水文信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)剖析范文
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系統(tǒng)設(shè)計(jì)
永定河泛區(qū)信息系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)和平臺(tái)，以翔實(shí)可靠的信息資源（資料）為前提和保證。因此，基本資料的搜集與整理是本系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容之一，搜集的資料主要包括地形地貌資料、水利工程資料、水文站網(wǎng)資料、歷史洪水資料、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料等。
1地形地貌資料搜集與整理
（1）地形資料：將收集到的永定河泛區(qū)大比例尺地形圖進(jìn)行數(shù)字化處理，供永定河水系洪水管理信息查詢、二維非恒定流計(jì)算模型、三維立體瀏覽、分區(qū)滯洪量估算等工作使用和共享。
（2）河道斷面資料：將搜集到的永定河干流及支流河道主槽縱橫斷面圖轉(zhuǎn)化成數(shù)字格式，并以電子文檔或數(shù)據(jù)庫形式儲(chǔ)存，以便應(yīng)用于河道洪水一維演進(jìn)工作；在永定河水系平原河道或泛區(qū)地形圖上進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)標(biāo)注，以便于系統(tǒng)信息查詢應(yīng)用。
（3）地貌資料：將泛區(qū)的衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。包括對(duì)衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)的全色及多光譜波段進(jìn)行融合處理、勻色處理和糾偏處理等，使處理后的圖像達(dá)到顏色均勻、信息豐富、視覺效果好、質(zhì)量高的目的。
2水利工程資料搜集與整理
搜集泛區(qū)內(nèi)主要水利工程資料，包括泛區(qū)內(nèi)堤防（埝）情況，險(xiǎn)工險(xiǎn)段，泛區(qū)內(nèi)六個(gè)固定分洪口門的建設(shè)日期、地理位置、所在堤埝高程、工程技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)用規(guī)程；泛區(qū)內(nèi)龍河北昌閘及天堂河更生閘的建設(shè)日期、地理位置、閘壩代碼、孔數(shù)、孔徑、閘門高度、閘底高程等工程技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)用規(guī)程；朱官屯揚(yáng)水站及橡膠壩等的地理位置、工程技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)用規(guī)程。對(duì)搜集到的水利工程資料進(jìn)行綜合整理，按照永定河洪水管理水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)工情信息的要求，分別建立相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫，供永定河水系洪水管理信息服務(wù)系統(tǒng)使用。
3水文站網(wǎng)資料搜集與整理
搜集泛區(qū)內(nèi)控制站以及匯入（流出）泛區(qū)的行洪排澇河道主要控制站的建設(shè)日期、地理位置、所在河流、所在行政區(qū)、測(cè)站站名、測(cè)站代碼、測(cè)站類型、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、控制面積以及水文特征資料等。對(duì)搜集到的永定河泛區(qū)水文站網(wǎng)資料進(jìn)行綜合整理，按照永定河洪水管理水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)雨水情站網(wǎng)信息的要求，分別建立相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫，供永定河水系洪水管理信息服務(wù)系統(tǒng)使用。
歷史洪水資料搜集與整理
1歷史洪水資料的搜集
搜集永定河泛區(qū)內(nèi)永定河干流及主要匯入支流龍河、天堂河的歷史暴雨洪水資料，主要包括1956年、1958年、1963年暴雨洪水資料。資料項(xiàng)目包括洪水年份，洪水代碼，天氣形勢(shì)，降雨特性（降雨量、暴雨中心、最大暴雨強(qiáng)度、降雨起止時(shí)間、不同量級(jí)降雨籠罩面積），主要水文測(cè)站洪水流量過程、洪峰流量及出現(xiàn)時(shí)間、過水總量、工程運(yùn)用情況、出險(xiǎn)情況、災(zāi)害情況等。
2歷史洪水資料的整理
