（信息与通信工程专业论文）海洋环境监测数据管理系统的设计与实现.pdf

摘要 为了合理开发利用海洋资源和有效地保护海洋环境，必须对海洋环境要素进行连续 地、自动地观测，并对这些来自海洋自然环境现场的实测采集的数据进行快速而有效地 存储、管理、分析、处理和共享。为此本文针对我国目前海洋环境监测工作对海洋观测 数据从人工到计算机智能化管理的实际需求，设计开发了一套切实可行的海洋环境监测 数据管理系统。主要内容如下： 通过对海洋数据特点的分析，基于数据库的容量、稳定性和可扩充性考虑，选定 o r a c l e1 0 9 作为本系统开发的数据库平台。根据各监测要素的用途及采集频率不同的特 点，确立了以年为单位的存储模式，并对监测数据进行实时审核统计、分类存储，为表 单建立索引，实现了用户对海洋数据的快速访问。对前端采集器的工作状况进行实时监 控和记录，将数据异常时发出的报警信息及时自动地发给相关管理人员。此外，还对数 据库中的用户、表空间及数据文件进行了管理。 在w i n d o ws e r v e r2 0 0 3 操作系统上，采用d e l p h i 7 0 编程语言完成对海洋数据报 文报表模块的设计与开发。使用a d o 控件完成了应用程序与中心站数据库之间的连接， 采用d e l p h i 与o f f i c e 软件相结合的方法及d e l p h i 中t i m e r 控件的定时功能实现了海 洋数据自动编报及智能化管理，并在原有的海洋资料上传模式的基础上对其进行了改 进。 采用在线导出和定时批量处理的方法，完成了对实时海洋数据的定时自动备份，在 一定程度上保证了海洋数据的安全性。 该系统实现了海洋观测数据的智能化管理，有效降低了海洋观测系统的管理成本， 同时系统为海洋信息动态发布网站提供了更多的数据信息和资源。系统在国家海洋局闽 东海洋环境监测中心站试运行半年，稳定可靠，综合效益明显。现场应用表明，该系统 较好地完成了预期任务，具有较大的推广应用价值。 关键词：海洋环境监测：o r a c l e ：数据审核：数据备份；d e l p h i ：海洋数据报表 ad e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ed a t am a n a g e m e n ts y s t e mf o rm a r i n e e n v i r o n m e n tm o n i t o r i n g z h a oc a i y u n ( i n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f m ax i g e n g ，l e c t u r e rl il i g a n g a b s t r a c t f o rl e g i t i m a t e l y u t i l i z i n g m a r i n er e s o u r c e sa n d e f f e c t i v e l yp r o t e c t i n g m a r i n e e n v i r o n m e n t ，m a r i n ee n v i r o n m e n tm u s tb ec o n t i n u o u s l ya n da u t o m a t i c a l l yo b s e r v e d ，a n da l s o t h ed a t ao b s e r v e df r o mt h es i t eo fm a r i n en a t u r a le n v i r o n m e n ts h o u l db eq u i c k l ya n d e f f i c i e n t l ys t o r e d ，m a n a g e d ，a n a l y z e d ，p r o c e s s e da n d s h a r e d w i t hr e g a r d st ot h i s ，a c c o r d i n gt o t h ea c t u a ld e m a n dt om a r i n eo b s e r v a t i o nd a t am a n a g e m e n tf r o mm a n u a lt oc o m p u t e r i n t e l l i g e n to fd o m e s t i cm a r i n ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gj o bc u r r e n t l y ，as u i to fp r a c t i c a ld a t a m a n a g e m e n ts y s t