1、水库动态监管预警系统开发文档水库动态监管预警系统开发文档版权所有 不得翻印二零一零年五月1. 引言 51.1. 主要技术标准 51.2. 术语 51.2.1. 中心站 51.2.2. 遥测站 51.2.3. 水文测站 51.2.4. 警戒水位 61.2.5. 坝顶高程 61.2.6. 校核洪水位 61.2.7. 汛限水位 61.2.8. 雨量等级 61.2.9. 防洪工程 61.2.10. 水库 61.2.11. 自报式 71.2.12. 查询应答式 71.2.13. 混合式 72. 概要设计 72.1. 任务来源 72.2. 开发环境 82.2.1. 硬件环境 82.2.1.1. 服务器 8
2、2.2.1.2. 工作站 82.2.1.3. 通信设备 82.2.1.4. 拓扑图 92.2.2. 软件环境 92.2.2.1. 服务器 92.2.2.2. 工作站 92.3. 需求定义 102.4. 总体方案 102.4.1. 基础系统 102.4.2. 系统组成 112.4.3. 工作机制 112.4.4. 信息流程 132.5. 总体技术要求 132.5.1. 开放性要求 132.5.2. 标准化要求 142.5.3. 参数化要求 142.5.4. 容错性要求 142.5.5. 安全性要求 142.5.6. 可靠性要求 142.5.7. 兼容性要求 142.5.8. 易用性要求 143.
3、 详细设计 153.1. 功能设计 153.1.1. 模块划分及简介 153.1.2. 软件启动模块设计 163.1.3. 软件登录模块设计 173.1.4. 数据访问设计 183.1.4.1. 数据查询设计 183.1.4.2. 数据存储设计 193.1.5. 水雨情监测模块设计 203.1.6. 预警监视模块设计 213.1.7. 信息查询模块设计 223.1.8. 报表输出模块设计 233.1.8.1. Excel文件输出设计 233.1.8.2. 图形文件输出设计 243.1.9. 软件退出模块设计 253.2. 数据库设计 253.2.1. 测站基本属性表设计 253.2.2. 水库
4、水情表设计 263.2.3. 库（湖）站防洪指标表 273.2.4. 库（湖）站汛限水位表 283.2.5. 库（湖）容曲线表 293.2.6. 降水量表 293.2.7. 降水量统计表 301. 引言1.1. 主要技术标准水文基本术语和符号标准(GB/T50095-98)水文自动测报系统技术规范(SL61-2003)实时雨水情数据库表结构与标识符标准(SL323-2005)基础水文数据库表结构与标识符标准(SL324-2005)土石坝安全监测技术规范(SL60-94)水文资料整编规范(SL247-1999)水情信息编码标准(SL330-2005)水文测报系统技术规约和协议四川省水文行业的四川
5、省水文技术标准及规定(SCSW008-2008)1.2. 术语1.2.1. 中心站主要包括通信设备、通信控制机、中心计算机、电源和网络设备等。主要负责数据接收、处理、交换及应用等。1.2.2. 遥测站安装RTU遥测终端机，对现场各水情监测要素、大坝监测要素进行采集、存储及发送。1.2.3. 水文测站测站名称类型代码描述水库水文站RR观测及搜集湖泊、水库等水体的水文、气象资料的基层水文机构。包括(水位、流速、流向、波浪、含沙量、水温、冰情、地下水、水质、降水量、蒸发量、气温、湿度、气压和风)雨量站PP观测及搜集雨量信息的基层水文机构1.2.4. 警戒水位警戒水位：汛期江河洪水普遍漫滩，堤防临水达
