沈阳地区水情信息数据库系统设计
2015-11-24高翔
高 翔
（辽宁省鞍山水文局，辽宁 鞍山 114039）
1 概述
沈阳地区水情信息数据库是随着水情信息自动化测报系统的建设逐步建立起来的。数据库的设计本着标准化、实用性、一致性原则进行。2011年根据水利部新颁布的“实时雨水情数据库表结构与标识符标准”的要求，进行了更新和完善。该数据库系统可以实现中央、省、市三级实时雨水情信息数据库的联动访问和查询等功能，为适应新形势下各级管理机构对雨水情信息的时效性、准确性要求提供了保障。
水情中心建立的水情信息数据库有人工雨水情信息数据库（包括历史雨水情信息）、遥测雨水情信息数据库及整合雨水情信息数据库 （以下简称人工数据库、遥测数据库及整合数据库）3种。其中，人工数据库存储的信息为人工报汛收集来的实时雨水情信息及历史雨水情信息，遥测数据库存储的信息为遥测雨水情报汛收集来的雨水情信息，整合数据库存储的信息为通过整合软件遴选最新的人工或遥测报汛收集来的雨水情信息。
水情信息数据库系统如图1。
图1 水情信息数据库系统
2 数据库设计原则
数据库设计是防汛水情信息自动化测验报讯系统建设的一个主要环节，建设过程中对于数据结构要清晰，便于管理，使数据库在逻辑上划分更加合理，减少数据的冗余，以达到最终实现数据的共享。
数据库的组织要求可靠性高，便于维护、扩充与更新，便于查询与检索。数据库设计中遵循以下原则：
2.1 层次清晰，布局合理
数据信息应自下而上，逐层归纳、合并，提高数据共享的灵活性与简便性。
2.2 结构规范化、标准化
在数据库设计前要进行详细数据分析，数据格式以水利部相关的 “水情信息数据库表结构与标志符标准” 为范本，在保证数据库设计完整性的基础上，尽量避免库结构重复，最大限度地减少数据冗余量。
2.3 信息存储独立性与可扩展性
数据库数据信息的独立性表现在其设计思想与结构的变化应不影响应用程序软件对数据的使用，反之亦然；同时数据库设计时还要考虑到应用接口的大量扩展，海量数据的存储与调用对系统的稳定性要求等，亦即使数据库具备强大的可扩充性。
2.4 可靠性与安全性
建立备份数据库系统，使数据库出现故障不至于引起整个系统的瘫痪，同时要保证客户不直接与数据产生联系，而是通过中间层及WEB服务器软件进行数据操作，进而提高数据的可靠性与安全性。
3 水情信息数据库表结构设计
水情专用数据库表结构设计包括15个基本信息类表结构、38个实时信息类表结构、9个统计信息类表结构、7个预报信息类表结构、3个交换信息类表结构、5个字典信息类表结构设计。
4 数据接收系统
4.1 人工数据信息接收
4.1.1 信息传送
人工监测水情信息通过“水文信息智能传输机”以标准水情报文格式发送至市水情中心人工数据接收系统。市水情中心人工数据接收系统由硬件智能语音卡和水情信息接收系统软件 （又称水文情报接收系统）组成。
4.1.2 智能语音卡
智能语音卡选用深圳东进系列智能语音卡，该类型语音卡可最多接入4路程控电话通道，可满足目前人工报汛工作量需求。支持即插即用功能，可直接将语音卡安插在计算机主板PCI插槽内。其负责识别由程控电话网、移动网络等传输过来的报文信号，并翻译成可识别码输送到水情信息接收软件系统。
4.1.3 可接收软件系统主要功能
4.1.3.1 报文处理
可接收程控电话、手机短信两种方式传送过来的水情报文，并具备现场人工拟报、模板拟报功能，可自动截留迟报、错报并报警，人工修正后自动转入待转发报文序列，根据设置可自动或人工批量转发报文。
4.1.3.2 报文查看
可查看当日和昨日、月、年已接收报文。
4.1.3.3 统计查询
可按照站号、站名、时间、报类等查询、统计迟报、错报，并可预览、输出查询统计报表。
4.2 遥测数据信息接收
4.2.1 接收软件组成
分中心遥测数据信息接收系统由手机短信接收器和遥测水情信息接收处理软件组成。遥测站通过GPRS方式传送过来的数据信息由水情信息接收处理软件通过计算机上的移动网络接入系统直接接收处理；遥测站通过GSM（手机短信）方式传送过来的数据信息，由安装在计算机上的手机短信接收器接收，再转由水情信息接收处理软件进行接收处理。
4.2.2 软件功能
遥测水情信息接收处理软件可自动将接收到的遥测数据信息存入遥测水情信息数据库并同时显示在运行软件界面上。遥测水情信息接收处理软件具备的主要功能：
4.2.2.1 GPRS设置
可查询遥测站GPRS信号在线情况，设置遥测站GPRS端口参数，停止或启动遥测站GPRS信号传输功能。
4.2.2.2 远程通讯
可远程读取和设置遥测站工作参数，批量调取遥测站存储数据，实时招测遥测站参数和监测信息，远程校对和修改遥测站时间。
4.2.2.3 数据查询
可完成最新实时数据查询、单站数据查询、多站整点定时数据查询、多站水位过程线查询、人工保温查询（有PDA人工置数装式发送过来的数据）、原始数据日志查询等。
