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摘要:
針對當前水文測驗管理工作存在的問題和不足，利用云平臺技術結合當前工作的需求，設計了水文測驗管理系統。該系統利用云平臺技術和數據挖掘技術構建，可有效解決當前水文測驗管理中存在的若干問題，從而提高水文測驗管理工作的科學性和時效性。
關鍵詞:
水文測驗;流量測量;雷達測速;比測試驗
近年來，通過以長江水利委員會水文局為代表的水文測驗方式方法技術創新活動，水文測驗技術取得了長足進步。然而，當前缺乏較為全面的水文測驗系統來統一管理運行，造成水文站網和技術裝備管理滯后。此外，由于水文測驗資料時效性不足，水文測驗與用戶脫節，尚無有效的平臺進行交流。水文站網規劃缺少較為成熟的軟件，雖然有站網規劃數據，但未形成有效的系統來支持站網規劃工作的開展。技術裝備的維護、管理，單位之間的技術裝備調配不夠科學，一些單位部分儀器設備閑置在庫房，而另一些單位卻嚴重缺乏儀器設備，因此使用效率偏低。水文外業測驗原始數據存儲為單機儲存，部分數據仍采用紙質記錄，非常不利于后期的數據審查、調用和后處理，與當前數字化“互聯網+”的時代嚴重不匹配。在南方片軟件研制出來后，整編軟件取得了較大進步，但該軟件仍是單機版數據儲存，尚無統一的數據平臺，不能實現數據的云儲存和在線整編。水文測驗成果數據的和應用較為單調，不能與經濟社會的需求相適應，用戶體驗較差。因此，亟需通過先進的技術手段，建立一個與當前水文測驗工作需求相適應的現代水文測驗管理系統。
1系統建立的基礎
嘗試采用云計算平臺(下文簡稱云平臺)技術以及數據挖掘技術，設計出一個更加全面、科學、智能、面向用戶的水文測驗管理系統。云平臺一般可以劃分為3類:①以數據存儲為主的存儲型云平臺;②以數據處理為主的計算型云平臺;③計算和數據存儲處理兼顧的綜合云平臺。采用綜合云平臺建立水文監測管理系統，可以提高數據存儲的安全性、唯一性和可共享性，提高系統的運行、分析計算和管理效率。通過對系統運行中的站網數據、技術裝備數據、外業測驗數據、資料整編數據以及系統管理數據的分析與數據挖掘，可獲取提高站網規劃科學性、優化技術裝備配置與管理、提高外業測驗和資料整編成果質量的方法。
2系統設計
根據實際工作的需要，在水文測驗管理系統中設計了水文站網規劃、水文技術裝備管理、外業測驗管理、數據整編以及數據5個模塊。這些模塊共享云數據庫，均能實現BS模式操作，可對測驗人員、管理人員及用戶等角色進行權限劃分，且具有協同編輯、權責明確等特點。
2．1水文站網規劃模塊
站網信息管理功能模塊應具有完整的水文站網信息數據庫，且具有地理信息系統作為顯示平臺，歷史水文站網、現有水文站網和規劃水文站網均能在地圖中顯示，并具有選擇某一設定時刻查看站網的功能(與google地球類似)。當設定到某一時間后，就能顯示當時(或未來)的站網布設情況，具有相應的分析功能，可實現某一流域、區域的站網統計與分析，能夠分析出當前站網的薄弱區域，輔助開展站網規劃建設。用戶可以連接進入每個站點的網頁查詢更多的信息，還可通過協同編輯的方式上傳照片、資料到系統，補充、修正站點信息，通過水文站網管理人員審核后可采納為正式的站點信息。
2．2水文技術裝備管理模塊
技術裝備管理模塊應具有各級水文單位的水文設施、設備配置情況數據，且能夠記錄各單位水文設施設備的歷史建設、更新和維護情況，能夠從歷史數據中分析出使用壽命較長的技術裝備類型，以及各類技術裝備容易出現的問題等，能夠獲取使用儀器設備故障率高或低的單位信息，分析出同一儀器在不同區域的適用情況，統計出技術裝備配置偏低的單位或區域，從而合理配置、調用儀器設備。同時，可以提醒技術裝備維護人員每年需要更新、維護的儀器、設施，以及第二年需要做的采購工作等，最大程度地幫助技術裝備管理人員合理安排儀器設備維護工作，使技術裝備的配置、使用最優化。
