实现数据的云储存和在线整编。水文测验成果数据的和应用较为单调，不能与经济社会的需求相适应，用户体验较差。因此，亟需通过先进的技术手段，建立一个与当前水文测验工作需求相适应的现代水文测验管理系统。
1系统建立的基础
尝试采用云计算平台(下文简称云平台)技术以及数据挖掘技术，设计出一个更加全面、科学、智能、面向用户的水文测验管理系统。云平台一般可以划分为3类:①以数据存储为主的存储型云平台;②以数据处理为主的计算型云平台;③计算和数据存储处理兼顾的综合云平台。采用综合云平台建立水文监测管理系统，可以提高数据存储的安全性、唯一性和可共享性，提高系统的运行、分析计算和管理效率。通过对系统运行中的站网数据、技术装备数据、外业测验数据、资料整编数据以及系统管理数据的分析与数据挖掘，可获取提高站网规划科学性、优化技术装备配置与管理、提高外业测验和资料整编成果质量的方法。
2系统设计
根据实际工作的需要，在水文测验管理系统中设计了水文站网规划、水文技术装备管理、外业测验管理、数据整编以及数据5个模块。这些模块共享云数据库，均能实现BS模式操作，可对测验人员、管理人员及用户等角色进行权限划分，且具有协同编辑、权责明确等特点。
2．1水文站网规划模块
站网信息管理功能模块应具有完整的水文站网信息数据库，且具有地理信息系统作为显示平台，历史水文站网、现有水文站网和规划水文站网均能在地图中显示，并具有选择某一设定时刻查看站网的功能(与google地球类似)。当设定到某一时间后，就能显示当时(或未来)的站网布设情况，具有相应的分析功能，可实现某一流域、区域的站网统计与分析，能够分析出当前站网的薄弱区域，辅助开展站网规划建设。用户可以连接进入每个站点的网页查询更多的信息，还可通过协同编辑的方式上传照片、资料到系统，补充、修正站点信息，通过水文站网管理人员审核后可采纳为正式的站点信息。
2．2水文技术装备管理模块
技术装备管理模块应具有各级水文单位的水文设施、设备配置情况数据，且能够记录各单位水文设施设备的历史建设、更新和维护情况，能够从历史数据中分析出使用寿命较长的技术装备类型，以及各类技术装备容易出现的问题等，能够获取使用仪器设备故障率高或低的单位信息，分析出同一仪器在不同区域的适用情况，统计出技术装备配置偏低的单位或区域，从而合理配置、调用仪器设备。同时，可以提醒技术装备维护人员每年需要更新、维护的仪器、设施，以及第二年需要做的采购工作等，最大程度地帮助技术装备管理人员合理安排仪器设备维护工作，使技术装备的配置、使用最优化。
2．3外业测验模块
外业测验模块应该实现数据的云存储和BS模式操作，使用手机APP或网页浏览器就能实现大部分外业测验工作，实现无纸化水文外业测验(初期，部分测验内容可采用照片形式上传)。有互联网时，测验数据直接上传到云端;无互联网连通时，也可暂时将数据存储在手机(本地计算机)里，在连网后实现云端与本机数据的同步。类似于办公系统的流程管理，该模块中管理权限明确，外业测验完成后，一校、二校、审核等工作都在网上实现，成果直接进入外业数据库云存储，能在水文站网地图上显示出测验成果。例如检校水位可以通过手机扫描站牌下面的二维码或者根据GPS定位信息自动识别所处站点位置，登录检校人员账号，点击检校水位，输入当前水尺编号和读数，检校人员查看水位观读成果和水位自记成果，将数据发送到云服务器上，云服务器将本次检校结果用于校核、修正自记水位，最终存储本次检校工作记录。该模块还应具有协同编辑功能，用户可以在系统中提出异议或修改意见，可经过各管理流程审核后修正原测验数据。外业测验模块可进行智能统计分析，发现外业测验和审核环节容易出现的问题，供技术人员参考，并具有智能自动查错和提醒功能，如校核水位时，可以根据上下游水位的关系初步判断数据正误，并给测验人员提示。可以从时间轴上看到该站点近期的各项测验分布情况，同时能显示当年度、当季度、当月的流量、单沙和输沙等测次统计数据。能定期自动生成质量管理报告，供领导和技术管理人员了解近期外业成果质量情况。
2．4数据整编模块
数据整编模块应实现数据的云存储，免安装软件实现BS操作，数据分析和画图的后台计算由服务器端执行，前端只获取操作指令和提供显示功能。该模块对于大部分测站的资料应具有智能自动整编功能，可读取外业测验模块中的数据自动整编。测站专业技术人员根据自动整编的成果进行修订，形成原始整编成果，经多级审核后形成正式的整编成果。同时，该模块也为用户开放整编功能，用户可根据自身的需求，利用已有外业资料自助进行整编。
2．5数据模块
数据模块应尽可能满足不同用户的多种需求，使用大数据提供更多的水资源信息满足经济社会需求。数据应针对不同的用户提供可定制的界面，如对于某一水资源管理用户，可以选择关注所需的几个站点数据，并可以设定报警值。当水情信息超过用户设定的报警值时，系统可通过短信、微信等方式提醒用户。通过综合的数据显示功能，用户选定的站点信息或数据可通过自定义的地图或图表形式来显示。可以设计更人性化的信息获取入口，如在每个站点站牌内设计二维码，可以让到达站点的其他人员快速连接并查看该站点数据。查看和使用数据成果的用户可以通过协同编辑等方式，对资料成果提出异议或建议，专业技术管理人员及时回答用户提出的问题。广大用户可以协助提供各类特殊水文情势出现的信息，可以监督涉水工程报送资料的正确性，例如，水库管理单位若提供错误的下泄流量信息，用户(群众)可以通过观察河道中实际的水量来判断其数据的准确性。
3结语
利用云平台技术和数据挖掘技术构建的水文测验管理系统，有效解决了当前水文测验管理中存在的一些问题。建立了水文测验的云数据库，以确保数据的安全性，避免数据在不同计算机上出现不同版本的情况，从而有效提高了资料的准确性。通过数据挖掘技术，为站网管理、技术装备管理提供了有用的辅助功能，工作效率得以提高。云存储和云平台的建立，实现了水文外业的无纸化工作，提高了外业资料的时效性。建立以水文测验人员、技术管理人员及用户等身份存在的多种账号，设计了各账号间交互式的工作协作关系，提供了较好的沟通渠道，使水文测验工作更加直接有效地为用户服务。
作者:杜耀东 梅军亚 赵昕 单位:长江水利委员会水文局