4.2.2.4 数据维护
实时与历史数据的校核与更正，以文本格式导出数据信息等。
4.2.2.5 报表统计
可完成多站日报表、多站月报表、单站月报表、单站年报表、定时数据接收畅通率统计报表、考机调试定时报告表等查询、统计与输出等。
4.2.2.6 日志告警查询
可进行告警信息、档案日志、错误日志、人员使用日志等查询。
5 数据信息翻译入库系统
5.1 人工数据信息翻译入库
人工数据信息由水情信息接收处理软件接收处理后，发送至人工数据信息翻译入库软件接口，由人工数据翻译入库软件负责将收到的数据信息存入人工水情信息数据库同时转发至整合信息数据库及其他用户系统（相关信息需求单位）。
5.2 遥测水情信息翻译入库
遥测水情信息由遥测水情信息接收处理软件接收后进入遥测水情信息数据库，经拦截软件处理存入水情信息整合数据库。
6 水情信息共享系统
在水情数据信息转发和接收的方式中，水情数据信息均以报文编码的方式进行转发和接收，即在水情信息的转发前和接收后需对水情信息进行编码和解码的处理才能完成从数据库提取和存入数据库的工作过程，延长了数据交换的时间，同时也增加了数据编码和解码过程中出现错误的几率。随着数据库系统功能的不断完善，为进一步提高数据交换的时效性和准确性，实现市与市、市与省之间的信息共享，开发了水情信息交换系统。
水情信息交换系统依据2011版 “实时雨水情数据库表结构与标识符标准” 开展的数据库之间的信息交换工作。系统充分利用了计算机网络优势，扩大了信息共享的范围，使信息报送方式和效率得到改善和提高。
6.1 信息种类
水情信息交换系统是基于DotNet Framework技术框架，采用Web Service技术，实现新标准实时数据库中基本信息、实时信息、预报信息、统计信息4类数据的实时交换功能。其中基本信息类涉及15个表，实时信息类涉及38个表，预报信息类涉及7个表，统计信息类涉及9个表。
6.2 系统功能
6.2.1 数据库升级
数据库升级模块负责对现有数据库进行升级，将数据库统一升级到 “实时雨水情数据库表结构与标识符标准”2011版。升级数据库表结构的同时，对基本类信息表、实时类信息表、预报类信息表及统计类信息表创建触发器。
6.2.2 数据轮询
数据轮询模块负责把待交换数据表中的内容，根据系统设置的转发关系，为每个接收单位生成待交换数据文件，并启动数据发送模块。
6.2.3 数据发送
数据发送模块负责把发送文件信息表中待发送状态的文件，发送到相应的接收单位。
6.2.4 数据接收
数据接收模块负责接收发送端上传的数据文件，保存到“接收文件信息表”中，并启动数据入库模块。本模块针对自动上传文件和手工上传文件提供两个Web Service函数接口。
6.2.5 数据入库
数据入库模块负责把接收到的数据文件，保存到“接收信息记录表”中，同时根据表标识，修改相应的基本信息、实时信息、预报信息和统计信息，实现最终数据同步功能。
6.2.6 实时监控
实时监控模块负责定时启动轮询处理，自动显示各单位的接收和发送信息的实时状态及网络连接情况，通过系统日志显示各环节实时信息，并及时提示错误信息，方便管理员维护。
6.2.7 提示报警
提示报警模块负责在数据交换过程中，出现异常时的报警功能。系统通过声音的方式进行提醒，同时出错的信息用红色显示在系统日志里。报警分成：发送报警、接收报警、网络报警3类。
6.2.8 手动处理
手动处理模块提供对现有数据进行主动补送的功能，操作人员可以选择需要补送的测站、数据库表和数据时间段，系统自动对补送范围内的数据进行补送。同时当网络连接出现问题时，提供数据文件的导入和导出功能。
6.2.9 统计分析
统计分析模块分为发送信息统计和接收信息统计，主要统计指定时间段内各单位发送/接收的信息量及时效性。时效性分成30min以内、30～60min、60min以外3个档次。
6.2.10 系统维护
系统维护模块负责对系统进行设置，包括数据库连接信息、数据转发关系、系统运行参数等。
7 结语
（1）数据接收处理系统实现了水情信息的自动化处理，提高了信息处理的时效性和准确性，改变了人工操作费时、费力的局面，减轻了水情值班人员的工作强度和压力。
（2）采用Web Service技术，实现水情数据库中基本信息、实时信息、预报信息、统计信息4类数据的实时交换功能。
（3）系统具有：低成本、易安装、易维护；业务覆盖全面：集数据轮询、发送、接收、入库，实时监控，提示预警等动能于一身。同时能够应对网络故障、大数据量传输等特殊情况；画面直观，操作简单；运行稳定可靠。
（4）从根本上解决了报送人员投入大、占用时间多、解决问题慢；没有统一译电软件；错报、漏报、迟报现象；无法实时报送基本信息、预报信息、统计信息等传统信息处理与传输手段或方式存在的缺点。
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