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浅谈辽宁省水文站网综合智能管理系统的应用

2021-06-16 109 上传者：管理员

摘要：基于服务器集群、集成语言查询、实体数据库、动态链接库等技术,采用后台监听技术实现了水文信息收集、检查、分析、计算、信息报送、成果归档全自动一体化处理及水文监测数据在线审查,并与全国水文资料整编系统无缝对接,构建了辽宁省水文站网综合管理系统。研究成果对于提升水文监测数据处理能力、水文资料成果审查效率及水文站网管理水平具有重要的研究和推广价值。

关键词：
动态链接库
后台监听技术
水文站网综合管理系统
水文管理
辽宁省
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随着水文站网监测体系的日益完善，水文监测站点、观测项目和内容不断增加，水文站网的基础信息没有进行计算机管理，如站网基本信息、测验设施设备信息、各种项目的观测或测验方案、测站采用的各种计算系数(如流速系数，岸边系数等等)情况、测站档案资料等均没有共享，不便于水文管理部门对水文监测的质量控制和特殊水情的测验指导，同时影响对实测资料的加工和处理[1]。

随着辽宁省自动测报系统的建设实施，信息采集、传输的方式和信息量都发生了极大的变化，遥测到的水位、降水量及自动化测流的流量信息量巨大(按每6分钟一个记录，单项信息记录达10万多条)[2]。面对这种情况，必须解决资料整编前的数据传输、分拣、筛选、校对及检索等信息处理问题，缓解由于信息量的突然增加导致人工处理数据的困难。流量、泥沙等测验大多采用常规仪器，由人工记录并输入计算机通过互联网将实时的测验成果传送至省中心服务器[3]。部分站采用了较为先进的测流设备和测沙设备，可形成数字化的成果，但数据还需人工上传[4]。

对于水文站网管理系统的研究近些年来取了一些成果，但是还未进行集数据采集、站网管理和资料整编于一体的系统集成研究。为此本文对水文站网综合管理集成技术进行研究并进行系统研发和应用。研究成果对于水文资料整编和水文站网管理工作，具有重要的推广和运用价值。

1、系统总体架构

水文站网综合管理系统基于Internet网络的B/S模式，部署在省中心的应用服务器上，实现全省水文系统范围内的水文站网综合管理，系统的使用人员限定为全省水文系统的职工。系统的开发采用模块化的设计方式，以确保在系统各功能模块开发完成后，可以依据生产管理的流程选择不同的模块或组件进行组合，通过设置模块的功能和模块之间的关系满足不同的管理需求，这样有助于提高软件的可靠性、可继承性、可维护性和可扩充性。水文站网综合管理系统采用模块化设计，并遵循“自上而下”的整体设计方法和“自下而上”的实现方式，真正在系统的建设方面贯彻“整体规划，分布实施”的原则，使得系统按照系统工程的特点分期、分批逐步建设和完善。系统总体架构如图1所示。

2、水文监测数据全自动一体化处理

辽宁水文站网综合管理系统采用后台监听技术完成水文监测的信息收集、检查、分析、计算，成果与全国水文资料整编系统无缝对接并进行月报成果归档，实现了全自动一体化处理。自动处理的任务有监测信息收集、系列合理性检查、成果分析计算、成果归档、成果改算等。这些自动完成的任务，必须以后台运行的方式工作。

在后台有一个专用的任务监听处理进程，在系统启动时自动启动运行。监听进程一方面按照系统安排的任务定时启动子进程完成相应的工作；另一方面，根据各用户的相应请求，处理相应的临时任务。通过监听了解是否有新的信息需要接收，及是否有具备处理条件的事务需要处理。当检测到要处理的任务后，系统按每项事务即定流程完成自动处理。水文监测数据全自动一体化处理实现了相关水文资料的即时整编。

3、人工智能专家数据库与在线审查

本系统将原始人工记录电子化，将电子化信息处理成果进行规范化归档处理，通过这些处理过程将被审查资料上传互联网；为了使审查有序进行，系统根据审查作业流程进行控制。水文资料整编审查流程包括整编基本信息维护、审查资料上传下载、资料审查会议组织、资料复审会议组织、参审站成果审查、资料错误查复、资料错误仲裁、审查资料综合评定。通过上述作业流程，实现了在线审查，提高了水文资料整编的工作效率。

