小议水库管理信息集成系统的开发与设计
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作者: 王立峰
摘要:近几年来,水库逐渐建立起水雨情自动测报系统、水库洪水预报与调度系统、大坝安全监测系统等管理系统,但由于这些系统开发模式是分阶段各系统独立设计开发,自成体系,导致信息不能共享,更难于总体集成,已经不能很好地适应当今水利信息化的要求。因此,在水库的水利信息化规划中,必须在做出信息集成与共享的总体规划后,再进行各子系统的详细设计与开发,形成一个完整的水库工程管理信息化系统。为此,下面就针对水库信息管理集成系统的设计与开发理论进行探讨。
关 键 词:水库工程管理信息集成系统设计开发
在水库的水利信息化规划中,必须在做出信息集成与共享的总体规划后,再进行各子系统的详细设计与开发,形成一个完整的水库工程管理信息化系统。
一、系统信息源及主要功能设计
1 、信息源分类
水库工程管理信息源主要包括:
⑴水库以上流域实时水雨情信息。
⑵实时工情信息。指水库大坝安全实时监测信息。
⑶泄流闸运行情况的实时监视。
⑷水库流域以上水质监测信息。
⑸全省实时水雨情信息。
⑹卫星气象云图信息。
⑺水库基本情况。指水库的基础资料和历史资料,包括图文,声像和格式化数据等等。
2 、功能设计
针对以上的信息分类和功能分别有以下几个子系统
(1)泄流闸实时监测子系统。
(2)水库大坝安全监视子系统。
(3)水情自动测报子系统。
(4)水库洪水预报子系统。
(5)水库洪水调度子系统。
(6)信息服务子系统。
二、信息集成系统几个关键的解决方案
1、系统的计算机网络体系结构的确定
目前应用较为广泛的计算机网络体系结构有C/S结构和B/S结构,二者的特点分别为:
C/S结构:C/S属于90年代的较为先进的结构。 这种模式将应用一分为二,服务器负责数据管理,客户机完成与用户的交互任务。C/S 具有强壮的数据操纵和事务处理能力,以及数据的安全性和完整性约束。
随着水库局域网成为Internet的一部分,客户机/服务器计算系统的时代行将结束。客户机/服务器计算系统把软件安装到每一台机器上,但对越来越庞大的计算机网络而言,这是不可能的,因此B/S结构将会取而代之。
进行以上分析,水库信息集成系统应选择目前受到重视并且有良好应用前景的B/S计算机体系结构。
2 、系统的数据库选择
由于系统采用的是基于Internet的B/S计算机网络体系结构,系统必须使用网络数据库。目前应用的网络数据库根据数据库的性质分为关系型数据库和大型数据库,前者以SQL Server和SysBase应用居多;大型数据库以Oracle和DB 2应用居多。Oracle数据库在给多媒体息的存取、管理、查询提供了方便的同时,对数据库服务器的配置要求较高,并且软件的购买、开发应用和维护的费用也较高;而SQL Server7.0 虽然通过记录媒体数据文件索引的方式来管理多媒体文件,这种方式在这类信息增多时会产生管理效率低下和可能产生的安全性的不足,但也有两个明显的好处:对数据库服务器的配置要求不高,购买、开发应用和维护的费用也相对较低,符合大多数水库当前的经济状况,同时它与国家防汛指挥系统工程发规则中要求的网络数据库相同,方便与水雨情自动遥测系统的集成。
3、数据化地图的选择
目前国内应用的水利信息集成与服务系统的地图操作大多是位图文件,由于它不具备无极放大、缩小和漫游等功能,当系统变得复杂时便不能进行方便的导航。数字化地图因为具备了上述功能而正在受到重视并开始应用。因此,水库信息集成系统采用数字化地图作为信息导航工具。
4、WEB技术与GIS的联合
WEB技术与GIS的联合(WEB GIS)结合了WEB技术与GIS技术的优点,为水利信息集成与信息服务开辟了新的方向。目前国内首例成功的应用是黑龙江省防汛决策支持系统,代表了目前国内的研究和应用水平。
三、系统的软硬件和开发平台
硬件平台的确定取决于几个方面的因素:系统的技术需求、系统的规模、系统的复杂性、在目前和可预见的将来系统的先进性和用户的经济性考量,基于上述考虑因素,为用户提供二个参考的硬件和开发平台设计:
1.DSS基本框架
水库灌区管理DSS是一种用于灌区辅助管理的软件平台,主要由数学模型库、数据库管理系统(DataBase Management System,DBMS)和人机界面(User Interface,UI)三部分组成。
数学模型库是灌区管理DSS的核心,含有灌溉配水子模型,排涝子模型,灌区农作物优化种植比子模型和灌区抗旱预报子模型等。具体介绍如下:
(1)水库灌区配水子模型:该模型是根据灌区灌溉可用水量和各渠系农作物的需水情况,优化灌区水量分配,制定总干渠、干渠、支渠优化配水方案,提高灌溉管理水平和经济效益,对解决有限供水条件下的灌区配水问题效果比较明显。该模型具有供水能力分析,用水分析,供需平衡分析,方案比选等功能。
(2)排涝子模型:该模型根据我国水库灌区特点和灌区排涝系统实际,综合考虑涝灾、渍灾对农作物的危害和地下水水位上升引起的土壤盐碱化影响,分析排涝效益指标,为决策者提供经济合理的排涝措施。
(3)优化灌区农作物种植比子模型:该模型是解决在水库灌区可用水量、单位面积农作物收成、农作物价格、农作物净耗水量和农民在单位种植面积上的经济支出等前提下,通过优化分配灌区农作物种植比,使得灌区范围内农民的收入和管理单位的效益最大化。
(4)灌区抗旱子模型:该模型是对实测的降雨、墒情、农作物生长情况、灌区可用水量和天气预报等信息进行分析处理和综合评价,及时进行旱情预报,并对旱情进行经济评估,提出相应的抗旱措施。该模型应用随机模型和随机方法处理一系列随机数据,在此基础上对灌区旱情进行概率分析。
模型库各子模型采用模块化程序设计方式,各子模块之间互相独立,这样可以根据需要编制或修改程序代码而不影响其它子模型的程序,同时还可根据需要增减子模型,因此有利于软件维护和功能的增减,从而使系统具有良好的通用性和扩展性。
2、数据库管理系统(DBMS)是DSS建立的前提和重要组成部分,具有数据产生、维护、存取、更新和准备等功能。在DBMS结构设计中要充分考虑系统的安全性、保密性、可靠性、易使用性和响应速度等性能。
3、人机界面对话管理是为决策者提供用户接口的软件,包括用户登录,程序驱动菜单,数据修改接口,图形显示,数据结果提交和打印等操作。
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