對(duì)搜集到的永定河泛區(qū)歷史暴雨洪水資料進(jìn)行綜合整理，按照永定河洪水管理水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)歷史洪水信息的要求，建立相應(yīng)的場次歷史暴雨洪水屬性數(shù)據(jù)庫，供永定河水系洪水管理信息服務(wù)系統(tǒng)使用。
系統(tǒng)集成
依據(jù)國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)信息采集、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、決策支持四個(gè)子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)成果，結(jié)合水文局所承擔(dān)的具體任務(wù)，本系統(tǒng)集成應(yīng)具有信息的質(zhì)量控制和向上級(jí)防汛部門傳輸雙重功能。因此，以集成為功能齊全、運(yùn)行可靠的系統(tǒng)為設(shè)計(jì)原則。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要包括：
（1）建立信息接收、轉(zhuǎn)發(fā)、處理實(shí)時(shí)水雨情信息系統(tǒng)。
（2）建立數(shù)據(jù)匯集與應(yīng)用支撐平臺(tái)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及應(yīng)用支撐平臺(tái)。
（3）建立水情應(yīng)用系統(tǒng)。
（4）雨水情信息能實(shí)現(xiàn)Web遠(yuǎn)程查詢。
（5）遙測(cè)系統(tǒng)能為大中型水庫信息入網(wǎng)提供接口。
（6）允許報(bào)訊站點(diǎn)進(jìn)行適度調(diào)整和增減。
（7）采用復(fù)制技術(shù)為河北省水情中心提供數(shù)據(jù)庫所需數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：建立實(shí)時(shí)水雨情等信息接收、轉(zhuǎn)發(fā)、處理系統(tǒng)；按統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立遙測(cè)數(shù)據(jù)庫；并實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)入庫；遙測(cè)數(shù)據(jù)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)匯集到河北省水情中心；建立分中心水情（遠(yuǎn)程）查詢、分析、報(bào)表生成等應(yīng)用系統(tǒng)；轉(zhuǎn)報(bào)軟件。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
分中心報(bào)汛通信網(wǎng)采用單一的星形網(wǎng)絡(luò)為基本結(jié)構(gòu)形式，在組建以廊坊水情分中心為數(shù)據(jù)匯集點(diǎn)的星形報(bào)汛通信網(wǎng)這一基本策略下，分中心18處報(bào)汛站的水情信息全部以數(shù)字通信方式傳輸?shù)椒种行摹?shù)字通信的抗干擾能力強(qiáng)，可以方便地使用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信息接收、存儲(chǔ)、處理、傳輸（交換）的自動(dòng)化。
3組網(wǎng)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)各站所處地理位置，移動(dòng)通信覆蓋強(qiáng)度，廊坊分中心移動(dòng)通信報(bào)汛通信網(wǎng)由分中心和18個(gè)報(bào)汛站組成較為合理。廊坊分中心水情采集系統(tǒng)服從無線公網(wǎng)的各級(jí)頻段。（2）廊坊有線報(bào)汛通信網(wǎng)（PSTN）由分中心和18個(gè)報(bào)汛站組成作為備用信道較為合理。（3）現(xiàn)有自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)入網(wǎng)。現(xiàn)有自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中心站設(shè)在水利局，通過水利局至水情分中心間的專線，將原有格式數(shù)據(jù)傳至分中心，由分中心處理后并入本次建設(shè)的通信網(wǎng)中。根據(jù)各站所處地理位置，移動(dòng)通信覆蓋強(qiáng)度，廊坊分中心移動(dòng)通信報(bào)汛通信網(wǎng)由分中心和18個(gè)報(bào)汛站組成。利用GPRS信道和PSTN信道作為國家報(bào)汛站和省級(jí)報(bào)汛站第一、第二信道，實(shí)現(xiàn)報(bào)汛站至分中心數(shù)據(jù)傳輸。廊坊市屬京津平原地區(qū)，GPRS信號(hào)覆蓋全區(qū)，信號(hào)良好。
