水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)開發(fā)需求一、引言水環(huán)境保護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，而水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)則是水環(huán)境管理、決策與科研的基石。隨著監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的不斷拓展、監(jiān)測指標(biāo)的日益豐富以及監(jiān)測頻次的持續(xù)提高，傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理方式在數(shù)據(jù)整合、處理效率、共享服務(wù)及深度分析等方面已難以滿足當(dāng)前工作的需求。為實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的規(guī)范化、精細(xì)化、智能化管理，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)在水環(huán)境質(zhì)量評估、污染源解析、預(yù)警預(yù)報(bào)及應(yīng)急處置中的支撐作用，特提出本水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）的開發(fā)需求。本需求旨在明確系統(tǒng)開發(fā)的目標(biāo)、范圍、功能及性能等方面的要求，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和驗(yàn)收提供依據(jù)，確保最終交付的系統(tǒng)能夠切實(shí)解決當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理中存在的痛點(diǎn)與難點(diǎn)，提升水環(huán)境管理的科學(xué)化與信息化水平。二、總體目標(biāo)與原則（一）總體目標(biāo)構(gòu)建一個(gè)集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、質(zhì)控、分析、共享、展示及預(yù)警于一體的綜合性水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各類水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的全生命周期管理，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量與管理效率，為水環(huán)境管理部門、科研機(jī)構(gòu)及社會(huì)公眾提供高效、便捷、安全的數(shù)據(jù)服務(wù)與決策支持。（二）基本原則1.實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合：系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，確保實(shí)用、易用；同時(shí)，采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)和開發(fā)方法，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和技術(shù)前瞻性。2.規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)化：嚴(yán)格遵循國家及行業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和接口協(xié)議，確保數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、交換的規(guī)范性和一致性，為數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)。3.安全性與可靠性：系統(tǒng)應(yīng)具備完善的安全保障機(jī)制，包括數(shù)據(jù)加密、訪問控制、操作日志、容災(zāi)備份等，確保數(shù)據(jù)不丟失、不泄露、不被篡改，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。4.開放性與可擴(kuò)展性：系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)具備良好的開放性，支持與現(xiàn)有及未來可能建設(shè)的其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如污染源監(jiān)控系統(tǒng)、水文氣象系統(tǒng)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與集成；同時(shí)，預(yù)留功能擴(kuò)展接口，便于后期根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)行功能升級和模塊擴(kuò)展。5.易用性與高效性：界面設(shè)計(jì)應(yīng)簡潔直觀，操作流程符合用戶習(xí)慣，降低學(xué)習(xí)成本；系統(tǒng)響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)處理效率高，滿足用戶對數(shù)據(jù)及時(shí)性的要求。三、系統(tǒng)功能需求（一）數(shù)據(jù)采集與接入模塊數(shù)據(jù)采集與接入是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭，需支持多種渠道、多種格式的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)匯入。1.多源數(shù)據(jù)接入：支持手工監(jiān)測數(shù)據(jù)、自動(dòng)在線監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)等多種來源數(shù)據(jù)的接入。對于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，應(yīng)支持通過標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP、MODBUS、MQTT等）或數(shù)據(jù)文件（如CSV、XML、JSON等）定時(shí)或?qū)崟r(shí)接收；對于手工及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，應(yīng)提供便捷的數(shù)據(jù)錄入界面及批量導(dǎo)入功能（支持Excel、Access等格式文件）。2.數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制：對接入的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步校驗(yàn)，包括數(shù)據(jù)格式校驗(yàn)、量程范圍校驗(yàn)、邏輯關(guān)系校驗(yàn)等，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記并提示，確保入庫數(shù)據(jù)的基本質(zhì)量。3.數(shù)據(jù)補(bǔ)遺與修正：支持對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，允許授權(quán)用戶在特定流程下對錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并記錄修正軌跡。