e mi sd e s i g n e df o rm a r i n ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g m a i nc o n t e n t sa r ea s f o l l o w s t h r o u g ha n a l y z i n gt h ef e a t u r eo ft h em a r i n ed a t a , b a s e do nc o n s i d e r i n gt h ec a p a c i t y , s t a b i l i t ya n de x t e n s i b i l i t y o fd a t a b a s e ，o r a c l e10 9i ss e l e c t e d 嬲t h es y s t e m sd a t a b a s e p l a t f o r m i nv i e wo ft h ed i f f e r e n tu s a g e sa n da c q u i s i t i o nf r e q u e n c i e so ft h em o n i t o r i n g e l e m e n t s ，t h es t o r a g em o d e lo fo n es c h e m ap e ry e a ri sd e t e r m i n e d ，t h em o n i t o r i n gd a t aa r e a l s oa u d i t e da n dc o u n t e di nr e a l t i m e ，s t o r e da c c o r d i n gt ot h e i rs o r t ，a n dt h ei n d e x e sa r e c r e a t e do nt h et a b l e s ，s ot h a tt h eu s e r sc a na c c e s sm a r i n ed a t aq u i c k l y t h es t a t u so ff r o n t - e n d c o l l e c t o r si sm o n i t o r e da n dr e c o r d e di nr e a l t i m e ，w a r n i n gm e s s a g e sa r es e n ta u t o m a t i c a l l yt o r e l a t e dm a n a g e r sw h e na b n o r m a lc o n d i t i o no c c u r s i na d d i t i o n ，u s e r s ，t a b l e s p a c ea n dd a t a f i l e o f d a t a b a s ea l em a n a g e d i nw i n d o ws e r v e r2 0 0 3 ，d e l p h i 7 0i su t i l i z e df o rd e s i g n i n ga n dd e v e l o p i n gt h em o d u l e o fm a r i n ed a t ar e p o r t t h ec o n n e c t i o nb e t w e e na p p l i c a t i o np r o g r a ma n dt h ed a t a b a s eo ft h e c e n t r a l s t a t i o ni sc o m p l e t e du s i n ga c t i v e xd a t ao b j e c t s ( a d o ) am e t h o dw h i c hc o m b i n e s t h eu s eo fd e l p h ia n do f f i c es o f t w a r ea n du s e st h ec o m p o n e n to ft i m e ri nd e l p h ii s d e t e r m i n e dt om a k et h em a r i n ed a t ar e p o r ta n de d i ta u t o m a t i c a l l ya n dm a n a g ei n t e l l i g e n t l y , a n dt h eu p l o a ds c h e m ao fm a r i n ed a t ai sa l s oi m p r o v e do nt h eb a s i so ft h eo r i g i n a