水資源優(yōu)化配置是水資源管理的重點(diǎn)，而水資源實(shí)時(shí)監控管理系統在水資源優(yōu)化配置中又具有舉足輕重的作用。水資源實(shí)時(shí)監控管理系統由數據庫、模型庫、知識庫、在線(xiàn)數據采集子系統、綜合信息管理子系統、綜合分析與決策支持子系統、實(shí)時(shí)控制管理子系統等組成。它是高技術(shù)的集成，體現了水資源可持續利用原則，并且代表了當前世界水資源管理的方向。我國應在“總體設計、分步實(shí)施、試點(diǎn)示范、全面推開(kāi)”的原則下建設水資源實(shí)時(shí)監控管理系統。

　　當前，我國水利建設面臨著(zhù)從傳統水利向現代水利轉變的歷史任務(wù)。如何實(shí)現水利現代化？如何實(shí)現水資源的可持續利用？在水資源的開(kāi)發(fā)、利用、治理、配置、節約和保護的綜合管理任務(wù)中，如何改變過(guò)去粗放式的管理方式，而采用集約式的現代管理方式？面對這些問(wèn)題，我們不能不去研究國際上對自然資源管理的新思潮，不能不去研究全球高科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展大潮流。水資源的優(yōu)化配置是水資源管理的重點(diǎn)。實(shí)施對水資源動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的、優(yōu)化的配置，基礎是獲取大量的、動(dòng)態(tài)的水資源及相關(guān)信息。當代高技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)、數字化技術(shù)的發(fā)展，使得對水資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監控管理已經(jīng)成為可能。這種系統的建設將使水資源的管理發(fā)生重大變革，也將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟社會(huì )效益。當前在國際上，水資源實(shí)時(shí)監控管理系統，代表了水資源管理的現代方向。

　　一、水資源實(shí)時(shí)監控管理系統的特點(diǎn)及技術(shù)要求

　　什么是“水資源實(shí)時(shí)監控管理系統”呢？這個(gè)系統是以信息技術(shù)為基礎，運用各種高新科技手段，對流域或地區的水資源及相關(guān)的大量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸及管理；以現代水資源管理理論為基礎，以計算機技術(shù)為依托對流域或地區的水資源進(jìn)行實(shí)時(shí)、優(yōu)化配置和調度；以遠程控制及自動(dòng)化技術(shù)為依托對流域或地區的工程設施進(jìn)行控制操作。

　　這種系統的主要特點(diǎn)是：

　�、賹λ�資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。監測的內容包括水量和水質(zhì)。實(shí)時(shí)監測的意義在于：只有掌握瞬時(shí)變化的水量信息，才能科學(xué)、準確地進(jìn)行資源配置及調度；只有掌握瞬時(shí)變化的水質(zhì)信息，才能對環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)和有效監督，也才有可能應對水污染突發(fā)事件，保證供水安全。

　�、谶@種系統以地理信息系統（GIS）為框架，除了采集水資源信息外，還廣泛采集流域或地區內的氣象、墑情等自然信息，水利工程等基礎設施信息，經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展的基本信息以及需水部門(mén)的需水信息。

　�、鬯�不同于以往的水資源監測系統，僅僅具有監測功能。這種系統更重要的功能是進(jìn)行實(shí)時(shí)配置調度。它是在監測的基礎上，以大量的綜合信息為基礎，采用現代水資源管理數學(xué)模型，為水資源的實(shí)時(shí)配置、調度提供決策支持。這種模型勢必突破“就水論水”局限，體現經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展--資源--環(huán)境的協(xié)調統一，體現水資源的可持續利用原則，體現“依法治水”的原則。

　�、苓@種系統應是高新技術(shù)的集成。系統的設置應充分吸收國際上最新技術(shù)，堅持高起點(diǎn)。它包括監測技術(shù)、通信、網(wǎng)絡(luò )、數字化技術(shù)、遙感、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）、計算機輔助決策支持系統、人工智能、遠程控制等先進(jìn)技術(shù)。

　�、菟�的設置應是因地制宜的。針對不同流域、不同地區不同的經(jīng)濟發(fā)展水平及基礎設施狀況，水資源管理中不同的重點(diǎn)問(wèn)題，水資源實(shí)時(shí)監控管理系統的設置也應具有不同的特點(diǎn)。系統的設置還應與防洪調度指揮系統的建設相結合。

