基于C/S的水庫群信息管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘 要：本文結(jié)合我國各大水庫群的基本情況，對當前水庫群管理手段進行研究，深入分析了水庫群信息管理系統(tǒng)的功能需求，最后從數(shù)據(jù)庫設計、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、軟件架構(gòu)以及系統(tǒng)開發(fā)平臺及語言等方面進行系統(tǒng)具體實現(xiàn)。基于C/S軟件設計模式開發(fā)了一套水庫群信息管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)的研發(fā)不僅可以提高我國對水庫群的管理效率與防洪預測能力，同時還有利于提高水庫群的生產(chǎn)效益。

關鍵詞：水庫群；信息管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡拓撲圖

中圖分類號：TP311.52

基于C/S模式的水庫群信息管理系統(tǒng)是一個綜合性較強的管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有跨區(qū)域、跨流域等特點?；趯λ畮烊盒枨蟮姆治?，考慮到系統(tǒng)的軟件及硬件環(huán)境也較為復雜、用戶界面需要統(tǒng)一以及分布式等特點，所以對其采用C/S模式進行開發(fā)是最佳選擇。

C/S開發(fā)模式是一種分布式開發(fā)模式，具有很好的通用性。從數(shù)據(jù)庫的角度來說，C/S開發(fā)模式主要存在兩個部分。第一，客戶端（Client）主要負責數(shù)據(jù)顯示，包括數(shù)據(jù)的錄入、計算、打印等；第二，服務器端（Server）主要負責對數(shù)據(jù)進行操作與管理，包括數(shù)據(jù)的CRUD操作、管理、安全等。

1 系統(tǒng)功能分析

該系統(tǒng)主要有信息錄入、洪水監(jiān)測、調(diào)度處理、綜合分析、閘門控制、查詢顯示以及打印信息等子功能模塊構(gòu)成。其中，信息錄入模塊主要負責對原始數(shù)據(jù)進行錄入，也可以從Excel文件導入；洪水監(jiān)測子模塊可以對上游以及下游水進行洪水監(jiān)測；調(diào)度處理主要負責對洪水預防與泄洪進行綜合處理；綜合分析主要是從整體的角度對系統(tǒng)進行控制與整合；閘門控制模塊主要負責對閘門進行開閉處理；查詢顯示子模塊主要負責對防洪、泄洪過程進行實時監(jiān)控與處理；打印模塊主要負責對相關的表格及數(shù)據(jù)進行打印與分析，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

2.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計

國家水利局對水庫群信息管理系統(tǒng)有嚴格的要求，必須將系統(tǒng)的工作站、多媒體服務器、數(shù)據(jù)庫以及多媒體工作站安裝在高性能的交換機上。國家水利總局的管理基站將10000M的堆棧集線器組件局域網(wǎng)絡，使用多條10000M寬帶線路連接到10000M的交換機上，配套使用2臺高性能服務器，其中一臺運行SQLServer2005作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為了擴展該服務器存儲數(shù)據(jù)的能力，還為該服務器外接了一臺獨立機器。剩下的一臺作為網(wǎng)絡服務器，該機器的目的主要是管理網(wǎng)絡通信以及系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)和資源。

2.2 軟件配置

（1）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

水庫群信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)使用的是Windows NT Server，該系統(tǒng)的優(yōu)點是運行速度較快，并且系統(tǒng)較穩(wěn)定。后臺使用微軟開發(fā)的SQLServer 2005作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫首先是免費的，其次是功能強大。

Windows NT Server系統(tǒng)是一個專業(yè)的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很多的用途。除此之外，該系統(tǒng)運行速度快，具有很高的性能，同時也具有很強的安全性，可以保證水庫群信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。使用該系統(tǒng)作為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)最大的好處在于該系統(tǒng)支持多種網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，這樣就可以提高系統(tǒng)的跨平臺性，使得子工作站的連接非常方便，并且有利于系統(tǒng)后期的擴展與升級。

SQLServer 2005是目前常用的幾個主流數(shù)據(jù)庫廠商。由于該系統(tǒng)的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)選用的是Windows NT Server，所以結(jié)合SQLServer 2005作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以提高運行效率，可以充分發(fā)揮二者之間的優(yōu)勢。SQLServer 2005與Windows NT Server結(jié)合之所以能夠發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢，主要原因有：

1）Windows NT Server與SQLServer 2005都是微軟公司的產(chǎn)品，具有很好的相互兼容性。

2）SQLServer 2005可以充分發(fā)揮硬件優(yōu)勢，能夠支持硬件擴展。

3）Windows NT Server與SQLServer 2005之間可以形成高性能的數(shù)據(jù)管理環(huán)節(jié)，同時增強了數(shù)據(jù)的安全性與可維護性。

Windows NT Server網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是美國國防部認可的安全網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，完全符合美國國防部的C2安全標準。除此之外，由于SQLServer 2005與Windows NT Server的緊密聯(lián)系，可以實現(xiàn)多層次的數(shù)據(jù)加密處理，可以保證系統(tǒng)的安全性。由于SQLServer 2005本身具有數(shù)據(jù)備份與恢復的能力，所以使得水庫群信息管理系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)備份能力，可以防止意外帶來的系統(tǒng)數(shù)據(jù)損失。

（2）客戶端操作系統(tǒng)