2．3外業測驗模塊
外業測驗模塊應該實現數據的云存儲和BS模式操作，使用手機APP或網頁瀏覽器就能實現大部分外業測驗工作，實現無紙化水文外業測驗(初期，部分測驗內容可采用照片形式上傳)。有互聯網時，測驗數據直接上傳到云端;無互聯網連通時，也可暫時將數據存儲在手機(本地計算機)里，在連網后實現云端與本機數據的同步。類似于辦公系統的流程管理，該模塊中管理權限明確，外業測驗完成后，一校、二校、審核等工作都在網上實現，成果直接進入外業數據庫云存儲，能在水文站網地圖上顯示出測驗成果。例如檢校水位可以通過手機掃描站牌下面的二維碼或者根據GPS定位信息自動識別所處站點位置，登錄檢校人員賬號，點擊檢校水位，輸入當前水尺編號和讀數，檢校人員查看水位觀讀成果和水位自記成果，將數據發送到云服務器上，云服務器將本次檢校結果用于校核、修正自記水位，最終存儲本次檢校工作記錄。該模塊還應具有協同編輯功能，用戶可以在系統中提出異議或修改意見，可經過各管理流程審核后修正原測驗數據。外業測驗模塊可進行智能統計分析，發現外業測驗和審核環節容易出現的問題，供技術人員參考，并具有智能自動查錯和提醒功能，如校核水位時，可以根據上下游水位的關系初步判斷數據正誤，并給測驗人員提示?？梢詮臅r間軸上看到該站點近期的各項測驗分布情況，同時能顯示當年度、當季度、當月的流量、單沙和輸沙等測次統計數據。能定期自動生成質量管理報告，供領導和技術管理人員了解近期外業成果質量情況。
2．4數據整編模塊
數據整編模塊應實現數據的云存儲，免安裝軟件實現BS操作，數據分析和畫圖的后臺計算由服務器端執行，前端只獲取操作指令和提供顯示功能。該模塊對于大部分測站的資料應具有智能自動整編功能，可讀取外業測驗模塊中的數據自動整編。測站專業技術人員根據自動整編的成果進行修訂，形成原始整編成果，經多級審核后形成正式的整編成果。同時，該模塊也為用戶開放整編功能，用戶可根據自身的需求，利用已有外業資料自助進行整編。
2．5數據模塊
數據模塊應盡可能滿足不同用戶的多種需求，使用大數據提供更多的水資源信息滿足經濟社會需求。數據應針對不同的用戶提供可定制的界面，如對于某一水資源管理用戶，可以選擇關注所需的幾個站點數據，并可以設定報警值。當水情信息超過用戶設定的報警值時，系統可通過短信、微信等方式提醒用戶。通過綜合的數據顯示功能，用戶選定的站點信息或數據可通過自定義的地圖或圖表形式來顯示?？梢栽O計更人性化的信息獲取入口，如在每個站點站牌內設計二維碼，可以讓到達站點的其他人員快速連接并查看該站點數據。查看和使用數據成果的用戶可以通過協同編輯等方式，對資料成果提出異議或建議，專業技術管理人員及時回答用戶提出的問題。廣大用戶可以協助提供各類特殊水文情勢出現的信息，可以監督涉水工程報送資料的正確性，例如，水庫管理單位若提供錯誤的下泄流量信息，用戶(群眾)可以通過觀察河道中實際的水量來判斷其數據的準確性。
3結語
利用云平臺技術和數據挖掘技術構建的水文測驗管理系統，有效解決了當前水文測驗管理中存在的一些問題。建立了水文測驗的云數據庫，以確保數據的安全性，避免數據在不同計算機上出現不同版本的情況，從而有效提高了資料的準確性。通過數據挖掘技術，為站網管理、技術裝備管理提供了有用的輔助功能，工作效率得以提高。云存儲和云平臺的建立，實現了水文外業的無紙化工作，提高了外業資料的時效性。建立以水文測驗人員、技術管理人員及用戶等身份存在的多種賬號，設計了各賬號間交互式的工作協作關系，提供了較好的溝通渠道，使水文測驗工作更加直接有效地為用戶服務。
作者:杜耀東 梅軍亞 趙昕 單位:長江水利委員會水文局