4軟件功能
公共平臺(tái)的遠(yuǎn)程異地備份服務(wù)器，不再需要建立水情分中心的系統(tǒng)集成部分，可以省掉機(jī)房里的前置機(jī)、服務(wù)器和工作站，不但節(jié)省了水情人員的維護(hù)管理工作，并且有了可靠的異地備份保證。公共平臺(tái)的開放協(xié)議，可以對(duì)不同廠家、不同參數(shù)進(jìn)行很好的擴(kuò)展。只要按公開的協(xié)議機(jī)制工作，就可以包容各個(gè)廠家的設(shè)備和參數(shù)，不會(huì)因?yàn)椴煌瑥S家的設(shè)備而沖突。公共平臺(tái)使用的設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、容易維護(hù)管理。RTU可以和傳感器安裝在一起，不再需要遠(yuǎn)距離拉電源線和信號(hào)線，即解決了大機(jī)箱安裝不便的矛盾，又減少了雷擊的機(jī)會(huì)。通過手機(jī)振鈴或短信進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或密集數(shù)據(jù)招測(cè)，不再需要遙測(cè)站設(shè)有固定的IP地址，可以大大減少設(shè)備功耗。設(shè)備功能及參數(shù)設(shè)置非常齊全，可以滿足水情報(bào)汛和水文整編的需要。
該軟件將“水情中心”的基本處理功能容為一體，把“采數(shù)入庫”、數(shù)據(jù)處理、水情自動(dòng)編報(bào)、密集數(shù)據(jù)下載并轉(zhuǎn)換成水文電算整編格式、數(shù)據(jù)招測(cè)、短信設(shè)置等功能集成為一體，能夠滿足水情報(bào)汛、水文整編等需要。作為水文信息公共數(shù)據(jù)平臺(tái)的后期業(yè)務(wù)處理程序，極大地完善了原系統(tǒng)的功能，提高了系統(tǒng)的應(yīng)用性。主要技術(shù)特點(diǎn)：
（1）雨量監(jiān)視圖：為矢量圖形式，字體不隨圖形放大、縮小而改變。能比較直觀地反映雨量分布情況，及水位站的最新水位值，并可以打印輸出分布圖。狀態(tài)欄有工作狀態(tài)顯示。
（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：能反映出各站最后來報(bào)時(shí)間，數(shù)值、電壓等參數(shù)，并判定工作狀態(tài)。如果缺報(bào)時(shí)間大于指定的時(shí)間間隔比如12Hr，作缺報(bào)指示，延時(shí)大于120s指示為“時(shí)差大”并以紅色顯示數(shù)值，電壓低于11.5V作“欠壓”指示，并以紅色顯示電壓值等,能隨時(shí)了解設(shè)備工作狀態(tài)。
（3）雨量歷史數(shù)據(jù)：可以單站查詢歷史數(shù)據(jù)來報(bào)情況，掌握更多信息。
（4）雨量報(bào)表：可以生成月雨量報(bào)表、時(shí)段雨量報(bào)表、多日雨量報(bào)表，并能夠打印成果。
（5）水情編報(bào)：分為自動(dòng)編報(bào)和手動(dòng)編報(bào)兩種。自動(dòng)編報(bào)用于水情自動(dòng)值班，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)如指定的段次、時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)編制水情電報(bào)，有報(bào)文生成時(shí)以聲音報(bào)警。手動(dòng)編報(bào)用于編制指定啟止時(shí)間的水情電報(bào)。
（6）軟件具有招測(cè)和遙測(cè)站設(shè)置功能：為實(shí)現(xiàn)多廠家不同數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一到水情報(bào)汛和整編的一致應(yīng)用上，編制了“水情分中心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)”程序。主要用于將水情分中心、自動(dòng)雨量站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、整合到水情信息公共數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息、資源的再利用。
結(jié)束語
建立水文信息系統(tǒng)基礎(chǔ)性工作十分重要，在基本資料的搜集與整理的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)先進(jìn)實(shí)用。水文信息系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)采用相對(duì)成熟的技術(shù)手段，以實(shí)
作者：李京單位：河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局
