基于物联网技术的温泉水资源监测平台设计

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摘 要：文章通过对平台建设需求的综合调研分析，明确了系统的建设需求和设计思路，对系统结构、功能做了设计，平台的建设对温泉旅游度假区的战略实施和社会经济的可持续发展具有重要意义。

关键词：水质监测；管理平台；物联网

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）06-0051-02

1 建设背景

温泉是一种宝贵的自然资源，可用于医疗、健身、减肥、养心、休闲旅游等综合功能，温泉资源的开发在全球都得到了高度重视。温泉分布受到地质结构的影响，属于非普遍性的旅游资源，具有稀缺性，所以温泉旅游资源的开发和管理需要进行高水平的统筹规划，确保稀缺资源的科学合理利用。

长期以来，温泉资源管理部门花费了大量的时间、人力、物力和财力，获得了许多珍贵的数据和图文资料，但是由于长期采用手工绘制、档案积压，无法方便地进行信息的查询与变更，更不能实时进行温泉资源的动态管理和方案调整，造成了管理滞后于现实的局面。因此，急需建立相应的管理信息系统，并且通过系统的运行，不断地充实完善，逐渐实现温泉水资源管理部门办公自动化。

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。近些年，随着物联网、传感网等技术的发展及应用的推广，越来越多的传感设备应用于工业生产和监督管理中。本系统将物联网、传感技术应用于温泉度假区的地下水和地表水资源的监测管理，将度假区庞大的数据资源科学地结合起来，以利于水资源管理部门详细、充分地掌握温泉旅游度假区的水文地质概况、地下水资源开发利用现状以及地表景观水的控制管理等，对该地区的水资源状况作出科学的评价，为水资源的管理提出可行方案。

本温泉水资源监测平台通过对水资源信息的积累，可及时分析和掌握水资源的数量与质量、开发利用与供需状况等动态变化，对加强水资源管理的科学性与及时性，提高水资源管理水平，实现水资源的可持续开发利用，具有重大的科学意义和使用价值。

2 设计需求

本温泉水资源监测平台的建设目标是打造国内一流、世界领先的符合当地特色的水资源管理系统，最终实现温泉旅游度假区地下水及地表水的在线实时监测和科学控制管理。本温泉水资源监测平台通过建立水资源信息管理系统以实现：支持水资源管理部门对地下温泉水资源的合理开发利用；支持水资源管理部门对温泉输水管网系统跑、冒、滴、漏、偷等现象的科学控制和管理等功能。

2.1 功能需求

主要功能需求包括：

①实时监测：通过前端传感器，实时监测温泉资源，包括水质、管网等信息，并将这些信息通过网络实时、可靠地反馈到后台。

②动态调整：建立管网模型，分析整体和各用水单位的用水数据和趋势，并能够实现动态调控。

③应急处理：能实现故障管理，遇到突况自动预警和报警。

④统一管理：能将温泉资源集中调配，实现统一管理。

⑤信息展示：能够将相关信息提供给其他系统，如展示中心进行温泉信息展示。

2.2 数据采集需求

包括温泉水质监测仪表安装及数据采集、温泉输水管网监测仪表安装及数据采集，以及视频信号采集。

2.3 通信传输系统建设需求

基础数据系统部分采用原有传输方式，视频数据采用光缆传输。每个取水口子站房都配备视频监控系统。

2.4 系统集成需求

各温泉井出水口子站房在线监测设备系统集成、温泉输水管网在线监测设备系统集成、在线视频监控设备系统集成、监控中心软硬件集成。

2.5 其他需求

各温泉井出水口按统一规模及装修标准安装监测子站房，建设时要考虑新开发的温泉井和已经开发使用多年的温泉井两个现状，差异化规划。新井的规划要先进、完整、高度高、功能全，老井可以考虑实现温度、流量等一些基本数据的统计，并安装视频监控系统，进行可视化管理，防止偷盗温泉、人为破坏设备等行为的发生。

3 总体设计

3.1 平台架构

温泉水资源监测平台整体架构图1所示。

本温泉水资源监测平台主要分为采集层，传输层，应用层。

①采集层主要由前端传感设备组成。通过水位计、浊度计、温度探测器、电子听漏仪、摄像头等前端传感设备实时采集温泉水资源信息包括温度、PH值等水质信息、管网漏损信息、水位、流量以及相关视频等信息。

