碧流河水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】防洪調(diào)度系統(tǒng)的平穩(wěn)高效運行是水庫防洪安全的重要保障。而數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)是水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)的核心部分，具有實現(xiàn)各級各部門之間數(shù)據(jù)傳輸、信息共享的功能。以碧流河水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)為例，簡要介紹數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)具備的主要功能、設(shè)計思想、基本構(gòu)成及數(shù)據(jù)庫的集成等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】碧流河水庫；洪水調(diào)度；數(shù)據(jù)庫

碧流河水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)由洪水預(yù)報子系統(tǒng)、洪水調(diào)度子系統(tǒng)、水雨工情信息服務(wù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)等模塊組成。其中，數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)是進行數(shù)據(jù)信息存儲、傳輸?shù)年P(guān)鍵。由于水文數(shù)據(jù)具有種類多、數(shù)量大、時效性強等特點，因此，一個實用、高效的數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)對于水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)來說是必不可少的。

1、水庫概況

碧流河水庫地處遼寧省普蘭店市、莊河市和蓋州市的交界處。水庫位于碧流河干流上，集水面積2085km2。最大庫容9.34億m3，設(shè)計年平均城市供水量為4.03億m3。是一座以城市供水為主，兼有防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚、灌溉、旅游等綜合利用的大型水庫。

碧流河水庫先后建設(shè)了基于Client/Server（C/S）計算網(wǎng)絡(luò)模式的水庫洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)、水庫下游洪災(zāi)分析系統(tǒng)等子系統(tǒng)，很大程度上促進了水庫防洪工作的展開。但隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)等現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，對碧流河水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)及其子系統(tǒng)提出了更高的要求。

2、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)功能簡介

碧流河水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要實現(xiàn)對信息的讀取以及對預(yù)報、調(diào)度、系統(tǒng)管理和集成等一系列數(shù)據(jù)、參數(shù)、方法、模型的傳輸、存儲和管理[1]。其具體功能如下：

（1）向上級（大連市防汛抗旱指揮部）傳輸洪水預(yù)報及調(diào)度成果數(shù)據(jù)庫設(shè)計與傳輸作業(yè)實現(xiàn)。

（2）數(shù)據(jù)庫的錄入、修改與刪除作業(yè)。

（3）實時數(shù)據(jù)庫自動導入歷史數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)實時水雨情數(shù)據(jù)的同步備份。

（4）數(shù)據(jù)庫的備份與恢復。

（5）數(shù)據(jù)流程是否合理對數(shù)據(jù)庫集成有非常關(guān)鍵的影響，因此，應(yīng)設(shè)計高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流程。

3、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)設(shè)計思想

碧流河水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以國家防汛指揮系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，依據(jù)《水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)規(guī)則》，根據(jù)工程實際情況，對原數(shù)據(jù)庫進行必要的修改，使其更符合實際工作需要。

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系是系統(tǒng)設(shè)計及其功能實現(xiàn)的關(guān)鍵。本系統(tǒng)利用實時水雨情庫、歷史水雨情庫、工情庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理維護數(shù)據(jù)，不僅增加了數(shù)據(jù)庫更新的靈活性，提高了數(shù)據(jù)信息的查詢速度，也增強了數(shù)據(jù)的安全性。另外，還為洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計了三個專用數(shù)據(jù)庫和三個大對象數(shù)據(jù)庫。因此，本系統(tǒng)共設(shè)計與開發(fā)了九個數(shù)據(jù)庫。通過創(chuàng)建事務(wù)對象來對數(shù)據(jù)庫進行管理和操作。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫劃分完成后，進行數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計是又一項十分重要的工作。該防洪調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計以對數(shù)據(jù)庫的操作為中心，要求數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)能夠使系統(tǒng)適應(yīng)復雜的環(huán)境變化，易于擴展和移值。同時還要考慮到用戶可能遇到的各種復雜狀況，對個別站的數(shù)據(jù)采用不同的處理方式，并妥善定義表結(jié)構(gòu)。

4、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)內(nèi)容

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)共設(shè)計3個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，包括實時水雨情數(shù)據(jù)庫、歷史水雨情數(shù)據(jù)庫和工情數(shù)據(jù)庫。