　　這種系統的技術(shù)要求是：

　�、僖袁F代電子、信息、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎，實(shí)現監測數據的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)傳輸和在線(xiàn)分析，有效地提高監測數據的實(shí)時(shí)性和準確率，確保監測信息的有效性。

　�、诔浞终莆账�在地區水資源供需狀況，建立相應的資料庫和水量、水質(zhì)模型、供需水模型及生態(tài)環(huán)境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工業(yè)用水、農業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水等。

　�、鄢浞诌\用現代計算機和人工智能等技術(shù)進(jìn)行高度技術(shù)集成，快速、高效、準確、客觀(guān)地分析處理大量監測數據信息，并根據已建立的供需水模型和水環(huán)境分析模型等，動(dòng)態(tài)生成水資源優(yōu)化配置、調配計劃等輔助決策方案。

　�、芤跃C合分析和輔助決策為基礎，實(shí)現對水資源的優(yōu)化配置、遠程控制和科學(xué)管理等，即實(shí)現水資源調控的現代化。

　�、菹到y應具有很強的實(shí)用性和動(dòng)態(tài)可擴展性，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。

　　二、水資源實(shí)時(shí)監控管理系統的基本結構

　　水資源實(shí)時(shí)監控管理系統應具備水資源實(shí)時(shí)測、水資源實(shí)時(shí)預報、水資源實(shí)時(shí)調度和水資源實(shí)時(shí)管理等功能。其功能概要詳見(jiàn)圖1.系統的總體結構又可分解為以下主要部分（參見(jiàn)圖2）：

　�、贁祿�庫（包含圖形庫、圖像庫和CIS系統）；

　�、谀Ｐ蛶欤ò�括方法庫）；

　�、壑�識庫；

　�、茉诰�(xiàn)數據采集子系統；

　�、菥C合信息管理子系統；

　�、蘧C合分析與決策支持子系統；

　�、邔�(shí)時(shí)控制管理子系統。

　　其核心是綜合分析與決策支持子系統以及數據庫、模型庫、知識庫。其他各部分則為系統核心的補充、延展和支持。

　　系統總控目的是建立系統各部分之間的聯(lián)系、控制各庫和各子系統的協(xié)調運行。

　　在線(xiàn)數據采集子系統提供相關(guān)水資源與水環(huán)境監測數據的自動(dòng)化采集和數據可靠性在線(xiàn)分析功能。其重點(diǎn)是對地表水和地下水（水量、水位、水質(zhì)及水溫等）的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測和監測數據的自動(dòng)化采集、監測數據預處理，以及監測數據可靠性的實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析處理等。該子系統還應提供與各類(lèi)監測儀器銜接的數據采集接口，通過(guò)接口模塊動(dòng)態(tài)收集監測數據資料，確保存入數據庫中的監測資料的有效性、完整性和可靠性。

　　綜合信息管理子系統管理各種水資源水環(huán)境監控項目的數據資料，具有監測數據資料的輸入、存儲、整編、查詢(xún)與傳輸等功能，對水資源監控數據資料進(jìn)行綜合管理和處理。該子系統還應提供對綜合分析與決策支持子系統以及實(shí)時(shí)控制子系統的數據傳輸接口。

　　實(shí)時(shí)控制子系統主要完成兩個(gè)功能：一是將系統綜合分析與輔助決策的成果以實(shí)時(shí)報告（如水資源預報、水質(zhì)分析公報、企業(yè)排污超標警報、水資源調配建議方案等）和多媒體報警信號（如大屏幕指示、聲光警報等）的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)輸出，以供決策部門(mén)進(jìn)行水資源配置和管理參考；二是將輸出指令直接作用于可控自動(dòng)化水資源調配和控制設備（如給、排水閘門(mén)等），通過(guò)有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)/遠程控制技術(shù)對系統所涉區域內的重點(diǎn)給、排水設備及重點(diǎn)控制工程進(jìn)行遠距離的調節控制。