l t h et i m e l ya n da u t o m a t i c a l l yb a c k u po fr e a l t i m em a r i n ed a t ai sa c h i e v e db yt h em e t h o d o fo n - l i n ee x p o r ta n db a t c hp r o c e s s i n g t oac e r t a i ne x t e n t , i te n s u r e st h es e c u r i t yo fm a r i n e d a t a i nt h i ss y s t e m ，t h ei n t e l l i g e n tm a n a g e m e n to fm a r i n eo b s e r v i n gd a t ah a sb e e nr e a l i z e d ， t h em a n a g e m e n tc o s to fm a r i n eo b s e r v i n gs y s t e mh a sb e e nr e d u c e de f f e c t i v e l y ，m o r e i n f o r m a t i o na n dr e s o u r c e sh a v ea l s ob e e np r o v i d e df o rt h ed y n a m i c - p u b l i s h e dm a r i n e i n f o r m a t i o nw e b s i t e s of a r , t h i ss y s t e mh a sb e e np u ti n t ot e n t a t i v eo p e r a t i o nf o rh a l fay e a ri n m i n d o n gm a r i n ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gc e n t e ro ft h es t a t eo c e a n i ca d m i n i s t r a t i o n ， w h i c hr u n ss t a b l ya n dr e l i a b l ya n da c h i e v e sc o m p r e h e n s i v eb e n e f i t ss i g n i f i c a n t l y t h ef i e l d a p p l i c a t i o ni n d i c a t e st h es y s t e mc a nw e l lf u l f i l lt h ea n t i c i p a t e da s s i g n m e n t sa n dh a sag o o d p r o s p e c to fp r o m o t i o na n da p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：m a r i n ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g ；o r a c l e ；d a t aa u d i t i n g ；d a t ab a c k u p ；d e l p h i ； m a r i n ed a t ar e p o r t 1 1 1 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学雠文作者躲盔峰 帆驯口年乡月岁日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 日期：矽d 年乡月弓i t 日期：7 o lo 年6 月亏f i 中国括油大学( 华东) 硕士学位论文 1 1 课题背景及研究意义 第l 章绪论 海洋蕴藏着丰富的资源，在陆地资源日益枯竭的今天，海洋资源开发就显得尤为重 要，世界上许多国家在海洋资源管理上投入了越来越多的财力和物力。我国是一个海洋 大国，海域广阔，濒临渤海、黄海、东海和南海，海洋资源十分丰富，同时我国也是一 个人口大国，需要开发海洋资源来提供越来越多的食物、矿产和水资源，获取更多的海 底油气资源和其它海洋能源，维护和保障国家海洋权益。海洋科学对我国发展国民经济、 巩固国防安全、实现我们的海洋强国梦皆具有极其重要的意义。 近些年来，随着我国工业的快速发展，大量的工业热污染以及其他各种排入海域的 有毒物质使得海洋污染日益严重。陆源污染是海洋环境污染最主要的污染源，石油生产 也严重污染了海洋环境【1 】1 2 】。另外，海洋自然灾害也给人类带来了巨大的损失。