基于電子信息技術的水利工程信息管理系統設計

姚 嘉，王 靜

(西安交通工程學院，西安 710300)

水利工程信息資料種類繁多，只有通過合理有效的匯編和管理，才能使其價值得到充分利用。為解決大量數據資料存儲管理混亂、工作效率低下、資料安全性差、資料共享困難等問題，基于電子信息技術，采用信息化管理方式，建立了水利工程資料數據庫，開發出一套專門的信息管理系統。

分析了電子信息技術在水利工程中的應用現狀，設計了水利工程信息管理系統的主要功能，運用Java語言，開發了信息管理軟件，基于SQL Sever數據庫，創建了水利信息資料數據庫，通過Java數據庫連接技術，實現了水利工程信息管理，以期提高水利工程信息管理效率，實現信息資料的有效利用。

1 電子信息技術在水利工程中的應用

電子信息技術是一系列具有電子技術、信息技術綜合特征的技術統稱[1]，其核心包括電子、計算機、信息等技術[2]。電子信息技術通過提高數據處理效率，使信息的共享性得到提高，結合計算機的高效計算和模擬，使數據存儲和應用準確性得到保障。隨著人工智能的發展，電子信息技術通過深度挖掘海量信息中的重要因素，在智能決策上發揮了重要作用。

目前，電子信息技術已廣泛應用于水利工程中，主要體現在水利信息管理、水利工程計算及水利工程規劃等方面。水利信息管理是通過計算機規范、整編、校準數據資料，將其存入數據庫中，提供便利的查詢、應用服務。如廣西水庫管理信息系統應用計算機網絡和GIS(地理信息系統)等高新技術，利用Client/Server(客戶機/服務器)和Browser/Sever(瀏覽器/服務器)相結合的模式，建立了水利普查數據資料管理信息系統[3]。水利工程計算在計算機、大數據及云計算技術的支持下，具有準確、高效的特點，如abquse等有限元計算分析軟件，可以通過建立模型，對擬建建筑結構進行相關應力分析，保證結構的安全性。水利工程規劃是專門針對某一水利建設項目進行規劃，屬于流域規劃、地區水利規劃、專業水利規劃的一部分，地理信息系統、信息查詢技術等在流域規劃中也得到了廣泛應用。

2 水利工程信息管理系統的設計

2.1 功能需求

本研究設計的水利工程信息管理系統是集數據庫及管理軟件于一體的綜合性資料信息管理平臺，包含水利工程信息管理軟件和水利信息資料數據庫兩個部分。

2.1.1 用戶登錄功能

為了保護系統數據資料的安全，只有登錄到系統中的用戶才能使用系統數據，且不同用戶有不同的使用權限。本系統用戶包含普通用戶、高級用戶和管理員用戶[4]。普通用戶僅有查詢資料的權限，高級用戶享有查詢功能的同時也擁有數據資料下載功能，可提升數據利用率。管理員用戶可對系統內的數據進行添加、修改和刪除，可隨時進行數據庫資料的更新和維護，還可以對本系統的普通用戶和高級用戶進行管理。

2.1.2 數據查詢功能

水利工程信息管理系統搭建的主要目的是對水利工程數據資料進行高效利用和共享，因此本系統最基本和最重要的功能是查詢功能。為了滿足不同用戶的多種需求，查詢功能包含普通查詢和高級查詢功能。普通查詢直接在搜索框輸入關鍵詞即可查詢到數據庫中的相關內容，查詢結果按照相關性降序排列。高級查詢可在多個搜索框輸入不同的關鍵詞，每個關鍵詞之間可以用and者or連接。

2.1.3 數據下載功能

查詢到想要的數據之后，為了便于數據使用，高級用戶享受一鍵下載功能。點擊頁面的下載按鈕后，會彈出文件的保存路徑，高級用戶可自主更改下載路徑，數據將以Excel格式保存到目標文件中。

2.1.4 數據管理功能

為了使系統能夠長期健康有序運行，需要通過數據管理功能對系統進行定期維護和管理，僅管理員用戶擁有此功能的權限。數據管理功能包含對數據的添加、編輯和刪除，對普通用戶和高級用戶的添加、編輯和刪除。為了提高管理員的工作效率，減輕工作負擔，添加數據時除了可以應用手動錄入功能，還應具有批量導入功能。

2.2 信息管理軟件設計與實現

Java語言是由美國計算機公司于1995年開發，具有簡單、面向對象、分布式、平臺獨立、安全性、可移植性、多線程等諸多優點的編程語言。計算機系統軟件的設計和開發大多采用Java語言[4]，管理軟件與數據庫之間的連接可通過Java數據庫連接技術實現，Java數據庫連接技術在軟件設計和開發過程中有著廣泛應用[5]。