审查过程中数据类问题审查是审查专家面对的大难题，系统通过大量的合理性检查功能，将历年审查问题清单进行分类、梳理和归档，形成历年水文人工智能专家数据库，供审查专家参考、查找，同时，系统能够对当年水文原始资料进行问题排查，提供问题清单，供审查专家进行问题审核，极大的提高了专家审查速度。

4、系统模块

4.1 系统功能划分

按水文站网管理、水文监测管理、设施设备管理、水文资料数据分析等分类，在每一类中将功能细化，并按纯检索型、信息维护型将功能分成检索组、维护组。各功能模块的划分为初步划分。

4.2 水文站网管理模块

水文站网管理模块功能包括现有站网信息、历史站网信息、规划站网信息、站网文档资料信息和测站基础资料信息的维护和检索。

4.2.1 现有站网信息维护和检索

现有站网信息维护完成对现有水文水位站、降水蒸发站的信息维护，包括新增、修改、删除测站信息等功能，对于现有站点有变迁时实现变迁信息的维护。现有站网信息检索根据选定的测站，以表格的形式显示测站信息，如图2所示。可根据用户选择提供Excel表格形式的站信息表下载。

4.2.2 历史站网信息维护与检索

历史站网信息维护完成对历史水文水位站、降水蒸发站的站信息维护；维护功能包括新增、修改、删除站信息等功能。历史站网信息检索根据选定的测站，以表格的形式显示测站信息，如图3所示。可根据用户选择提供Excel表格形式的站信息表下载。

4.2.3 站网文档资料维护与检索

保存与站网有关的文件及相关资料，供当前用户所在部门及其下属部门的所有用户浏览下载，如图4所示。用户可选择同级部门及上级部门共享入库的文件及资料。所谓共享，指的是能检索和下载相关的文件及资料。

4.2.4 测站基础资料信息维护与检索

全省的水文水位站都建有测站档案。测站档案的内容主要包括测站任务书、测站建站时的各种查勘及设计资料、各种测验方案的审批成果、各种分析报告等。测站档案另一部分内容应包括测站基础设施建设的设计、施工等资料。本系统设计实现将测站档案资料以图文方式保存，供管理者查阅。测站基本情况检索实现对测站相关信息的综合检索，用图、表结合的方式展示给用户各种测站信息，如图5所示。

4.3 水文监测管理模块

水文监测管理模块包括主要项目监测方式信息、水文水位站、降水蒸发站监测方案信息、应急监测预案信息、水文监测文档资料信息的维护与检索。

4.3.1 主要项目监测方式信息维护与检索

辽宁水文站网监测体系基本上以站网为单元进行水文监测工作。信息内容包括项目的监测时期、监测方式及信息记录与传输方式等。以表格形式列出测区、水文水位站及降水蒸发站的各种主要监测项目，如图6所示。

4.3.2 水文水位站、降水蒸发站监测方案信息维护与检索

水文水位站、降水蒸发站监测方案包括测站任务书、监测断面布设及断面相关图片信息、测站水位级和洪水等级划分、测站的测洪报汛方案等信息，如图7所示。通过以上信息的维护，能向管理者提供测站的测验任务、测站的监测场地布设及监测方案等。

4.3.3 水文监测文档资料信息的维护与检索

保存与水文监测有关的文件及相关的资料，供当前用户所在部门及其下属部门的所有用户浏览下载，如图8所示。用户在输入与水文监测有关的文件及相关资料的过程中可选择同级及上级部门共享入库的文件及资料。所谓共享，指的是能检索和下载相关的文件及资料。

4.4 水文资料数据分析模块

水文资料数据分析模块包括实时监测信息处理和水文资料整编管理，如图9所示。实时监测信息处理包括信息收集、合理性检查、分析计算；水文资料整编管理包括整编基本信息维护、审查资料上传下载、资料审查会议组织、资料复审会议组织、参审站成果审查、资料错误查复、资料错误仲裁、审查资料综合评定。