6、到一定深度，堤防或防洪工程有可能出现险情，要加以警惕戒备的水位。当到达这一水位时，开始进入防汛戒备状态，要密切注意水情、工情、险情的发展变化。“警戒水位”不是天然固有的而是人为设定。1.2.5. 坝顶高程库（湖）水文站所代表水库（湖）的大坝顶的高程。1.2.6. 校核洪水位水库遇到校核标准洪水时，水库坝前达到的最高洪水位。1.2.7. 汛限水位水库（湖）在指定时期的限制水位。1.2.8. 雨量等级小 雨：日降雨量小于10毫米。中 雨：日降雨量1025毫米。大 雨：日降雨量2550毫米。暴 雨：日降雨量50100毫米。特大暴雨：日降雨量200毫米以上。1.2.9. 防洪工程为控制、防御洪水，以减
7、免洪灾损坏所修建的工程。主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水库等。按功能和兴建目的可分为挡、泄（排）和蓄（滞）几类。1.2.10. 水库水库是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库建成后，可起防洪、蓄水、灌溉、供水、发电、养鱼等作用。有时天然湖泊也称为水库（天然水库）。水库规模通常按库容大小划分。按水库规模将水库划分：水库类型总库容塘 坝总库容小于10万立米小型水库小（二）型10100万立米小（一）型1001000万立米中 型 水 库1000万立米-1亿立米大型水库大（二）型110亿立米大（一）型大于10亿立米1.2.11. 自报式被测要素值发生变化或定时等事件触发，遥测站主动发
8、送数据的工作制式。1.2.12. 查询应答式遥测站响应查询指令，发送数据的工作制式。1.2.13. 混合式包含“自报式”和“查询应答式”两种遥测方式的工作制式。2. 概要设计2.1. 任务来源为了响应我国水库动态监管预警系统建设的规定，达到统一技术要求，加强系统的规划、设计、施工和运行管理的目的。本软件响应了中国水利部颁布的(SL323-2005)实时雨水情数据库表结构与标识符标准、(SL268-2001)水库动态监管预警系统设备基本技术条件、(SL60-94)土石坝安全监测技术规范、水文测报系统技术规约和协议四川省水文行业的四川省水文技术标准及规定(SCSW008-2008)等相关标准的规定
9、，满足了水库动态监管预警系统建设的需求。2.2. 开发环境2.2.1. 硬件环境2.2.1.1. 服务器序号名称要求1CPUIntel（R） CORE（TM）2 ，频率:2200MHz及其以上2内存DDR2，2GB3硬盘SATA 3.0Gb/s硬盘，容量160 GB4显示器19英寸LCD5网卡10/100Base-TX 以太网卡2.2.1.2. 工作站名称要求CPU频率:1.7GHz及其以上内存DDR2，1GB硬盘SATA 3.0Gb/s硬盘，容量160 GB显示器19英寸LCD网卡10/100BaseTX 以太网卡2.2.1.3. 通信设备名称要求数量卫星终端神州天鸿终端YDD-031GPR
10、S/GSM终端MC39i1PSTN终端DA-56901终端服务器YZ55161三层交换机S3952P-E11路由器AR28-401VPN防火墙M5100-S-L11工作站M698012.2.1.4. 拓扑图2.2.2. 软件环境2.2.2.1. 服务器名称要求操作系统WINDOWS 2003 server简体中文版数据库Microsoft SQL Server简体中文版2.2.2.2. 工作站名称要求操作系统Windows XP Professional 简体中文版开发工具Microsoft Visual Studio 2008简体中文版采集软件水情遥测数据接收处理监控软件采集软件水情数据整合