（1）實時、歷史水雨情數(shù)據(jù)庫

實時及歷史水雨情數(shù)據(jù)庫均以測站為基本單元，分別存儲實時的和歷史的水雨情信息。數(shù)據(jù)主要是關(guān)于各個控制站的水雨情信息及各種統(tǒng)計值，測站考證資料等。數(shù)據(jù)類別主要包括數(shù)字、文本。

（2）工情數(shù)據(jù)庫

工情數(shù)據(jù)庫中主要存儲工程屬性信息、工況監(jiān)測數(shù)據(jù)、水庫淤積管理數(shù)據(jù)以及測站數(shù)據(jù)等。工情數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)類別包括：數(shù)字、文本、圖像、視頻等，此數(shù)據(jù)庫將為工情數(shù)據(jù)的整編提供基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)支持，為綜合展示水庫管理提供數(shù)據(jù)源。

4.2 專用數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)共設(shè)計3個專用數(shù)據(jù)庫，分別為墑情數(shù)據(jù)庫、洪水預(yù)報數(shù)據(jù)庫、洪水調(diào)度數(shù)據(jù)庫，對不同類型的數(shù)據(jù)進行存儲和管理。土壤墑情數(shù)據(jù)庫主要用于存儲墑情測站的土壤墑情、農(nóng)作物生長狀況等實測和預(yù)報信息；洪水預(yù)報數(shù)據(jù)庫存儲水庫洪水預(yù)報專用的實時、歷史時段水文數(shù)據(jù)、預(yù)報計算成果以及模型方法；防洪調(diào)度數(shù)據(jù)庫存儲水庫洪水調(diào)度專用的實時、歷史時段水文數(shù)據(jù)、調(diào)度計算成果以及模型方法。

4.3 大對象數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)共設(shè)計3個大對象數(shù)據(jù)庫，包括實動態(tài)影像數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫和超文本數(shù)據(jù)庫。

（1）動態(tài)影像庫

碧流河水庫動態(tài)影像庫的內(nèi)容主要有：① 氣象衛(wèi)星影像；② 資源衛(wèi)星影像；③ 視頻信息；④ 航空雷達影像；⑤ 音頻信息；⑥ MPEG Video CD數(shù)據(jù)；⑦ 靜態(tài)影像等。通過基于操作系統(tǒng)的硬盤文件資源管理器方式進行管理。

（2）圖形庫

圖形庫是將具有一定空間分布特征的專題圖按一定的模型整合成的整體。圖形庫內(nèi)的圖按內(nèi)容分為三類，一是碧流河水庫流域基礎(chǔ)電子地圖，二是水利要素分布圖，三是實時專題圖。

（3）超文本庫

超文本庫是以超文本頁面為最小單元，內(nèi)容涵蓋各類公用靜態(tài)文檔、實時工情頁面信息和各系統(tǒng)輸出的正式文檔結(jié)果的綜合信息庫。數(shù)據(jù)類型有文本、圖像、視頻、音頻及數(shù)據(jù)等。超文本庫的創(chuàng)建有助于更高效快捷得管理信息，提高信息查詢效率。

5、基于工作流技術(shù)的數(shù)據(jù)庫集成

數(shù)據(jù)庫集成是水庫洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)的核心集成平臺之一，數(shù)據(jù)流程是否合理，對系統(tǒng)的運行效率有極大的影響。本系統(tǒng)采用B/S模式開發(fā)，為方便系統(tǒng)的集成和安全運行，系統(tǒng)集成和管理采用工作流模式，滿足所有工作人員在標準的IE環(huán)境下可通過相應(yīng)的權(quán)限在各終端訪問相應(yīng)的信息內(nèi)容。以最大限度地降低系統(tǒng)冗余度為原則，通過下列方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)流程：

（1）各子系統(tǒng)在碧流河水庫管理局使用獨立的專用子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在后方調(diào)度中心集成一個綜合服務(wù)器；

（2）數(shù)據(jù)庫的導出及實時備份。各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫平臺不相同，有SQL Server、Access或其它數(shù)據(jù)庫。要使這些數(shù)據(jù)庫適應(yīng)綜合服務(wù)器的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺，必須進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫導出及備份工作；