4.5 水文资料整编及成果审查

水文资料整编及成果审查的基本信息包括：统分参数约定信息、参审站观测断面信息、参审站降水管理关系信息、水文监测项目提交成果分类信息、水文水位站提交成果信息、降水蒸发站提交成果信息、市局提交成果信息、错误分类及扣分标准信息、测验奖分记录信息。

4.5.1 数据组织

根据各种信息的差异，每类资料采用不同表结构描述，各表的名称如下：统分参数约定表、参审站观测断面信息说明表、参审站降水管理关系表、水文监测项目成果分类说明表、水文水位站提交成果一览表、降水蒸发站提交成果一览表、市局提交成果一览表、错误分类及扣分标准表、测验奖分记录表。

4.5.2 设计要求

(1) 评分参数：

包括各部分质量分占单站质量分权重指标、等级分占单站总分权重指标、非基本站折算成基本站折算系数指标、等级评定指标、水文站单项权重指标、辅助观测断面单项权重指标、水位站单项权重指标、流量单项奖励指标等，要求操作简单。修改评分参数的相应项目后，与评分参数有关的各种信息要自动更新。功能的操作仅要求全省管理资料整编的一人有权限。

(2) 评分标准：

包括错误的类别、错误的名称、扣分的数量等。该标准为市局审查和省中心复审的错误扣分标准，要求能随时加入新的条款，修改相应的扣分信息，资料复审期间不能修改扣分标准，权限要求同评分参数。

(3) 参审站点：

从现有的水文水位站信息中导入参审站点表，添加参审站点作为资料审查的对象。信息维护权限同评分参数。

(4) 测站提交成果：

定义水文水位站、降水蒸发站可能提交的成果项目及项目的相关要求。要求信息能增加、修改和删除，信息维护权限同评分参数。

(5) 市局提交成果：

定义市局根据测站的整编成果进行综合统计和分析的资料项目，要求信息能增加、修改和删除，信息维护权限同评分参数。

(6) 辅助站维护：

各市局在省中心定义的参审站基础上，对有辅助观测项目的站，加入辅助观测站点及观测的内容，对参审站信息作进一步补充。辅助站信息变动较多，要求系统有增加、修改及删除功能。每个市局级用户只能有一人有此权限。

(7) 降蒸关系：

辽宁省水文系统的测站编码历史上不是一站一码。对本站的降水观测项目采用另一个测站编码表示，另外，一个参审站可能管理多个降水站，除本站降水为直接观测外，其余站的降水委托他人观测或看管，操作上有增加和删除功能，每个市局级用户只能有一人有此权限。

(8) 测站提交成果：

对每个参审站、参审站管理的每个辅助观测站及每个降水站指定相应的提交成果清单。指定参审站管理的资料。审查资料时按此清单提交、审查。操作上要求有增加和删除提交成果条目功能。每个市局级用户只能有一人有此权限。

(9) 测站测验项目调整：

水文测验项目一般比较稳定，但由于站的性质调整或测验方式改变，某些年有些项目需要调整。此功能实现测站测验项目的微调。每个市局级用户只能有一人有此权限。

5、结语

(1) 考虑到水文监测数据的高度关联性和海量性特征，采用后台处理技术跟踪处理，当发现某项水文要素发生变动，建议根据水文要素的时间和项目，自动分析受影响范围，在确定范围内逐一定位影响对象，对影响对象进行自动改算。

(2) 建设站网综合智能管理系统建议将水文监测信息库表中的数据字段，通过设计检索表，关联到其他表中含有该字段的数据及与该数据相关的数据，从而实现跨表检索和数据自动批量修改。

(3) 水文站网综合智能管理系统目前只涵盖站网信息管理和水文监测数据处理层面，自动数据采集仅限于遥测水位、降水量及自动化测流的信息，如果能增加电子手簿彻底解决监测记录信息及时传输问题，并增加在移动平台上实时信息检索和工作预警服务等模块，将使系统的功能更加强大，服务更加全面。

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文章来源：刘丹.辽宁省水文站网综合智能管理系统研发与应用[J].水利技术监督,2021(06):37-42+62.

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