11、软件2.3. 需求定义水库动态监管预警系统应具有基础信息查询、水库水情监测查询、水库雨情监测查询、大坝安全管理分析、报警发布服务、系统管理等功能。基础信息查询应包括水库基本信息、水库防洪指标表等功能。水库水情动态监管预警主要用于实时监视水库水位情状况，查询统计水库水情信息，对超汛限水位、超校核水位进行报警。水库雨情动态监管预警主要用于实时监视水库雨情况，查询统计水库雨情信息。闸门开启高度动态监管预警主要对各闸门的开启高度及变化情况进行监测及查询。大坝动态监管预警主要用于对大坝监测到的数据进行统计分析，以表格或图表的形展示给用户，对大坝的安全管理提供依据。报警发布服务应具有预警信息和状态显示，并
12、以声光方式发出报警。系统管理应具有系统登录、菜单管理、组权限和用户管理等。2.4. 总体方案系统总体采用B/S模式，用户使用浏览器能够完成所有操作；信息汇集平台功能采用C/S模式，使用已经成功开发的水情遥测数据接收处理监控软件和数据整合软件，在本文档中不对水情遥测数据接收处理监控软件和数据整合软件作具体阐述。2.4.1. 基础系统水库动态监管预警系统的基础系统为采集与传输系统、信息汇集平台、计算机网络系统等。采集与传输系统负责将各遥测站的数据采集并传输到中心站。信息汇集平台通过网络系统或通信信道将不同系统的水情、雨情、气象等信息汇集到本系统的信息平台，并存入标准数据库，为水库动态监管预警系统提
13、供基础数据。计算机网络系统应包括局域网和广域网设计等部分，涉及监控中心、分中心和有关业务部门的计算机网络，以及与其上级行政主管部门和当地政府计算机网络的互联等。2.4.2. 系统组成水库动态监管预警系统由基础信息查询、水雨情动态监管预警、闸门开启高度动态监管预警、大坝动态监管预警、预警发布服务、系统管理等功能组成。基础信息查询：负责对基础信息的检索、查询、添加、修改、删除、数据导出等功能。水雨情动态监管预警：包括雨情监测、水库水情监测、报警监测。水雨情查询：包括雨情查询、水库水情查询、工况信息查询，各要素查询结果以表格和图形显示，各要素查询结果可以报表导出。闸门开启高度动态监管预警：包括对各闸
14、门的闸位有监测，对闸门开启高度进行查询并惟表格和图形方式显示预警发布服务：应具有预警信息和状态显示、声光报警等功能。大坝动态监管预警：对大坝安全信息进行统计分析，以表格和图表的形式展示大坝安全信息。系统管理：有系统登录、菜单管理、组权限和用户管理等。对应以上功能将本系统按子系统划分为基础信息管理子系统、水库水情监测子系统、水库雨情监测子系统、闸门开启高度监测子系统、大坝安全监测子系统、报警发布子系统、系统管理子系统、报表输出子系统、权限管理子系统。2.4.3. 工作机制基础数据准备：山洪灾害基础数据及社会经济数据由各部门进行统计后，统一录入本系统。实时数据汇集：水情遥测数据接收处理监控软件接收
15、、解析遥测终端机（RTU）报送的监测数据，并进行分类处理，存储于标准数据库；数据整合软件通过计算机网络将其它系统的水雨信息或气象信息整合处理，并存储于标准数据库。实时动态监管预警：水库动态监管预警系统对雨情、水情等信息进行实时动态监管预警。实时分析：水库动态监管预警系统对所有监测站实时雨量、实时水位进行分析，当监测站水雨情达到相应临界值时，即产生预警。预警发布：当预警产生后，水库动态监管预警系统以预警方式提示防汛值班人员，值班人员进行查询核对后，对现场进行调度控制。2.4.4. 信息流程2.5. 总体技术要求2.5.1. 开放性要求支持多种硬件平台，采用通用软件开发平台Microsoft Vi
16、sual Studio 2008开发，具备良好的可移植性，支持与其它系统的数据交换和共享，支持与其它商品软件的数据交换。2.5.2. 标准化要求所有各项软件开发工具和系统开发平台均符合我国国家标准、信息产业部部颁标准、水利部相关技术规范和要求。2.5.3. 参数化要求实现完全模块化设计，支持参数化配置，支持组件及组件的动态加载。2.5.4. 容错性要求提供有效的故障诊断工具，具备数据错误记录功能。2.5.5. 安全性要求用户认证、授权和访问控制提高系统的安全性。2.5.6. 可靠性要求能够连续724小时不间断工作，平均无故障时间8760小时，出现故障时能及时报警，软件系统具备自动或手动恢复措施