综合最 近2 0 年的统计资料，我国由风暴潮、风暴巨浪、严重海冰、海雾及海上大风等海洋灾害 造成的直接经济损失每年约5 亿元，死亡5 0 0 人左右。经济损失中，以风暴潮在海岸附近 造成的损失最多，而人员死亡则主要是海上狂风恶浪所为。且就目前总的情况来看，海 洋灾害给世界各国带来的损失呈上升趋势。 所以在目前的海洋资源开发中，人们也面临着如何监测海洋环境变化、如何有效和 合理地开发海洋资源、如何及时预报和预防海洋灾害等一系列问题p j 。 以上这些问题的解决全都离不开海洋自然环境现场实测资料的采集和管理。近年 来，海洋监测项目不断拓展，监测范围、频率不断加大，监测技术水平不断提高，海洋 环境监测业务的数据资源正迅速丰富起来，然而与监测数据量迅速增加不相适应的是， 我国海洋环境监测业务体系中数据资源的开发利用和管理水平较低 4 1 。 我国目前有效运行的海洋观测系统一直处于全程人工管理的状态。有些部门对气 象、水文等观测系统也都没有完成观测系统的智能化管理，甚至有些海洋环境监测中心 站还在使用传统的纸质文件数据或离线数据人工管理的模式，这种相对滞后的数据管理 方式导致大量的监测数据不能实时地、重复地使用，不能为海洋环境预报或其他科研工 作提供实时数据，也降低了海洋观测数据的管理效率。 海洋环境资料的管理方式直接影响着资料管理和应用的效率。随着计算机应用技术 的发展，资料管理从纸质管理、文档管理发展到数据库管理。要充分发挥数据库在海洋 第1 章绪论 环境资料管理和应用中的优势，除了需要将海洋环境监测数据用数据库存储外，还需要 先进的、智能化的数据库管理软件平台【5 】。 在此背景下，研制海洋环境监测数据管理系统完全符合国家海洋开发战略部署和社 会发展的迫切需要。在闽东海洋环境监测中心站建设示范系统，实现海洋观测智能化。 该系统的研究与应用符合国家中长期科学和技术发展规划纲要( 2 0 0 6 - - 2 0 2 0 ) 中对发展海洋技术一海洋环境立体监测技术的要求。若该系统研发成功，将实现海洋环 境监测数据的智能化管理，有效降低海洋环境系统的管理成本，同时为海洋信息动态发 布网站和海洋环境预报提供稳定可靠的实时数据和资源。此系统不仅可在全国海洋观测 单位推广，而且可以推广到气象、水利、地质等部门使用。 1 2 课题的国内外研究现状 在海洋环境数据监控信息平台建设方面比较典型的有联合国等多家机构主持的国 际海洋监测g o o s 项目、美国海洋监测i o o s 项目以及东南大西洋沿海监测信息系统 ( s e a c 0 0 s ) 【6 l 。 联合国教科文组织政府间海洋学委员会建立了全球海洋监测系统g o o s ( g l o b a l o c e a no b s e r v i n gs y s t e m ) ，意在以现存的6 个全球系统( 世界天气观测网w w w 、全球联 合海洋服务系统i g o s s 、全球海平面观测系统g l o s s 、全球电讯系统g t s 、国际海洋学情 报和数据交流中, 心i o d e 、以及世界资料浮标协调组d b c p ) 为基础，建立一个全球海洋数 据采集、传输、处理、数值模拟和数据产品服务的综合业务系统1 7 j 。该系统为海洋预报 和研究、海洋资源的合理开发和保护、控制海洋污染、制定海洋和海岸带综合开发和整 治规划等提供长期和系统的资料。在系统设计上，实现探测和预测，建立一个综合、可 持续的监测系统，有效地将测量和数据管理与分析连接在一起，从而能更及时地获取数 据和传送环境信息 6 1 。g o o s 已成为联合国教科文组织政府问海洋学委员会当时和今后一 个相当长时期内的重点计划。 2 0 0 4 年，美国设立综合海洋观测系统( i o o s ) ，能够满足各部门对于海洋环境监测 的不同需求，利用船舶、卫星、浮标、雷达、岸站等监测手段，针对海洋大气、水质、 地质、沉积物( 底质) 、生态系统等不同介质，开展水文、气象、物理、化学、生物等 多要素监测。其中，i o o s 是一个首末端衔接的观测系统，具有以下功能：高效地连接观 测、数据通信和管理及数据分析和模拟等组成部分，形成首末端衔接的系统；提供众多 来源的多学科数据的迅速访问；为多个目标提供所需的数据、信息和相关服务；等等。 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 i o o s 的远景是建立一个完全综合的海洋观测系统【8 1 ，最大限度地获得数据和信息产品， 为决策提供依据，促进国家和世界的经济、社会以及环境的持续发展【6 j 。 欧洲国家研制了r o s e s ( r e a l t i m eo c e a ns e r v i c e sf o re n v i r o n m e n ta n d s e c u r i t y ) ：r o s e s 是一个综合的海洋环境资源信息平台，提供丰富的服务和数据产品， 它通过现场监测系统获取实时的海洋监测数据1 9 】。 