（3）洪水預(yù)報子系統(tǒng)與洪水調(diào)度子系統(tǒng)通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口將本子系統(tǒng)采集并加工后的數(shù)據(jù)及成果實時發(fā)布到專用數(shù)據(jù)庫，并通過信息服務(wù)子系統(tǒng)進行綜合表現(xiàn)；

（4）洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)下的各對子系統(tǒng)均以B/S頁面方式實現(xiàn)信息綜合顯示；

（5）洪水預(yù)報子系統(tǒng)與調(diào)度子系統(tǒng)在實現(xiàn)運算成果網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的同時也可在會商室進行現(xiàn)場分析與計算操作；

（6）水雨工情數(shù)據(jù)均可通過Web以流域地理信息系統(tǒng)進行直觀顯示，主要顯示內(nèi)容有：時段降雨量在流域的平面分布情況，流域地下水位的實時顯示以及流域各水文站的實時水位、流量在線顯示等。

（7）通過系統(tǒng)的用戶管理模塊對水庫所有用戶進行權(quán)限分級與管理，不同的用戶可根據(jù)個人權(quán)限登錄，并執(zhí)行權(quán)限范圍內(nèi)的操作。

6、數(shù)據(jù)庫的安全設(shè)計及數(shù)據(jù)的備份與恢復

6.1 數(shù)據(jù)庫安全設(shè)計

由于水庫管理處的數(shù)據(jù)庫集中存儲各種信息數(shù)據(jù)，為規(guī)范數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)庫采用集中管理方式，并采取分權(quán)限使用、管理、維護的機制，嚴格審查登錄用戶的身份、密碼、權(quán)限級別等，有效控制用戶的非法或越權(quán)操作，從根本上保護數(shù)據(jù)安全。另外，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全可采用系統(tǒng)管理員責任制，以保障系統(tǒng)安全可靠運行。同時，結(jié)合數(shù)據(jù)備份手段，保證數(shù)據(jù)庫、庫表和數(shù)據(jù)的安全。

6.2 數(shù)據(jù)庫備份與恢復

本數(shù)據(jù)庫主要實現(xiàn)水雨情自動遙測數(shù)據(jù)的存儲及相關(guān)統(tǒng)計成果的存儲。數(shù)據(jù)庫備份與恢復主要實現(xiàn)系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸、優(yōu)化、修正、用戶操作權(quán)限等功能的管理與維護，主要功能如下：

（1）綜合數(shù)據(jù)庫的實時備份。將水文自動測報子系統(tǒng)、地下水自動監(jiān)測子系統(tǒng)、洪水預(yù)報子系統(tǒng)和預(yù)留浸沒觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)前方調(diào)度過程中所有數(shù)據(jù)的實時備份；

（2）備份后數(shù)據(jù)庫的人工維護。上述綜合數(shù)據(jù)庫的信息海量，數(shù)據(jù)冗余或信息錯誤難以避免，必須允許授權(quán)用戶對相應(yīng)數(shù)據(jù)進行維護，可根據(jù)需要進行相應(yīng)的修正、刪除、增補等維護業(yè)務(wù)；

（3）各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫異構(gòu)性處理與統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計。正在運行的各子系統(tǒng)在設(shè)計與開發(fā)過程中，著眼于各子系統(tǒng)的專業(yè)需要，對集成化的水庫防汛會商系統(tǒng)并未重點考慮。為服務(wù)于水庫防汛會商系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫集成中必須針對各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的異構(gòu)性，設(shè)計統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口，來服務(wù)于數(shù)據(jù)庫的集成要求。

7、小結(jié)

本文以碧流河水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)為例，重點介紹了其數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)的功能、設(shè)計思想、主要內(nèi)容、集成以及安全管理等內(nèi)容。系統(tǒng)具有易于擴展和維護，通用性強的特點。有利于實現(xiàn)水雨情及相關(guān)數(shù)據(jù)信息的存儲、管理和傳輸，為水庫的防汛安全打下了堅實的基礎(chǔ)。

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作者簡介：單連君（1968-），男，遼寧大連人，副局長，高級工程師，多年從事水情預(yù)報調(diào)度、信息網(wǎng)絡(luò)和水利工程建設(shè)與管理研究工作。