　　綜合分析與決策支持子系統對實(shí)時(shí)監測獲得的數據信息進(jìn)行綜合分析處理。其主要功能就是運用模型庫中的相應模型對監測數據資料進(jìn)行智能化的綜合分析，參照知識庫中的專(zhuān)家知識和有關(guān)法律、法規、規程規范，形成水資源（包括水量、水質(zhì)、水情和水環(huán)境等）動(dòng)態(tài)狀況的分析成果；并根據分析成果，產(chǎn)生輔助決策報告或直接發(fā)布控制指令。系統還應專(zhuān)門(mén)設計有多庫協(xié)同器，進(jìn)行各庫之間的協(xié)調。多庫協(xié)同器提供系統各庫的協(xié)同規劃、綜合調度、人機交互、資源共享、沖突仲裁和通信聯(lián)絡(luò )等處理功能。

　　綜合分析與決策支持子系統是本系統的技術(shù)核心，它將以國內外近年在水源、水環(huán)境和農田水利等方面的科研成果為基礎，結合現代高新技術(shù)進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)，形成技術(shù)先進(jìn)、功能完善、實(shí)用性強、又便于擴展和更新的具有決策支持能力的智能化綜合分析系統。

　　數據庫是整個(gè)系統運轉的基礎，準確高效地收集和及時(shí)處理大量復雜的監測數據資料是整個(gè)系統設計和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。數據庫及綜合信息管理子系統是面向數據信息存儲和信息查詢(xún)的計算機軟件系統。本系統的數據庫內容包括：

　�、偎�利工程檔案庫；

　�、诒O測儀器特征庫；

　�、墼�始監測數據庫；

　�、苷�編監測數據庫；

　�、荼O測網(wǎng)站資料庫；

　�、奕斯ぱ惨暀z查資料庫；

　�、邤祿�自動(dòng)采集參數庫；

　�、嗄Ｐ洼斎胼敵鰯祿�庫；

　�、岢晒麛祿�庫；

　�、鈱�(shí)時(shí)控制日志數據庫等。

　　圖形庫和圖像庫是數據庫的延展和補充。

　　模型庫及其管理子系統提供相應分析處理使用的處理模型和計算方法的例程庫。包括各種時(shí)態(tài)和空間模型、在線(xiàn)數據可靠性分析算法等。包括水情預報模型、水量評價(jià)模型、水量預測模型、水質(zhì)評價(jià)模型、水質(zhì)預測模型、水污染模型、需水模型、生態(tài)環(huán)境分析模型、洪水演進(jìn)及仿真模型、決策支持模型等等。

　　知識庫及其管理子系統是用于知識信息的存儲及其使用管理的計算機軟件系統。本系統的知識庫內容包括：

　�、俑鞅O控項目的監控指標；

　�、谌粘Ｑ惨暀z查的評判標準；

　�、郾O測數據誤差限值；

　�、軐�(zhuān)業(yè)規律指標；

　�、輰�(zhuān)家知識經(jīng)驗；

　�、匏�利法律、法規，行業(yè)規程、規范的有關(guān)條款等。

　　三、水資源實(shí)時(shí)監控管理系統的實(shí)施

　　水資源實(shí)時(shí)監控管理系統是一個(gè)十分龐大又十分復雜的系統，具體實(shí)施過(guò)程中要堅持“總體設計，分步實(shí)施，試點(diǎn)示范，全面推開(kāi)”的原則，并充分利用現有的防汛指揮系統、水文站網(wǎng)、水質(zhì)監測系統，形成新的網(wǎng)絡(luò )。

　　首先，組織好項目的前期工作。組織系統內外的專(zhuān)家在國內外廣泛調研的基礎上，進(jìn)行系統的研究開(kāi)發(fā)和設計工作。其次，要選好試點(diǎn)，發(fā)揮試點(diǎn)的示范作用。對試點(diǎn)項目運行經(jīng)驗進(jìn)行總結使系統不斷完善。通過(guò)試點(diǎn)，還要總結提煉出相應的技術(shù)導則和技術(shù)規范。在試點(diǎn)項目的基礎上，制定全面實(shí)施規劃，因地制宜地進(jìn)行推廣。對新建項目，如具備條件，在設計時(shí)就要將實(shí)時(shí)監控管理系統納入項目計劃�？梢灶A言，水資源實(shí)時(shí)監控管理系統的建設，必將有力地推動(dòng)我國水利現代化的進(jìn)程。