碧流河水库防洪调度系统数据库管理子系统设计

【摘要】防洪调度系统的平稳高效运行是水库防洪安全的重要保障。而数据库管理子系统是水库防洪调度系统的核心部分，具有实现各级各部门之间数据传输、信息共享的功能。以碧流河水库洪水调度系统数据库管理子系统为例，简要介绍数据库管理子系统具备的主要功能、设计思想、基本构成及数据库的集成等内容。

【关键词】碧流河水库；洪水调度；数据库

碧流河水库防洪调度系统由洪水预报子系统、洪水调度子系统、水雨工情信息服务子系统、数据库管理子系统等模块组成。其中，数据库管理子系统是进行数据信息存储、传输的关键。由于水文数据具有种类多、数量大、时效性强等特点，因此，一个实用、高效的数据库管理子系统对于水库防洪调度系统来说是必不可少的。

1、水库概况

碧流河水库地处辽宁省普兰店市、庄河市和盖州市的交界处。水库位于碧流河干流上，集水面积2085km2。最大库容9.34亿m3，设计年平均城市供水量为4.03亿m3。是一座以城市供水为主，兼有防洪、发电、养鱼、灌溉、旅游等综合利用的大型水库。

碧流河水库先后建设了基于Client/Server（C/S）计算网络模式的水库洪水预报调度系统、水库下游洪灾分析系统等子系统，很大程度上促进了水库防洪工作的展开。但随着计算机网络、通讯技术等现代科技的不断发展，对碧流河水库防洪调度系统及其子系统提出了更高的要求。

2、数据库管理子系统功能简介

碧流河水库防洪调度系统的数据库主要实现对信息的读取以及对预报、调度、系统管理和集成等一系列数据、参数、方法、模型的传输、存储和管理[1]。其具体功能如下：

（1）向上级（大连市防汛抗旱指挥部）传输洪水预报及调度成果数据库设计与传输作业实现。

（2）数据库的录入、修改与删除作业。

（3）实时数据库自动导入历史数据库，实现实时水雨情数据的同步备份。

（4）数据库的备份与恢复。

（5）数据流程是否合理对数据库集成有非常关键的影响，因此，应设计高效、稳定的数据流程。

3、数据库管理子系统设计思想

碧流河水库防洪调度系统数据库的设计以国家防汛指挥系统工程为基础，依据《水库洪水调度系统设计与开发规则》，根据工程实际情况，对原数据库进行必要的修改，使其更符合实际工作需要。

数据库的结构和相互关系是系统设计及其功能实现的关键。本系统利用实时水雨情库、历史水雨情库、工情库作为基础数据库管理维护数据，不仅增加了数据库更新的灵活性，提高了数据信息的查询速度，也增强了数据的安全性。另外，还为洪水预报调度系统设计了三个专用数据库和三个大对象数据库。因此，本系统共设计与开发了九个数据库。通过创建事务对象来对数据库进行管理和操作。

系统数据库划分完成后，进行数据库表结构设计是又一项十分重要的工作。该防洪调度系统的设计以对数据库的操作为中心，要求数据库的表结构能够使系统适应复杂的环境变化，易于扩展和移值。同时还要考虑到用户可能遇到的各种复杂状况，对个别站的数据采用不同的处理方式，并妥善定义表结构。

4、数据库管理子系统内容

4.1 基础数据库

本系统共设计3个基础数据库，包括实时水雨情数据库、历史水雨情数据库和工情数据库。

（1）实时、历史水雨情数据库

实时及历史水雨情数据库均以测站为基本单元，分别存储实时的和历史的水雨情信息。数据主要是关于各个控制站的水雨情信息及各种统计值，测站考证资料等。数据类别主要包括数字、文本。

（2）工情数据库

工情数据库中主要存储工程属性信息、工况监测数据、水库淤积管理数据以及测站数据等。工情数据库的数据类别包括：数字、文本、图像、视频等，此数据库将为工情数据的整编提供基础性的数据支持，为综合展示水库管理提供数据源。

4.2 专用数据库

本系统共设计3个专用数据库，分别为墒情数据库、洪水预报数据库、洪水调度数据库，对不同类型的数据进行存储和管理。土壤墒情数据库主要用于存储墒情测站的土壤墒情、农作物生长状况等实测和预报信息；洪水预报数据库存储水库洪水预报专用的实时、历史时段水文数据、预报计算成果以及模型方法；防洪调度数据库存储水库洪水调度专用的实时、历史时段水文数据、调度计算成果以及模型方法。

4.3 大对象数据库

本系统共设计3个大对象数据库，包括实动态影像数据库、图形数据库和超文本数据库。

（1）动态影像库

碧流河水库动态影像库的内容主要有：① 气象卫星影像；② 资源卫星影像；③ 视频信息；④ 航空雷达影像；⑤ 音频信息；⑥ MPEG Video CD数据；⑦ 静态影像等。通过基于操作系统的硬盘文件资源管理器方式进行管理。

