小議水庫管理信息集成系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

摘要:近幾年來，水庫逐漸建立起水雨情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)、水庫洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)等管理系統(tǒng)，但由于這些系統(tǒng)開發(fā)模式是分階段各系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)開發(fā)，自成體系，導(dǎo)致信息不能共享，更難于總體集成，已經(jīng)不能很好地適應(yīng)當(dāng)今水利信息化的要求。因此，在水庫的水利信息化規(guī)劃中，必須在做出信息集成與共享的總體規(guī)劃后，再進(jìn)行各子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與開發(fā)，形成一個(gè)完整的水庫工程管理信息化系統(tǒng)。為此，下面就針對水庫信息管理集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)理論進(jìn)行探討。

關(guān) 鍵 詞:水庫工程管理信息集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)

在水庫的水利信息化規(guī)劃中，必須在做出信息集成與共享的總體規(guī)劃后，再進(jìn)行各子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與開發(fā)，形成一個(gè)完整的水庫工程管理信息化系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)信息源及主要功能設(shè)計(jì)

1"、信息源分類

水庫工程管理信息源主要包括:

⑴水庫以上流域?qū)崟r(shí)水雨情信息。

⑵實(shí)時(shí)工情信息。指水庫大壩安全實(shí)時(shí)監(jiān)測信息。

⑶泄流閘運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)視。

⑷水庫流域以上水質(zhì)監(jiān)測信息。

⑸全省實(shí)時(shí)水雨情信息。

⑹衛(wèi)星氣象云圖信息。

⑺水庫基本情況。指水庫的基礎(chǔ)資料和歷史資料，包括圖文，聲像和格式化數(shù)據(jù)等等。

2"、功能設(shè)計(jì)

針對以上的信息分類和功能分別有以下幾個(gè)子系統(tǒng)

(1)泄流閘實(shí)時(shí)監(jiān)測子系統(tǒng)。

(2)水庫大壩安全監(jiān)視子系統(tǒng)。

(3)水情自動(dòng)測報(bào)子系統(tǒng)。

(4)水庫洪水預(yù)報(bào)子系統(tǒng)。

(5)水庫洪水調(diào)度子系統(tǒng)。

(6)信息服務(wù)子系統(tǒng)。

二、信息集成系統(tǒng)幾個(gè)關(guān)鍵的解決方案

1、系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的確定

目前應(yīng)用較為廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)，二者的特點(diǎn)分別為:

C/S結(jié)構(gòu):C/S屬于90年代的較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)。 這種模式將應(yīng)用一分為二，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理，客戶機(jī)完成與用戶的交互任務(wù)。C/S 具有強(qiáng)壯的數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理能力，以及數(shù)據(jù)的安全性和完整性約束。

隨著水庫局域網(wǎng)成為Internet的一部分，客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算系統(tǒng)的時(shí)代行將結(jié)束?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器計(jì)算系統(tǒng)把軟件安裝到每一臺機(jī)器上，但對越來越龐大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而言，這是不可能的，因此B/S結(jié)構(gòu)將會(huì)取而代之。

進(jìn)行以上分析，水庫信息集成系統(tǒng)應(yīng)選擇目前受到重視并且有良好應(yīng)用前景的B/S計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。

2 、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫選擇

由于系統(tǒng)采用的是基于Internet的B/S計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)必須使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。目前應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫根據(jù)數(shù)據(jù)庫的性質(zhì)分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和大型數(shù)據(jù)庫，前者以SQL Server和SysBase應(yīng)用居多;大型數(shù)據(jù)庫以O(shè)racle和DB 2應(yīng)用居多。Oracle數(shù)據(jù)庫在給多媒體息的存取、管理、查詢提供了方便的同時(shí)，對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的配置要求較高，并且軟件的購買、開發(fā)應(yīng)用和維護(hù)的費(fèi)用也較高;而SQL Server7.0 雖然通過記錄媒體數(shù)據(jù)文件索引的方式來管理多媒體文件，這種方式在這類信息增多時(shí)會(huì)產(chǎn)生管理效率低下和可能產(chǎn)生的安全性的不足，但也有兩個(gè)明顯的好處:對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的配置要求不高，購買、開發(fā)應(yīng)用和維護(hù)的費(fèi)用也相對較低，符合大多數(shù)水庫當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)狀況，同時(shí)它與國家防汛指揮系統(tǒng)工程發(fā)規(guī)則中要求的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫相同，方便與水雨情自動(dòng)遙測系統(tǒng)的集成。

