基于C/S模式的地下水监测信息管理系统开发

2018-08-24任妹娟庞丽丽张云淅

中国水利 2018年15期

任妹娟，张磊，庞丽丽，张云淅

（中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，071051，保定）

科学管理地下水，首先要掌握地下水的动态变化。需要通过野外现场的远程自动传输仪器对地下水参数进行采集，利用通信模块传输监测信息，建立信息库对数据进行储存和处理，从而完成地下水动态数据的采集与处理，给用户提供详细的监测数据。20世纪90年代以来，我国地下水监测行业大力开展信息化建设，但是当前所涉及的监测设备未能形成统一标准，整体信息化的水平尚不能满足野外工作以及科学管理的需要。针对此现状，开发了一种基于C/S（Client/Server）模式的地下水监测信息管理系统，能够对现场运行的仪器设备及监测的数据进行统一管理。

一、系统整体结构

地下水监测信息管理系统（整体结构见图1）是集合监测信息的接受解析、处理分析与存储的软件系统。其数据主要来自现场监测设备的数据采集。数据中心站主要包括接入互联网具有固定IP的服务器，以及安装了接收数据的短信猫和解析软件。监测的数据通过规范的格式和协议远程传输至中心站数据库，经过系列处理工作后存储。用户可以通过客户端对监测数据信息进行浏览，并设置各类操作功能。

二、系统设计流程

根据任务内容的具体要求，严格按照软件工程规范要求执行，系统设计流程如下：一是开展使用者的需求分析，制定软件的具体功能；二是进行系统概要规划设计；三是在需求确定的基础上设计数据库结构；四是建立数据库，制定数据库的整体结构；五是根据系统设计文档，基于数据库进行系统开发；六是开展系统测试；七是以软件系统作为数据和平台支撑进行推广应用。

三、数据库设计

1.背景资料

建立地下水监测点的基础信息库时，需要综合考虑周围各类环境情况，收集野外监测点所处的地质环境，所采用的地下水监测设备种类、型号等基础资料，按照相关法律法规、办法标准等规定，整体收集地下水监测数据表的所有信息，包括监测井基础资料（编号、井孔号、井站号、地理位置、坐标、地面标高、孔口标高、孔深度、水位埋深、地下水类型、水文地质分区、流域分区、行政分区等）、监测设备信息（设备编号、监测类型、监测层位、探头量程、电缆线长、探头埋深、探头类型、探头电量、监测频率等）、通信设备（通信设备站号、通信设备类型、SIM卡号、无线发送频率、读数频率等）。

图1 地下水监测信息管理系统整体结构框图

图2 数据库内容

确定好数据库设计所需要的信息要素，就可以有针对性地收集信息和资料。对每个地下水监测点的资料信息都要收集整理，这样平台在展示监测数据的同时，便于工作人员结合监测地区的地质结构特性综合分析对比数据成果。数据库内容如图2所示。

2.结构设计

地下水监测数据库是整个系统平台的主要构成部分，其功能是对各种关联信息数据值的结构进行设计，数据表类型主要有配置表、监测井信息表、监测设备信息表、通信设备信息表、数据接收状态表、报警类型统计表、监测设备类型统计表、故障井信息表、设备运行情况表等九大类。

3.逻辑设计

归纳整理监测井的资料信息，并与所使用的各种现场监测仪器进行统一整体分析。按照规范标准设计高效的数据库信息表，同时对地下水监测管理数据库及数据字典进行设计，完成数据库文件系统，建立逻辑图与实体数据表。接收处理地下水监测孔的信息及数据，可以保障系统工作，如图3所示。

四、软件平台主要功能

软件平台基于C/S框架，采用客户机与服务器的交互通信方法，可依靠客户端与服务器端的硬件基础，把工作有效分配到Client端和Server端来完成，使整个系统的通信开销大大降低。该架构模式的优点为运行速度快、具有较强的专用性、通信能力强、数据信息可靠等。软件平台的主要功能具体有以下几点。

图3 管理员、监测井、监测设备、通信设备ER关系图

①监测井分布地图的展示。依照国家公开出版的地图，利用ArcGIS进行设计，在系统中显示野外安装监测设备的地下水监测井的二维空间信息。为使用户能够直观清晰地了解监测井所处的地理位置及背景信息，在软件中增加三维数字地球。此外，还可以进行图表互查，对地下水监测井和监测设备完成建模，增强用户使用体验。

②监测井管理的设置。包含三种显示方式（行政分区、流域分区、水文分区）及井组界面，可按井组方式对监测井进行管理，并对井组进行增、删、改、查以及详情编辑的操作。在用户编辑界面中具有管辖井组的选项，实际使用中若用户选择了管辖井组，则用户只对所选井组范围内的监测井有管辖权，反之则可按行政分区、流域分区、水文分区三种方式对所辖范围内的监测井进行管理。

③监测数据的查询与展示。对现场监测设备采集并传输回来的数据信息进行接收并处理，可将数据生成曲线进行展示。用户可以浏览当前监测数据信息、历史数据信息及各种曲线对比等，可以详细地掌握地下水数据的动态变化情况。

④统计功能。实现对地下水监测井、监测设备、通信设备故障的浏览查询以及分析统计，对监测设备、通信设备电池的更换周期进行统计。存储问题及故障记录，用户可以详细地了解该监测井的所有故障及维护信息。