著作权申请-地下水监测管理系统

地下水监测管理系统说明书1引言1.1编写目的地下水监测管理系统说明书是在系统概要设计的基础上，对各模块进行功能实现层面上的描述和说明，为系统开发人员进行代码编写、测试提供指导。

1.2 建设背景地下水作为水资源的重要组成部分，是城乡生活和工农业生产用水的重要供水水源。

在我国北方地区，地下水资源已经成为主要水源，同时也是重要的生态环境要素。

与地表水资源相比，地下水资源具有分布范围广、相对均匀、水质优良、供水保证程度高的特点，可以弥补因地表水资源时空分布不均引起的区域供水不足，在保障城乡居民生活、支持经济社会发展和维护生态平衡等方面具有十分重要的作用；但正是地下水的这些优点，如果地下水一旦遭到污染，特别是包气带土壤和含水层介质受到污染后，对环境和人类健康造成损害是长期的，短期内难以消除，对地下水的污染治理不仅费用昂贵，甚至根本无法根治。

因此，认识和掌握地下水动态变化特征，可以为科学评价地下水资源，制订合理开发利用与有效保护措施，减轻和防治地下水污染及其与地下水有关的地质灾害和生态环境问题等提供基础支撑。

地下水监测是水文基本监测项目之一，是水文水循环不可或缺的一个重要监测要素。

它通过监测地下水水位（埋深）、水质、开采量、水温等的动态信息，为地下水资源合理开发利用、管理和保护提供基础信息和决策依据，为水循环规律研究和各项科研提供基础数据，为落实最严格的水资源管理制度提供科学支撑。

为提供及时、高效的地下水监测信息，迫切需要开展地下水监测管理系统平台建设。

地下水监测管理系统是在监测信息采集传输的基础上，建立的分布式信息系统，系统能自动接收、处理、交换、存储、管理监测站点采集的信息，通过整合和利用地下水监测信息，按照统一的技术标准，开发业务系统和共享服务平台，大幅度提高地下水分析统计、模型预测、综合评价等业务能力，并满足政府决策、专业技术人员分析研究和公众查询等信息服务的需要。

1.3 术语定义1.4 设计依据《地下水监测规范》《地下水数据库表结构级标识符》《全国水利信息化规划》《水利工程基础信息代码编制规定》（SL 213-1998）《计算机软件工程规范国家标准汇编》，2003年，中国标准出版社《信息技术软件生存期过程》（GB/T 8566-2007）《计算机软件文档编制规范》（GB/T 8567-2006）《信息技术软件工程术语》（GB/T 11457-2006）《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T 12504-1990）《计算机软件可靠性和维护性管理》（GB/T 14394-2008）《电子建设工程概（预）算编制办法及计价依据》，信息产业部的信部规[2005]36号文。

《电子建设工程预算定额》，信息产业部信部规[2005]36号文。

1.5 预期读者系统开发技术人员；业主工作人员；系统监理公司监理工程师等。

1.6 关联文档地下水监测管理系统数据库设计说明书；地下水监测管理系统项目可行性报告；地下水监测管理系统初步设计；地下水监测管理系统概要设计说明书等。

2 总体设计2.1 系统组成2.1.1系统总体框架地下水监测管理系统是由运行在地下水数据传输骨干网环境下的系列地下水监测工作子系统和工具系统构成，主要完成地下水监测数据的采集、传输、管理、统计分析、成果发布和数据服务等工作。

系统各级子系统均采用统一规划的工作平台系统，子系统之间通过网络系统进行连接和协同工作，系统的总体框架见图2-1。

图2-1 地下水监测管理系统总体框架图系统管理和维护：包括信息系统的网站管理、服务器管理、网络管理、数据组织和服务组件管理等一系列系统级别的功能。

主要是保障整个监测信息系统能提供稳定的数据服务和数据安全，监控网络环境和各种服务器运行状态等，并为各个子系统和专业系统提供数据库管理功能和快速的诊断信息，保障系统的可靠运行。

地下水应用系统：集成了多种专业处理子系统和统计分析工具，专业人员利用这类工具形成的各种成果可制作成多种用户易于理解的专题图件、电子文档、电子地图等介质的电子产品，可通过网络等形式进行发布，为各级部门提供专业和科普类的信息服务。

综合数据库：包括各种规模的大型数据库系统（Oracle、SQL Server等）、大型地理信息系统（ArcGis）和空间数据引擎，提供网络化的空间数据组织和数据访问支持，是地下水监测信息（空间）数据库基础平台。

数据库系统主要存储和管理了基础地理信息空间数据、地下水监测钻孔资料数据、水文地质空间数据、地下水动态监测数据、地下水质量动态监测数据、水量预测数据、水资源分析评价、地面沉降监测数据、综合研究成果数据、环境地质问题空间数据以及地下水资料情报数据等。

服务引擎（应用支撑平台），全面支持B/S和C/S客户端应用系统的开发和运行。

该部分功能实现了面向地下水应用系统的常规数据库访问、Web GIS、 Web Service数据服务和数据交换应用。

主要组件支持分布式运行、集中管理和一体化服务，并为开发下一代基于高性能计算和网格架构的应用系统和网络服务做好技术支撑。

2.1.2信息网络体系中央节点需进行局域网建设，建立连接到水利部的专用网络信道。

流域节点、省级节点、地市级节点，与水利部形成网络连接2.1.3数据接收处理数据接收处理是通过设在中央、省和地市级节点的前置机接收通过有线信道、无线信道传来的监测站数据，经预处理后再存储到相应的数据库。