②传输层是指信息的传输，主要指骨干网、二级通信网、计算机网络及传感网络等网络系统。包括监控中心、子站房之间的通讯网络，以及与其上级水资源行政主管部门和当地政府计算机网络的互联。

③应用层对数据、报警信息、指令信息等专业数据库的结构、编码分类，提供各种检测数据的管理以及通过中央管理平台实现对整个在线监测系统功能的调用，是监测、监视信息的最终汇集中心和决策中枢。包括数据库、信息服务、业务应用等内容，利用水资源实时评价、预报、管理和调度模型以及后评估机制，合理制定供用水计划和水资源调度方案，为水资源行政主管部门科学决策提供依据。

3.2 主要功能

水资源管理平台的核心是中央管理平台，其主要功能包括办公自动化、运营管理、设备资产管理、智能温泉管理、三维模拟模型以及其他功能模块，其中智能温泉管理是整个系统的核心。

①办公自动化功能模块。包括门户管理、日常办公、通讯录、收发文管理、档案管理、移动办公等功能。其中门户管理包括消息中心、搜索引擎、权限管理、个性化设置等功能；日常办公包括日常计划、出差管理、费用报销、会议通知等日常管理功能。

②运营管理功能模块。包括用户管理、节能管理、用量计费管理等功能。其中用户管理包括用户档案、新用户审批流程等功能；节能管理包括电费时段设置、水泵蓄水池启停设置、节能统计等功能。

③设备资产管理功能模块。包括设备管理、物资管理等功能。其中设备管理包括设备档案、维修管理和调度计划；物资管理包括物资基础信息、采购管理、库存管理、维修品处理等功能。

④智能温泉管理功能模块。包括温泉水质监测、温泉管网监测、应急及资源管理、视频监控等功能。其中温泉水质监测和温泉管网监测包括实时数据展示、历史数据多维度统计分析、设备运营状况、预警报警等功能；应急预案包括应急响应、预案培训等功能。

⑤三维模拟模型。包括水文地质模型、输水管网模型、水资源场景模型。实现放大、缩小、平移、飞行、制作飞行路线等对旅游度假区地形、地貌、流域、河流及水库分布等水资源场景进行三维浏览，直观展现虚拟地下管线/设施分布情况和路由情况以及利用地理信息系统（GIS）建立包括地热田内地层，构造，各开采井的分布、井身结构、涌水量、温度等信息的三维模拟图形。

⑥其他功能模块。根据温泉水资源监测平台建设情况，为其他网站、展示中心、管理平台以及以后系统的扩展升级，预留相应的接口。

4 实施效果及总结

该平台是温泉水资源现代化管理的发展方向，对实现温泉水资源的可持续利用，对温泉旅游度假区的战略实施和社会经济的可持续发展具有重要意义。通过温泉水资源监测平台的建设，使温泉旅游度假区水资源管理部门迅速准确地掌握各取水工程的取水动态情况，对取水实施有效监测和合理调控；能更有效地实施取水计划管理，提高温泉资源的利用率，监控和防止违章行为发生；有利于增强取水户的守法和节水意识，实现温泉资源科学管理、统一调度、合理配置；实现管理部门的无纸化办公，最大程度的将管理者从繁重的、重复的业务管理工作中解脱出来，显著提高了办事及办公效率。

物联网在温泉旅游度假区水资源管理方面已取得初步成效，但还存在一些问题有待解决，如在没有统一的标准体系出台，各行业、地区、部门之间的协调不够等。物联网技术是国家战略新兴技术，对国家的战略和可持续发展具有重要意义。物联网技术已经渗透到很多领域，出台相关的政策鼓励和扶持，是物联网技术在温泉水资源管理方面寻求突破的关键因素之一。同时，应当认识到，该温泉水资源监测平台仅是物联网在温泉度假区管理应用的初期阶段，我们应从标准、技术和管理措施等方面脚踏实地推动温泉水资源管理信息化进程。

参考文献：

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[3] 戴长雷，迟宝明.基于GIS的地下水信息管理系统分析[J].世界地质，2004，（6）.

[4] 张长春，邵景力，李慈君，等.地下水位生态环境效应及生态环境指标[J].水文地质工程，2003，（3）.

作者简介：郭骅（1975-），男，重庆人，现任江苏省邮电规划设计院城市信息工程院院长。