（2）图形库

图形库是将具有一定空间分布特征的专题图按一定的模型整合成的整体。图形库内的图按内容分为三类，一是碧流河水库流域基础电子地图，二是水利要素分布图，三是实时专题图。

（3）超文本库

超文本库是以超文本页面为最小单元，内容涵盖各类公用静态文档、实时工情页面信息和各系统输出的正式文档结果的综合信息库。数据类型有文本、图像、视频、音频及数据等。超文本库的创建有助于更高效快捷得管理信息，提高信息查询效率。

5、基于工作流技术的数据库集成

数据库集成是水库洪水预报调度系统的核心集成平台之一，数据流程是否合理，对系统的运行效率有极大的影响。本系统采用B/S模式开发，为方便系统的集成和安全运行，系统集成和管理采用工作流模式，满足所有工作人員在标准的IE环境下可通过相应的权限在各终端访问相应的信息内容。以最大限度地降低系统冗余度为原则，通过下列方式实现数据流程：

（1）各子系统在碧流河水库管理局使用独立的专用子系统数据库服务器，在后方调度中心集成一个综合服务器；

（2）数据库的导出及实时备份。各子系统的数据库平台不相同，有SQL Server、Access或其它数据库。要使这些数据库适应综合服务器的统一数据库平台，必须进行相应的数据库导出及备份工作；

（3）洪水预报子系统与洪水调度子系统通过统一的数据库接口将本子系统采集并加工后的数据及成果实时发布到专用数据库，并通过信息服务子系统进行综合表现；

（4）洪水预报调度系统下的各对子系统均以B/S页面方式实现信息综合显示；

（5）洪水预报子系统与调度子系统在实现运算成果网络发布的同时也可在会商室进行现场分析与计算操作；

（6）水雨工情数据均可通过Web以流域地理信息系统进行直观显示，主要显示内容有：时段降雨量在流域的平面分布情况，流域地下水位的实时显示以及流域各水文站的实时水位、流量在线显示等。

（7）通过系统的用户管理模块对水库所有用户进行权限分级与管理，不同的用户可根据个人权限登录，并执行权限范围内的操作。

6、数据库的安全设计及数据的备份与恢复

6.1 数据库安全设计

由于水库管理处的数据库集中存储各种信息数据，为规范数据管理，数据库采用集中管理方式，并采取分权限使用、管理、维护的机制，严格审查登录用户的身份、密码、权限级别等，有效控制用户的非法或越权操作，从根本上保护数据安全。另外，数据库系统的安全可采用系统管理员责任制，以保障系统安全可靠运行。同时，结合数据备份手段，保证数据库、库表和数据的安全。

6.2 数据库备份与恢复

本数据库主要实现水雨情自动遥测数据的存储及相关统计成果的存储。数据库备份与恢复主要实现系统综合数据库的数据传输、优化、修正、用户操作权限等功能的管理与维护，主要功能如下：

（1）综合数据库的实时备份。将水文自动测报子系统、地下水自动监测子系统、洪水预报子系统和预留浸没观测系统数据库统一数据库表结构，实现前方调度过程中所有数据的实时备份；

（2）备份后数据库的人工维护。上述综合数据库的信息海量，数据冗余或信息错误难以避免，必须允许授权用户对相应数据进行维护，可根据需要进行相应的修正、删除、增补等维护业务；

（3）各子系统数据库异构性处理与统一数据库接口设计。正在运行的各子系统在设计与开发过程中，着眼于各子系统的专业需要，对集成化的水库防汛会商系统并未重点考虑。为服务于水库防汛会商系统，在数据库集成中必须针对各子系统数据库的异构性，设计统一的数据库接口，来服务于数据库的集成要求。

7、小结

本文以碧流河水库防洪调度系统的数据库管理子系统为例，重点介绍了其数据库管理子系统的功能、设计思想、主要内容、集成以及安全管理等内容。系统具有易于扩展和维护，通用性强的特点。有利于实现水雨情及相关数据信息的存储、管理和传输，为水库的防汛安全打下了坚实的基础。

参考文献：

[1] 葛于晋.考虑中小水库影响的门楼水库洪水预报调度研究[D].大连：大连理工大学，2015.

[2] 张春波，單连君，牟宝权等.碧流河水库防洪调度决策支持系统设计与开发[J].中国水运，2015，（6）：74-75.

[3] 梁国华，王国利，何斌.GIS环境下水库洪水调度系统集成研究与应用[J].人民黄河，2009，（8）：5-7.

[4] 王秀珍，王建.实时水雨情信息系统研制[J].通信技术，2009，（8）：140-143.

[5] 李小涛，黄诗峰，宋小宁等.卫星遥感结合地面观测数据的土壤墒情监测分析系统[J].水利学报，2013，（z1）：116-120.

作者简介：单连君（1968-），男，辽宁大连人，副局长，高级工程师，多年从事水情预报调度、信息网络和水利工程建设与管理研究工作。