水庫群信息管理系統(tǒng)客戶端的操作系統(tǒng)采用Windows XP，系統(tǒng)利用C++和Visual C++ 6.0進行開發(fā)。C++可以利用可視化控件進行界面開發(fā)，同時可以利用ODBC進行數(shù)據(jù)庫連接，C++通過ODBC可以連接SQLServer，SyBase，Oracle，DB2等數(shù)據(jù)庫，為了滿足系統(tǒng)的性能要求，還提供了專用的數(shù)據(jù)庫接口，比如DB-Library可以直接與SQLServer 2005進行連接。同時嵌入了SQL語句、存儲過程、光標操作以及事務控制等。

C++還提供了Script語言，它是一種基于對象的高級程序設計語言，其設計模式與C語言相似，函數(shù)庫中內(nèi)置了上百種函數(shù)，具有超強的業(yè)務處理、邏輯處理、數(shù)據(jù)處理等能力。同時，C++語言具有豐富的空間以及相應的事件觸發(fā)機制，提高了系統(tǒng)開發(fā)效率，可以讓程序員集中精力進行組件以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設計等，這極大程度的降低了程序的開發(fā)周期。

3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

水庫群信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖2所示。其基本的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括以下五個方面。

第一類：固定數(shù)據(jù)庫，即特征庫。該庫中的數(shù)據(jù)一般都相對固定，不需要擴展或者延伸。其主要包括水庫、河段、下游、泄洪閘門以及流域等特征信息表、書庫特征參數(shù)表以及水庫常規(guī)調(diào)度表。

第二類：實時數(shù)據(jù)庫，即動態(tài)更新庫。該庫中數(shù)據(jù)是及時更新與變化的，一般都是通過自動化系統(tǒng)導入的數(shù)據(jù)。主要包括氣象表、水位資料表、區(qū)間雨情氣象表、實測量表以及閘門狀態(tài)和大壩基礎數(shù)據(jù)等。

第三類：預報計劃數(shù)據(jù)庫，即系統(tǒng)預測分析庫。該庫中的數(shù)據(jù)一般都是通過系統(tǒng)處理之后得出的結(jié)果數(shù)據(jù)。主要包括計劃、預測以及水庫優(yōu)化調(diào)度表等數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是整個水庫群信息管理系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫。

第四類：程序接口數(shù)據(jù)庫，即為程序業(yè)務邏輯服務的庫。該庫主要根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務邏輯提供相應的原始數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫中還包含了打印輸出相關的數(shù)據(jù)。

第五類：名錄數(shù)據(jù)庫，即系統(tǒng)特點名稱數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫中保存了各個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)庫的名稱。

4 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

在水庫群信息管理系統(tǒng)中，服務器端安裝SQLServer 2005主要可以對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行定義與存儲，然后可以實現(xiàn)系統(tǒng)的安全加密、數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復等功能。在客戶端開發(fā)的系統(tǒng)主要用于系統(tǒng)與用戶進行交互，同時顯示數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)并可以接受用戶的輸入。除此之外，客戶端還可以進行業(yè)務處理，比如數(shù)據(jù)的CRUD操作、報表制作、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)分析等功能。

5 數(shù)據(jù)分布更新的實現(xiàn)方式

水庫群信息管理系統(tǒng)是一個跨流域、跨地域的大型分布式管理系統(tǒng)，所以要求多個不同的客戶端同時操作一個服務器端的數(shù)據(jù)庫，多個客戶端可以通過網(wǎng)絡協(xié)議進行數(shù)據(jù)庫共享操作。

具體來說，要進行數(shù)據(jù)庫的遠程通信與訪問可以使用WNTS提供的遠程訪問服務（簡稱“RAS”）進行實現(xiàn)?？蛻舳伺c服務器的端SQLServer 2005進行遠程通信主要有以下幾種方式：

1）通過操作C++內(nèi)置的函數(shù)，在數(shù)據(jù)窗口中對SQLServer 2005中的數(shù)據(jù)庫表進行操作與提取。

2）通過使用服務器端SQLServer 2005創(chuàng)建的存儲過程可以進行數(shù)據(jù)操作。

3）利用C++提供的腳本語言對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)表的操作與訪問。該方式首先用對象和數(shù)據(jù)庫建立連接，然后通過對象的方法對數(shù)據(jù)庫進行操作。事務對象主要有兩個功能：一是可以提供建立數(shù)據(jù)庫連接需要的參數(shù)信息，并且返回每條SQL語句執(zhí)行的結(jié)果。二是C++語言提供了缺省事務對象，它可以代表SQL語句的通信區(qū)域，該區(qū)域有15個屬性，有10個是屬性是為了發(fā)生數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫，剩下的5個是從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)。

4）在C++語言中，它可以通過使用C、Visual Basic等程序語言調(diào)用API函數(shù)獲取SQLServer 2005中的數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

為了可以充分利用信息技術的成果，對水庫群進行信息化管理，從而提高管理的效率和科學性，做到計算機資源共享、信息共享、數(shù)據(jù)共享，從而為水庫管理工作人員提供決策支持與建議，研發(fā)一套水庫群信息管理系統(tǒng)是非常有必要的。本文研究的系統(tǒng)不僅可以提高我國水庫群的生產(chǎn)經(jīng)營效益和管理水平，還可以加強對防洪工作的預測能力。

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作者簡介：殷蓬（1981.2-），男，山東人，信息管理，助理工程師，本科，研究方向：水利信息化。

作者單位：安徽省佛子嶺水庫管理處，安徽六安 237272