田湾河流域水情实时监测查询系统设计与实现（程冀,贺顺德,韦诗涛）

时间：2022-02-22 15:19:21 浏览量：次

［摘要］结合田湾河流域的概况和水情数据的特点，全面的介绍了田湾河流域水情实时监测查询系统的设计与开发过程，并针对其中的一些关键技术和系统功能做了详细描述。

［关键词］实时监测自动测报数据整编田湾河

1 概述

田湾河位于四川省甘孜州康定县、雅安市石棉县境内，为大渡河中游右岸的一级支流。它发源于康定县境内贡嘎山西侧，上游称莫溪沟，大致由北向南流，至子梅转向东南流，在魏石达上、下先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸入汇后即称为田湾河。

田湾河流域水情实时监测查询系统建设的主要目的是为了实现对田湾河流域水雨情的实时监测、预警和数据管理，保证流域内相关生产生活的安全，同时实现对流域原始遥测资料的自动编辑、整理及入库，从而得到符合水雨情预报要求的等时段资料数据，为流域洪水预报提供数据支持。系统的主要功能包括数据整编处理、实时监测预警、水雨情信息查询、数据库管理等。

2 系统体系结构

系统采取模块化设计，在逻辑上是由具有各种功能的模块和数据组成，便于用户日常使用和维护。根据系统建设特点，设计方案采用安全性、稳定性、可维护性较高的三层体系构架，由客户层、应用层和数据层组成，如图1所示。

数据层（数据库）采用SQL Server 2000作为数据库管理平台，统一存储和管理田湾河流域的所有水情数据信息，由遥测资料、实时水情、测站属性、基础信息等多种类型的数据库组成。

应用层（服务器）通过数据交互接口限制了客户层对数据层的直接访问，保护了系统数据库和数据的安全，是负责提供系统应用服务的统一平台，主要包括遥测数据预处理、实时数据整编、水情实时监测、数据查询管理、GIS图层控制等功能模块。

客户层（客户端）通过图形化的人机界面，实现系统操作人员和系统数据信息的交互，主要包括水情实时监测、数据查询、报表制作、数据管理等内容。

3 系统开发及数据库管理平台

3.1 系统开发平台

本系统软件均为在最新Windows Server 2003操作系统下运行的软件，具备接口友好，执行速度快，操作简单等特点。系统的设计开发工具均是在该行业的代表产品，能够最大限度的提高系统开发的效率和系统运行的性能，尽可能地减少重复投资。

系统开发工具：Microsoft Visual Studio 6.0；

软件版本管理：Microsoft Visual SourceSafe；

GIS开发平台：ESRI MapObjects 2.0、TeeChart Pro ActiveX；

系统分析与建模工具：Rational公司系列产品。

3.2 数据库管理平台

根据水利专业信息数据的特点和数据库技术的发展趋势，结合系统数据结构的特点、总的数据量以及水雨情数据的交互需求，本着成本最小化、效益最大化的原则，选用Microsoft SQL Server 2000作为系统数据库管理平台。Microsoft SQL Server 2000具有并行处理体系结构、先进的查询优化器和强大的数据管理功能。可对各类资料进行具有较快速度的检索、查询及各类图表的生成、显示、打印，并能够方便的提供水情数据的网络共享。

4 数据整编处理系统的实现

系统中遥测站水文、气象要素一旦满足测量条件，遥测设备即刻进行数据采集，资料经遥测通信网信道（北斗卫星、GSM、光纤等）传输至中心站通信服务器，通过通信服务器上遥测数据预处理软件的译码、甄别、检查等过程，得到实时遥测资料并生成遥测资料数据库。系统数据通信网络结构及数据总体流程如图2所示。

数据整编处理系统是田湾河流域水情实时监测查询系统的基础。由于遥测资料数据库中所存储的水情数据具有不定时接收、非等时段的特点，无论是在实时监测、历史数据查询或是数据报表生成时，都无法直接对数据库中的原始水情数据进行使用，必须通过整编，将原始数据处理成为所需要的等时段数据格式。数据整编处理根据所处理数据对象的不同，分为实时数据自动处理和历史数据整编两部分，系统总体结构如图3所示。

实时数据自动处理主要应用于水情实时监测，在系统数据库服务器上实时运行。模块具备实时判断功能，可以在整点调用数据处理程序，对遥测资料数据库中的数据进行更新检查，并根据预警时段长度，将数据库中接收到的最新水情数据整编处理为所需要时段长度的数据结果，同时将处理后的数据存储入相应的实时水雨情数据库表中，以便数据查询、数据管理以及洪水预报系统调用。定时判断模块可以根据用户要求，指定间隔时间长度，对最新数据进行检查，在田湾河流域水情数据整编处理系统中，默认为每1小时检查一次。

历史数据整编主要应用于水情数据查询，分为等时段处理模块和数据统计模块两个部分。等时段处理模块在数据查询、数据报表制作之前自动运行，根据需要，取得数据库中指定时间范围的历史数据，整编处理为等时段数据格式，并将整编后的数据作为结果参数传递给数据查询、数据报表制作模块。数据统计模块可以对历史数据进行统计计算，按照日、旬、月、年为统计时段长度，得到相应的特征统计值，