（二）數(shù)據(jù)管理與存儲(chǔ)模塊該模塊是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)、查詢與維護(hù)。1.結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對監(jiān)測點(diǎn)位信息、監(jiān)測項(xiàng)目信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)、用戶信息、權(quán)限信息等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行安全、高效存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)量增長，優(yōu)化表結(jié)構(gòu)和索引，確保查詢性能。2.數(shù)據(jù)字典管理：建立并維護(hù)完善的數(shù)據(jù)字典，包括監(jiān)測因子、單位、儀器設(shè)備、監(jiān)測方法、行政區(qū)劃、流域水系等基礎(chǔ)信息的標(biāo)準(zhǔn)化管理，支持字典項(xiàng)的增、刪、改、查。3.空間數(shù)據(jù)管理：集成空間地理信息，支持監(jiān)測點(diǎn)位的空間化展示與管理，能夠在電子地圖上標(biāo)注點(diǎn)位位置、查看點(diǎn)位屬性及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)。4.高效數(shù)據(jù)查詢：提供多條件組合查詢功能，用戶可根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)位、時(shí)間范圍、監(jiān)測項(xiàng)目、數(shù)據(jù)類型等條件快速檢索所需數(shù)據(jù)，并支持查詢結(jié)果的導(dǎo)出（如Excel、PDF格式）。5.數(shù)據(jù)版本與溯源：對重要數(shù)據(jù)的修改、刪除操作進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變更的全程追溯，確保數(shù)據(jù)的可審計(jì)性。（三）數(shù)據(jù)質(zhì)控與審核模塊保障數(shù)據(jù)質(zhì)量是系統(tǒng)的關(guān)鍵，需建立多層次的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與審核流程。1.自動(dòng)質(zhì)控規(guī)則：系統(tǒng)內(nèi)置常用的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)控規(guī)則，如超標(biāo)校驗(yàn)、異常波動(dòng)校驗(yàn)、平行樣偏差校驗(yàn)等，自動(dòng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控打分或標(biāo)記。2.人工審核流程：支持多級人工審核機(jī)制，用戶可根據(jù)預(yù)設(shè)流程對數(shù)據(jù)進(jìn)行審核、駁回、批注等操作，審核狀態(tài)實(shí)時(shí)可見，確保數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴(yán)格把關(guān)后再進(jìn)入應(yīng)用環(huán)節(jié)。3.質(zhì)控報(bào)告：可生成數(shù)據(jù)質(zhì)量控制報(bào)告，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)合格率、超標(biāo)率、缺失率等質(zhì)控指標(biāo)。（四）數(shù)據(jù)分析與可視化模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘與多維度分析，并以直觀方式展示分析結(jié)果，為決策提供支持。1.常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析：支持對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行最大值、最小值、平均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等基本統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算；支持按時(shí)間（日、月、季、年）、空間（點(diǎn)位、區(qū)域、流域）、監(jiān)測項(xiàng)目等維度進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。2.趨勢分析：通過折線圖、曲線圖等方式展示特定點(diǎn)位、特定監(jiān)測項(xiàng)目隨時(shí)間的變化趨勢，支持同比、環(huán)比分析。3.空間分布分析：利用電子地圖，通過等值線圖、色斑圖、柱狀圖等方式展示水質(zhì)指標(biāo)在不同區(qū)域的空間分布特征，直觀反映水質(zhì)狀況的區(qū)域差異。4.對比分析：支持不同點(diǎn)位、不同時(shí)期、不同監(jiān)測項(xiàng)目之間監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，可生成對比圖表。5.自定義分析報(bào)告：提供靈活的報(bào)告模板定制功能，用戶可根據(jù)需求選擇數(shù)據(jù)范圍、分析指標(biāo)和圖表類型，自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)化或個(gè)性化的數(shù)據(jù)分析報(bào)告。（五）預(yù)警與報(bào)警模塊針對水質(zhì)異常情況，實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警與報(bào)警，為應(yīng)急處置爭取時(shí)間。1.超標(biāo)預(yù)警：當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（如國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)或自定義標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)超標(biāo)預(yù)警。2.異常值預(yù)警：對于非超標(biāo)但出現(xiàn)顯著異常波動(dòng)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)模型或設(shè)定的閾值范圍發(fā)出異常預(yù)警。3.預(yù)警方式：支持多種預(yù)警信息推送方式，如系統(tǒng)內(nèi)消息提示、郵件通知、短信通知等，可根據(jù)預(yù)警級別配置不同的通知方式和接收人員。4.預(yù)警處置跟蹤：記錄預(yù)警信息的接收、處置過程及結(jié)果，形成閉環(huán)管理。（六）報(bào)表管理模塊滿足各類常規(guī)及專項(xiàng)報(bào)表的生成、預(yù)覽、打印與導(dǎo)出需求。1.標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表模板：內(nèi)置國家、行業(yè)及地方要求的各類標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表模板，如水質(zhì)月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)，特定流域或區(qū)域的監(jiān)測報(bào)表等。