前置机及其之前的建设内容，属于信息采集系统建设内容，信息服务系统的建设内容，从地市节点数据收发处理开始。

2.1.4数据存储和共享2.1.4.1数据存储中央节点存储全局数据字典、地下水监测站点的资料目录索引、测站基础信息、全部地下水监测站点的实时数据，并且存储综合性统计分析成果数据。

流域节点存储流域范围的全局数据字典、流域内所有测站的资料目录索引、测站基础信息、流域内地下水监测站点的实时数据，及反映流域宏观特征的综合性分析成果。

省级节点存储本省范围内的数据字典、本省所有地下水监测站点的资料目录索引、站点基础信息、实时和整编数据及各类综合性成果数据。

地市节点存储本地地下水监测站的实时监测数据、整编数据、测站基础信息和所属测站的资料目录索引。

2.1.4.2 数据共享地下水监测数据共享体系包括数据共享访问规则、分布透明性等。

1、数据共享流程与规则中央节点、流域和省级节点，流域与省级节点，省级节点之间，省级与地市级节点，均需信息交换共享。

见图2-2。

图2-2 地下水监测管理系统数据共享流程示意图按上述流程，系统执行如下数据共享规则：（1）中央节点与流域节点、省级节点直接共享。

（2）流域节点间通过中央节点进行共享。

（3）流域节点与省级节点直接共享。

（4）省级节点间通过流域节点进行共享。

（5）省级节点与地市级节点直接共享。

（6）地市节点间通过省级节点进行共享。

2、数据访问系统的客户端必须通过连接应用服务器获得信息服务，应用服务器代理客户访问数据库服务器，数据库服务器管理数据库。

应用服务器负责处理用户服务需求中可能的本地、远程、（本地+远程）、异构、安全控制和规则管理等数据访问问题。

3、分布透明性系统各节点系统可响应来自全国各地节点的请求，并且能访问全网内任何节点的授权可访问数据。

2.1.5 服务引擎（应用支撑平台）结构服务引擎（支撑平台）是国家地下水监测工程信息服务系统的支撑环境，是保障全国范围内实现数据和软硬件资源共享的基础。

应用支撑平台对下管理汇集数据，对上支撑应用，并提供全系统信息共享服务。

对底层数据资源的作用通过构建统一的数据交换体系、数据共享机制、支持数据管理的标准和办法来实现。

对上层应用的支撑作用通过统一的用户权限管理、统一的流程管理、统一的界面展现、统一的平台资源管理等，形成统一的应用系统开发和运行平台来实现。

应用支撑平台的体系结构见图2-3。

图2-3 应用支撑平台的体系结构示意图在体系结构中，系统资源服务层主要包含了对各类系统资源进行综合管理的功能，这些资源包括数据资源、通信资源、存储资源等。

这些资源可以被面向公共基础的服务单元以及面向应用的服务组件所使用，但业务应用对这些资源的访问必须通过面向公共基础的服务单元或者面向应用的服务组件来进行，提供的主要服务包括统一的数据访问接口、数据转换服务、计算和存储管理，数据字典服务等。

公共基础服务层主要包含了各类通用的服务，这些服务是从所有具体的应用中抽象出来的，服务粒度较小，通用性较强，非常适合通过组合与装配形成某个应用服务层的服务，也可以直接由某个应用进行调用，完成其所需要的某项功能。

主要包括数据库维护管理、数据查询、数据交换服务、算法管理、消息服务、目录服务、服务管理、用户管理和安全服务。

应用服务层主要包含了与业务应用紧密相关的各类服务，这些服务可以由各类上层应用直接使用，服务的功能粒度较大，上层应用可以对这些服务做简单的组合来满足自身的需求。

所提供的服务包括：GIS 服务、报表工具、图表工具、模型工具、流程控制和告警服务。

报表工具GIS 服务用户统一管理流程控制图表工具公共基础服务层告警服务安全服务服务调用服务装配服务定制服务日志服务注册服务监控服务定位模型管理服务管理和安全服务涉及平台的各个层面。

主要支撑平台服务与安全控制的实现。

2.1.6业务应用系统业务应用系统，为地下水监测业务人员提供信息查询和初步的业务分析功能，为水资源管理人员提供实时监测信息和分析成果，同时向社会公众发布地下水监测信息和分析成果。

包括以下功能模块：1、地下水信息检索查询；2、地下水监测资料统计分析与整编；3、地下水动态分析预测及资源评价；4、地下水信息发布。

2.2系统建设方案2.2.1 数据接收处理及信息网络建设2.2.1.1数据接收处理数据接收与处理，接收通过有线信道、无线信道传来的数据，经解码等操作后自动进入原始数据库，再通过网络进行存储。

数据接收服务器具备如下基本功能：对通信设备进行收发控制；对通信中的信息流程、流向进行控制，并完成对地下水监测站点传感及传输设备工作方式的控制。

有前置机方式见图2-4。

图2-4 有前置机方式（1）硬件系统性能为：主频3.0G以上，内存1GB以上，硬盘500GB以上，同时具有1个光驱和4个RS-232C端口、1个局域网口及不少于2个USB端口。

（2）系统软件：操作系统为WINDOWS，并支持TCP/IP协议。

（3）应用软件功能：能同时接收至少两种通信信道上报的实时数据，解码并采用相应的检验措施和技术，保证数据的正确性；能检测信道和测站设备的工作状态，发现故障时，能切换到备用信道上；能存储一年的原始数据；能对接收到的地下水数据进行分类统计；可以对监测值、统计值等进行检索。

2.2.1.2信息网络建设地下水监测信息交换网络是通过构造运行于不同地域层次的数据交换网络，实现数据入库前的分类综合、格式转换等，并构造支持数据分布与传输的管理系统，保障系统信息分散冗余存储规则的实现及数据的一致性。