3、數(shù)據(jù)化地圖的選擇

目前國內(nèi)應(yīng)用的水利信息集成與服務(wù)系統(tǒng)的地圖操作大多是位圖文件，由于它不具備無極放大、縮小和漫游等功能，當(dāng)系統(tǒng)變得復(fù)雜時(shí)便不能進(jìn)行方便的導(dǎo)航。數(shù)字化地圖因?yàn)榫邆淞松鲜龉δ芏谑艿街匾暡㈤_始應(yīng)用。因此，水庫信息集成系統(tǒng)采用數(shù)字化地圖作為信息導(dǎo)航工具。

4、WEB技術(shù)與GIS的聯(lián)合

WEB技術(shù)與GIS的聯(lián)合(WEB GIS)結(jié)合了WEB技術(shù)與GIS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，為水利信息集成與信息服務(wù)開辟了新的方向。目前國內(nèi)首例成功的應(yīng)用是黑龍江省防汛決策支持系統(tǒng)，代表了目前國內(nèi)的研究和應(yīng)用水平。

三、系統(tǒng)的軟硬件和開發(fā)平臺

硬件平臺的確定取決于幾個(gè)方面的因素:系統(tǒng)的技術(shù)需求、系統(tǒng)的規(guī)模、系統(tǒng)的復(fù)雜性、在目前和可預(yù)見的將來系統(tǒng)的先進(jìn)性和用戶的經(jīng)濟(jì)性考量，基于上述考慮因素，為用戶提供二個(gè)參考的硬件和開發(fā)平臺設(shè)計(jì):

1.DSS基本框架

水庫灌區(qū)管理DSS是一種用于灌區(qū)輔助管理的軟件平臺，主要由數(shù)學(xué)模型庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBase Management System，DBMS)和人機(jī)界面(User Interface，UI)三部分組成。

數(shù)學(xué)模型庫是灌區(qū)管理DSS的核心，含有灌溉配水子模型，排澇子模型，灌區(qū)農(nóng)作物優(yōu)化種植比子模型和灌區(qū)抗旱預(yù)報(bào)子模型等。具體介紹如下:

(1)水庫灌區(qū)配水子模型:該模型是根據(jù)灌區(qū)灌溉可用水量和各渠系農(nóng)作物的需水情況，優(yōu)化灌區(qū)水量分配，制定總干渠、干渠、支渠優(yōu)化配水方案，提高灌溉管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，對解決有限供水條件下的灌區(qū)配水問題效果比較明顯。該模型具有供水能力分析，用水分析，供需平衡分析，方案比選等功能。

(2)排澇子模型:該模型根據(jù)我國水庫灌區(qū)特點(diǎn)和灌區(qū)排澇系統(tǒng)實(shí)際，綜合考慮澇災(zāi)、漬災(zāi)對農(nóng)作物的危害和地下水水位上升引起的土壤鹽堿化影響，分析排澇效益指標(biāo)，為決策者提供經(jīng)濟(jì)合理的排澇措施。

(3)優(yōu)化灌區(qū)農(nóng)作物種植比子模型:該模型是解決在水庫灌區(qū)可用水量、單位面積農(nóng)作物收成、農(nóng)作物價(jià)格、農(nóng)作物凈耗水量和農(nóng)民在單位種植面積上的經(jīng)濟(jì)支出等前提下，通過優(yōu)化分配灌區(qū)農(nóng)作物種植比，使得灌區(qū)范圍內(nèi)農(nóng)民的收入和管理單位的效益最大化。

(4)灌區(qū)抗旱子模型:該模型是對實(shí)測的降雨、墑情、農(nóng)作物生長情況、灌區(qū)可用水量和天氣預(yù)報(bào)等信息進(jìn)行分析處理和綜合評價(jià)，及時(shí)進(jìn)行旱情預(yù)報(bào)，并對旱情進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評估，提出相應(yīng)的抗旱措施。該模型應(yīng)用隨機(jī)模型和隨機(jī)方法處理一系列隨機(jī)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對灌區(qū)旱情進(jìn)行概率分析。

模型庫各子模型采用模塊化程序設(shè)計(jì)方式，各子模塊之間互相獨(dú)立，這樣可以根據(jù)需要編制或修改程序代碼而不影響其它子模型的程序，同時(shí)還可根據(jù)需要增減子模型，因此有利于軟件維護(hù)和功能的增減，從而使系統(tǒng)具有良好的通用性和擴(kuò)展性。

2、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)是DSS建立的前提和重要組成部分，具有數(shù)據(jù)產(chǎn)生、維護(hù)、存取、更新和準(zhǔn)備等功能。在DBMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分考慮系統(tǒng)的安全性、保密性、可靠性、易使用性和響應(yīng)速度等性能。

3、人機(jī)界面對話管理是為決策者提供用戶接口的軟件，包括用戶登錄，程序驅(qū)動(dòng)菜單，數(shù)據(jù)修改接口，圖形顯示，數(shù)據(jù)結(jié)果提交和打印等操作。