17、，自动恢复时间15分钟，手工恢复时间12小时，以便在发生错误时能够快速地恢复正常运行。2.5.7. 兼容性要求软件版本易于升级，能适应防汛抗旱指挥系统相关的标准，任何一个模块的维护和更新以及新模块的追加都不应影响其它模块。2.5.8. 易用性要求具有良好的简体中文操作界面、详细的帮助信息，系统参数的维护与管理均通过操作界面完成。3. 详细设计3.1. 功能设计3.1.1. 模块划分及简介基础信息管理子系统：负责对各种类型的测站信息及基础信息进行管理等；水雨情动态监管预警子系统：负责对雨情、水库水情、工况信息进行实时监测，并为显示输出及预警提供信息来源；大坝动态监管预警子系统：负责对大坝安全数据
18、进行实时监测，并为显示输出及预警提供信息来源；闸门开启高度动态监管预警子系统：负责对闸门开启情况进行实时监测，并为显示输出提供信息来源；报警发布子系统：对监测站实时雨量、实时水位进行分析，当监测站水雨情达到相应临界值时，即产生预警。预警产生后，本系统按照预警流程对预警进行发布；信息查询子系统：负责对所有信息按用户指定的条件进行查询显示；系统管理子系统：负责对登录用户权限验证、用户管理、系统导航管理等；报表输出子系统：负责对所有信息按用户指定的条件进行查询，并以EXCEL文件或图片文件的方式输出保存；权限管理子系统：负责对访问本系统的用户进行管理及权限控制。信息发布子系统：将本系统的信息发布到网
19、络上，使能访问到本服务器的计算机能够访问本系统。3.1.2. 软件启动模块设计3.1.3. 软件登录模块设计3.1.4. 数据访问设计3.1.4.1. 数据查询设计3.1.4.2. 数据存储设计数据库记录增加、修改均使用此设计。3.1.5. 水雨情监测模块设计3.1.6. 预警监视模块设计3.1.7. 信息查询模块设计3.1.8. 报表输出模块设计3.1.8.1. Excel文件输出设计3.1.8.2. 图形文件输出设计3.1.9. 软件退出模块设计3.2. 数据库设计3.2.1. 测站基本属性表设计表名:ST_STBPRP_B表结构序号字段名标识符类型及长度有无空值计量单位主键索引序号1测站
20、编码STCDC(8)无Y12测站名称 STNMC(30)3河流名称 RVNMC(30)4水系名称HNNMC(30)5流域名称BSNMC(30)6经度LGTDC(7)()、( )、()7纬度LTTDC(6)()、( )、()8站址STLCC(30)9行政区划码ADDVCDC(6)10修正基值MDBZN(6,2)M11修正参数MDPRN(4,2)12基面名称DTMNMC(16)13基面高程DTMELN(7,3)m14站类STTPC(2)15拍报段次DFRTMSN(2)16拍报项目FRITMC(32)17报汛等级FRGRDC(1)18始报年月BGFRYMC(6)19截报年月EDFRYMC(6)20管
21、理机构ADMAUTH C(10) 无21测站岸别STBKC(1)22集水面积DRNAN(7)Km223拼音码PHCDC(6)3.2.2. 水库水情表设计表名: ST_RSVR_R实时雨水情数据库表结构序号字段名标识符类型及长度有无空值计量单位主键索引序号1测站编码STCDC(8)无Y22时间TMT无Y13库水位RZN(7,3)m4入库流量INQN(9,3)M3/s5蓄水量WN(9,3)106m36出库流量OTQN(9,3)m3/s7库水特征码RWCHRCDC(1)8库水水势RWPTNC(1)9入流时段长INQDRDR10测流方法MSQMTC(1)各字段用途说明测站编码STCD：水库水文（水位）