通過Java編程語言搭建了水利工程信息管理平臺，具體模塊如圖1所示。主要包括以下3個結構：一是基礎模塊，主要包含數據查詢和數據下載兩部分，該模塊可以滿足普通用戶和高級用戶的功能需求。二是管理模塊，提供了數據資料和用戶添加、修改和刪除功能，該模塊為管理員用戶提供了操作空間。三是系統登錄模塊，主要包括用戶登錄、用戶注冊和用戶注銷功能。

圖1 水利工程信息管理軟件功能模塊Fig.1 Function module of water conservancy project information management software

2.3 數據庫設計與實現

目前主要有4種類型的數據庫開發工具：Oracle，DB2，Sybase和SQL Sever。通過查閱文獻，對各數據庫管理系統特點進行比較。水利信息資料數據庫建立選擇SQL Sever 數據庫，它的資源占用率較低，具有更高的安全性和可用性[5]，對數據庫和服務器均可設置權限。

如圖2所示，建立的水利信息資料數據庫資料分為4類：天然水系數據資料、水利工程建設數據資料、水利工程運行資料和行政管理數據資料。天然水系數據資料包括河流信息、湖泊信息、流域信息。水利工程建設數據資料包含可行性研究報告、工程設計資料、工程施工資料及竣工驗收報告。水利工程運行資料包括運行監測數據資料、檢修數據資料。行政管理類數據資料包括行政區劃表、涉水組織機構信息。

圖2 水利工程信息資料數據庫Fig.2 Database of water conservancy project information resources

SQL Sever 數據庫的存儲方式是將每類數據以數據表的形式存儲其中，為方便查詢，要保證數據的一致性，因此要進行數據表結構設計[6]。參考規范《基礎數據庫表結構及標識符》(SZY301-2013)對表結構進行設計，共設計了11個數據表結構。采用SQL Server 命令進行數據庫創建，命名為hydraulic_data，將設計好的數據表建立到數據庫中，并進行數據資料的錄入，最終建立好水利工程信息資料數據庫。

2.4 水利工程信息管理系統實現與應用

通過Java編程語言實現了信息管理軟件的功能。建立好水利信息資料數據庫后，通過Java數據庫連接技術將二者進行連接，完成水利工程信息管理系統的搭建。打開系統，首先出現的是平臺登錄界面，如圖3所示。普通用戶可通過登錄界面進行賬號注冊、登錄和注銷。當普通用戶注冊賬號時，系統通過管理模塊進行用戶添加，當普通用戶注銷賬號時，系統通過管理模塊進行用戶刪除，系統定期維護，為節約內存，管理員用戶也可以通過管理模塊將長時間未登錄平臺的用戶進行注銷，當用戶密碼遺忘時，也可向管理員用戶申訴，通過系統設定的管理模塊修改密碼。普通用戶在平臺登錄界面輸入正確的用戶名和密碼后，點擊登錄按鈕，即可成功登錄到水利工程信息管理系統中。

圖3 軟件登錄界面Fig.3 Software login page

普通用戶登錄界面后進入到軟件中，工具欄包含4個模塊，即天然水系數據資料、水利工程建設數據資料、水利工程運行資料、行政管理數據資料。每個模塊的下拉菜單包含對應的子數據信息表，如圖4(a)所示。工程運行數據資料的下拉菜單包含監測數據資料和檢修數據資料。當管理員用戶登錄到系統中時，工具欄在包含以上4個模塊的基礎上還包含用戶和數據管理模塊，用戶和數據管理模塊菜單如圖4(b)所示。

圖4 水利工程信息管理軟件部分菜單圖Fig.4 Partial menu diagram of water conservancy project information management software

普通用戶和高級用戶點擊需要的資料類別后，如水利工程建設數據資料中的可行性研究報告，即可出現查詢對話框，可在查詢對話框中輸入關鍵字查詢到需要的信息，管理員用戶除了可以在系統中查詢資料外，還可以通過管理模塊進行用戶和資料數據維護，擁有添加、修改和刪除數據庫內數據的權限。系統運行初期，需要將大量的數據資料存入數據庫中，水利資料的準確、快速錄入是系統的另一項重要功能，既添加功能，為了進一步降低操作門檻，擴大數據庫應用范圍，大幅度提升工作效率，特別為系統設計了通過Excel 直接導入資料的功能。向系統數據庫中添加大量同類型數據時，可在Excel中將數據按照數據表結構填寫好后，通過水利工程信息管理軟件的批量導入功能批量導入數據。

3 結語

水利工程數據資料的管理是電子信息技術在水利行業應用中不可分割的部分，是水利信息化的重點建設內容。分析了電子信息技術在水利工程中的應用現狀，設計了水利工程信息管理系統的主要功能，基于SQL Sever數據庫建立了全面、詳實、準確的水利信息資料數據庫，運用Java語言開發了操作簡便、可擴展性強的信息管理軟件，實現了信息化管理和數據資料的高效共享。