2.自定義報(bào)表：允許用戶根據(jù)實(shí)際需求，自定義報(bào)表格式、數(shù)據(jù)來源和統(tǒng)計(jì)方式，生成個(gè)性化報(bào)表。3.報(bào)表自動(dòng)化生成與分發(fā)：支持定時(shí)自動(dòng)生成指定報(bào)表，并可設(shè)置自動(dòng)分發(fā)至相關(guān)人員郵箱或指定目錄。（七）用戶與權(quán)限管理模塊保障系統(tǒng)安全有序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的權(quán)限控制。1.用戶管理：支持用戶的注冊、新增、編輯、禁用等操作，記錄用戶基本信息及登錄日志。2.角色管理：基于角色的訪問控制（RBAC），可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求定義多種角色（如管理員、數(shù)據(jù)錄入員、審核員、普通查詢用戶等）。3.權(quán)限分配：為不同角色分配不同的操作權(quán)限（如數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)審核、報(bào)表查看、系統(tǒng)配置等）和數(shù)據(jù)訪問權(quán)限（如特定區(qū)域數(shù)據(jù)、特定項(xiàng)目數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)最小權(quán)限原則。（八）系統(tǒng)管理與維護(hù)模塊確保系統(tǒng)自身的穩(wěn)定運(yùn)行和便捷維護(hù)。1.系統(tǒng)參數(shù)配置：允許管理員對系統(tǒng)的基本參數(shù)（如數(shù)據(jù)保留策略、自動(dòng)任務(wù)調(diào)度、日志級別等）進(jìn)行配置。2.日志管理：記錄系統(tǒng)運(yùn)行日志、用戶操作日志、數(shù)據(jù)訪問日志等，便于系統(tǒng)故障排查和安全審計(jì)。3.數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)：提供手動(dòng)或自動(dòng)的數(shù)據(jù)備份功能，支持?jǐn)?shù)據(jù)的全量備份和增量備份，并能在發(fā)生數(shù)據(jù)損壞或丟失時(shí)進(jìn)行有效恢復(fù)。4.接口管理：管理系統(tǒng)對外提供的API接口，支持接口調(diào)用授權(quán)、調(diào)用日志記錄等。四、非功能需求（一）性能需求1.響應(yīng)時(shí)間：系統(tǒng)頁面加載時(shí)間應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，一般操作響應(yīng)時(shí)間不超過3秒，復(fù)雜查詢和統(tǒng)計(jì)分析響應(yīng)時(shí)間不超過10秒。2.并發(fā)處理能力：系統(tǒng)應(yīng)能支持一定數(shù)量的用戶同時(shí)在線操作，關(guān)鍵業(yè)務(wù)模塊（如數(shù)據(jù)錄入、查詢）在并發(fā)用戶數(shù)達(dá)到預(yù)期峰值時(shí)仍能保持穩(wěn)定性能。3.數(shù)據(jù)處理能力：能夠高效處理和存儲(chǔ)海量歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并支持快速查詢。（二）安全需求1.身份認(rèn)證：采用強(qiáng)密碼策略，支持定期密碼更換提醒，可考慮引入雙因素認(rèn)證機(jī)制。2.數(shù)據(jù)加密：對敏感數(shù)據(jù)（如用戶密碼、關(guān)鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)）在傳輸和存儲(chǔ)過程中進(jìn)行加密處理。3.防攻擊能力：具備一定的防SQL注入、XSS跨站腳本、CSRF跨站請求偽造等網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力。4.操作審計(jì)：對關(guān)鍵操作進(jìn)行詳細(xì)記錄，確保行為可追溯。（三）易用性需求1.界面設(shè)計(jì)：界面布局合理、美觀大方，操作流程符合用戶習(xí)慣，導(dǎo)航清晰，提示信息準(zhǔn)確易懂。2.幫助支持：提供完善的在線幫助文檔或操作指南，關(guān)鍵功能點(diǎn)提供即時(shí)提示。3.錯(cuò)誤處理：系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，能給出友好、明確的錯(cuò)誤提示，并提供解決建議。（四）可擴(kuò)展性需求1.架構(gòu)擴(kuò)展：系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)具備良好的橫向和縱向擴(kuò)展能力，能夠適應(yīng)未來用戶數(shù)量、數(shù)據(jù)量增長及功能擴(kuò)展的需求。2.接口擴(kuò)展：預(yù)留與其他系統(tǒng)（如環(huán)保業(yè)務(wù)平臺(tái)、智慧城市平臺(tái)等）的數(shù)據(jù)交換接口，便于系統(tǒng)集成。（五）可靠性需求1.系統(tǒng)穩(wěn)定性：系統(tǒng)應(yīng)能7x24小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行，年平均無故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)到較高水平。2.數(shù)據(jù)一致性：確保系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余、沖突或丟失。五、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境需求（一）服務(wù)器環(huán)境包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的硬件配置（CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)適配器等）和操作系統(tǒng)建議，需根據(jù)預(yù)估的用戶規(guī)模和數(shù)據(jù)量進(jìn)行配置。（二）客戶端環(huán)境支持主流的瀏覽器（如Chrome、Firefox、Edge等），對客戶端操作系統(tǒng)（Windows、macOS等）及硬件配置的最低要求。（三）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境系統(tǒng)部署和運(yùn)行所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備（防火墻、入侵檢測系統(tǒng)等）要求。六、其他需求1.數(shù)據(jù)遷移：如涉及現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，開發(fā)方應(yīng)提供數(shù)據(jù)遷移方案，并協(xié)助完成歷史數(shù)據(jù)的清洗、轉(zhuǎn)換與導(dǎo)入工作。2.培訓(xùn)與文檔：開發(fā)方需提供詳細(xì)的系統(tǒng)用戶手冊、管理員手冊、安裝部署手冊等技術(shù)文檔，并為用戶方提供必要的操作培訓(xùn)和技術(shù)培訓(xùn)。3.