22、站的测站编码。时间TM：水情发生的时间。库水位：指定水库指定时间的库水位。入库流量：汇入水库的流量总和。蓄水量：测站编码所代表的水库的蓄水量。库水特征码：库内水位起涨、洪峰等特征信息。库水水势：水库坝前水位的变化趋势。入流时段长：反推入库流量时所采用的时段长度。测流方法：水库入库流量的测验方法3.2.3. 库（湖）站防洪指标表表名:ST_RSVRFCCH_B实时雨水情数据库表结构序号字段名标识符类型及长度有无空值计量单位主键索引序号1测站编码STCDC(8)无Y112坝顶高程DAMELN(7,3)m23校核洪水位CKFLZN(7,3)m34设计洪水位DSFLZN(7,3)m45正常高水位NOR
23、MZN(7,3)m56死水位DDZN(7,3)m67兴利水位ACTZN(7,3)m78总库容TTCPN(9,3)106m389防洪库容FLDCPN(9,3)106m3910兴利库容ACTCPN(9,3)106m31011死库容DDCPN(9,3)106m31112历史最高库水位HHRZN(7,3)m1213历史最高库水位出现时间HHRZTMT1314历史最大入流HMXINQN(9,3)m3/s1415历史最大入流还原时段RSTDRDR1516历史最大入流出现时间HMXINQTMT1617历史最大蓄量HMXWN(9,3)106m31718历史最大蓄量出现时间HMXWTMT1819水库历史最大出流
24、RHMXOTQN(9,3)m3/s1920水库历史最大出流出现时间RHMXOTQTMT20各字段用途说明测站编码：库（湖）水文站测站编码。坝顶高程：库（湖）水文站所代表水库（湖）的大坝顶的高程。校核洪水位：水库遇到校核标准洪水时，水库坝前达到的最高洪水位。设计洪水位：水库遇到设计标准洪水时，水库坝前达到的最高洪水位。正常高水位：水库在正常运行（包括防洪和兴利），水库坝前允许达到的最高水位。死水位：水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位。防洪库容：防洪汛限水位与防洪高水位间的库容。兴利库容：兴利水位与死水位间的库容。死库容：死水位以下的库容。历史最高库水位：水文测站自设站以来曾经发生洪水达到
25、的最高库水位。历史最高库水位时间：发生历史最高库水位的时间。历史最大入流：水文测站自设站以来发生洪水时，曾经发生过的最大入库流量。历史最大入流还原时段：采用反推法推求历史最大入流时的还原时段长。历史最大入流出现时间：发生历史最大入流的时间。历史最大蓄量：水库建成设站以来，水库曾经达到过的最大蓄水量。历史最大蓄量出现时间：达到历史最大蓄量的时间。水库历史最大出流：水库建成设站以来曾经发生过的最大的出库流量。水库历史最大出流出现时间：发生水库历史最大出流的时间。3.2.4. 库（湖）站汛限水位表表名: ST_RSVRFSR_B实时雨水情数据库表结构序号字段名标识符类型及长度有无空值计量单位主键索引
26、序号1测站编码STCDC(8)无Y112启用年份ACTYRN(4)无Y223开始月日BGMDC(4)无Y334结束月日EDMDC(4)45汛限水位FSLTDZN(7,3)m56汛期类别FSTPC(1)6测站编码：水库（湖泊）水文站测站编码。启用年份：对应汛限水位开始启用的年份。开始月日：对应汛限水位在每年防汛中开始启用的日期，编码格式为：MMDD。说明：MM 为两位数字，表示月份，若数值不足两位，前面加0 补齐；DD 为两位数字，表示日期，若数值不足两位，前面加0 补齐。结束月日：对应汛限水位在每年防汛中使用的结束日期，编码格式同开始月日。汛限水位：水库（湖）在指定时期的限制水位。汛期类别：开始月日和结束月日所限定时期的类型3.2.5. 库（湖）容曲线表表名: ST_ZVARL_B实时雨水情数据库表结构序号字段名标识符类型及长度有无空值计量单位主键索引序号1测站编码STCDC(8)无Y12施测时间MSTMT无Y23库水位RZN(7,3)无