并存储入数据库，供统计数据报表制作模块调用。

5 水情实时监测查询系统的实现

水情实时监测查询系统按功能划分可分为水情实时监测和水情数据查询两部分，其中水情数据查询又分为数据查询、数据管理两个模块。水情实时监测需要24小时全天候运行，且在一些常用参数设置后，人工干预程度不高，而数据查询部分则是根据系统使用人员的实际需要随时进行调用操作。

对数据查询的两个模块来说，数据查询为常用功能模块，除了对原始水情数据的查询之外，还应该提供多种类型的组合查询方式，通过数据整编处理生成各种类型的数据报表。而数据管理模块应该仅对数据库中的原始水情数据进行管理，由于水情数据为实时接收、后台处理，所以对数据进行编辑修改的几率相对较低，即使需要进行修改，对数据编辑人员也必须进行严格限制及管理。

综上所述，根据系统实际应用需求，同时也为了提高系统安全性及可靠性，遵循“高耦合、低内聚”的程序开发理念，将系统设计为水情实时监测、水情数据查询和水情数据管理三个子系统。系统总体结构如图4所示。

5.1 系统功能模块

根据系统总体功能需求，将系统划分为七大功能模块，具体描述如下：

(1)GIS图层控制模块

本系统的GIS图层控制模块基于ESRI MapObjects 2.0和TeeChart Pro ActiveX图表控件进行二次开发，主要功能包括流域区域图层显示、测站标注、提供测站属性查询数据接口等。主要应用于田湾河流域水情实时监测子系统。

(2)实时预警控制模块

实时预警控制模块主要预警参数设置和预警提示两部分内容。

预警参数设置：对数据获取时间间隔、时段长度、预警雨量、各个水情测站预警水位等参数进行设置。

预警提示：对流域测站接收到的最新水雨情数据进行检查，对比预警参数，判断是否执行预警操作，可以提供声音报警、测站图标闪烁、高亮标注测站水雨情数据三种预警手段。

(3)水雨情过程线模块

水情过程线模块基于TeeChart Pro ActiveX图表控件，根据用户所选择的测站、数据时间范围，通过数据查询模块获得结果数据，经过模块内部处理后，显示为水雨情过程线图，并提供过程线图表导出、打印等功能。

(4)数据查询模块

数据查询模块主要利用ADO技术，通过复杂、高效的SQL查询语言，对数据库的访问，获得结果数据。模块提供多种组合查询方式，方便用户对各类数据信息进行查找。主要包括：实时数据查询、基础信息查询、电压状态查询、测站属性查询等。

(5)统计报表制作模块

根据系统用户实际应用需要，设计开发了统计报表制作模块。本模块使用数据整编处理模块对数据进行整编，生成统计报表所需要的日、旬、月、年数据，再根据报表具体要求，生成报表格式数据。

模块提供了灵活的报表设置条件，包括多测站选择、统计时段长度设置、统计时段选择、统计数据类型选择等等。

模块提供的统计报表类型共包括单站统计的日统计报表、月统计报表、年统计报表、多年统计报表、时段统计报表和对应类型的多站统计报表，共10种类型。

(6)数据管理模块

由于实时水情数据库接收数据时的不确定性，存在着因为网络不通，接收设备故障等问题造成的水雨情数据无法正常接收入库的情况，所以需要提供一种数据库管理方式，由人工手动去对实时数据库进行管理，对实时数据进行补充、修改等操作。另外还有测站属性、基础信息等数据库的数据也需要进行同样的维护。

数据管理模块主要功能包括：实时水雨情数据添加、删除、编辑、更新；测站添加、删除、属性修改；基础信息添加、删除、编辑、更新；

(7)用户管理模块

在田湾河流域水情数据管理系统中，由于用户可以直接对系统数据库进行操作，故需要对用户进行管理，限制可操作用户的类型、数量，防止由于用户误操作造成数据错误、丢失等情况的发生。

用户管理模块主要功能包括：用户登录验证、新建用户、删除用户、用户属性修改、用户权限设置等。

5.2 系统界面

系统界面是人机交互的重要部分，在界面设计中，人性化的功能设置，统一的软件界面设计风格，简单、便捷的用户操作是田湾河流域水情实时监测查询系统界面开发中主要遵循的原则。

针对实时监测、数据查询以及数据管理三个子系统不同的运行方式以及使用需求，分别设计了三套风格统一、侧重点不同的系统界面，如图5所示。

6 结语

田湾河流域水情实时监测查询系统建设立足现在，放眼未来，以实用性强、可靠性高为根本原则，在满足系统应用需求的前提下，采用当今国内外水情实时监测系统相关的高端产品和通信、计算机技术等方面最新科研成果，充分体现了系统建设的先进性和软件研发的科技水平。系统自2007年上半年开始建设以来，经过一年多的不断改进和完善，目前已经应用于田湾河流域水情测报的实际工作当中，为业主单位创造了良好的经济效益和社会效益，同时，系统的诸多功能和特性也得到了系统用户的一致好评。

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