以g i s 为基本框架开发的东南大西洋沿海监测信息系统s e a - c o o s ( t h es o u t h e a s t a t l a n t i cc o a s t a lo c e a no b s e r v i n gs y s t e m ) i o 】是一个空间信息和非空间信息集成的 区域性海洋环境监测集成信息系统，致力于监控和模拟可监测的海洋和气象要素变化， 系统具有数据采集，数据存储和恢复，数据处理和分析等功能。s e a - c o o s 在系统架构的 设计上依据i o o s 的数据管理规范并结合各海洋管理部门的需求，要求设计灵活，可扩展 性强。在它的数据管理框架下，国家系统与区域子系统间可以交换、共享和整合信息 6 1 。 国内也有很多学者对搭建符合我国国情的海洋监测信息系统做了很多工作，为我国 海洋监测的信息化和智能化管理作出了有益的探索。 2 0 0 1 年石绥祥等引入了w e b g i s 技术进行海洋信息共享，目前已经应用于国家海洋局 提供海洋信息共享服务。之后几年内，诸多学者对w e b g i s 技术在海洋信息共享和信息平 台搭建中的应用进行了更加深入的探讨和研究，也取得了一些成剽1 。 然而，科研、业务和用户之间缺乏不断的沟通和对话平台。目前我国有些海洋环境 监测中心站在海洋数据管理方面还存在着以下几种情况： ( 1 ) 基于文件的数据管理模式【1 2 】。基于文件的数据管理模式不仅缺乏数据实时 性，更不易实现海洋资料的共享。 ( 2 ) 管理人工化或半自动化。人工化或半自动化的数据管理模式在管理效率很 低，而且还需要大量的人力和物力。又由于管理人员的业务水平不同，生成的海洋资料 的质量也存在也一定程度上的差异，致使海洋资料无法达到一个统一的标准，不利于海 洋机构其他部门借用数据对其领域进行预报等工作。 科研部门开发的海洋环境监测数据库管理的先进技术不能及时地得到应用；业务经 费不足，业务难以进步；数据库管理产品没能得到应有的重视和应用。得不到技术支撑， 得不到用户的需求刺激和经费保障的情况下，智能化的数据管理系统难以协调发展。 由于我国在海洋环境监测技术方面起步也比较晚，比较落后【l3 1 ，而且我国的计算机 技术和通信技术也不如国外发达，导致我国在海洋环境监测信息管理和集成方面发展比 较缓慢，也比国外研究相对滞后。 3 第1 章绪论 1 3 课题研究的主要内容 基于上述的国内外海洋环境监测数据库管理系统的发展现状，以及我国海洋环境监 测系统的实际需求，本课题研究开发了一套智能化的实时监测数据管理系统。 本系统是在前端各台站所属的前端现场实时监测参数数据通过专线或无线c d m a 通 讯模块传输到中心站数据库后的基础上，开发的一套集数据审核、数据处理分析、数据 资料归档及上传、容灾备份和自动报警等功能为一体的数据管理系统，实时监测海洋环 境参数的变化，为海洋环境监测、预报提供实况数据，为防灾减灾发挥积极作用。 本文主要介绍系统开发设计过程中所涉及到的系统功能需求分析、各功能模块的设 计、开发模式设计和软硬件平台的选型与设计等几方面的工作。全文共分为五章，各章 内容如下： ( 1 ) 第一章介绍课题的背景和研究意义，以及国内外海洋环境监测数据管理系统 的发展现状。 ( 2 ) 第二章介绍海洋环境监测数据管理系统的总体设计及系统配置，并对海洋环 境监测数据库进行了选型。 ( 3 ) 第三章在选定o r a c l e1 0 9 作为中心站数据库平台的基础上，对数据存储表结 构进行了设计，并对简单的数据库维护如表空间管理、数据文件管理、用户安全等作了 设计。 ( 4 ) 第四章选用d e l p h i 作为报文报表应用程序的开发技术，在比较了各种数据报 表生成方法的基础上，对海洋数据报文报表模块的设计做了详细介绍。 ( 5 ) 第五章介绍了常用的数据备份方法，并针对实际情况设计了海洋环境监测数 据备份方案。 最后，对全文进行了总结，并对系统运行期间所出现的问题给予提出，以求后期改 进。 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第2 章海洋环境监测数据管理系统的设计 当前我国海洋环境观测系统虽然已全面实现了自动化观测、采集、传输，但是一直 处于全程人工管理的状态，气象、水文等观测系统也没有完成观测系统的智能化管理。 为此论文设计开发了一套测点可扩充的开放式的数据管理系统，实时在线管理海洋观测 岸站、离岸综合海洋观测平台、船舶气象测报等几类测点的前端采集器传输到中心站数 据库的海洋观测数据。下面首先从该系统的功能需求分析入手，对海洋环境监测数据管 理系统进行总体功能设计。 2 1系统功能需求分析及设计 本课题研究的数据管理系统是海洋台站多测点智能化实时监测系统研究与示范项 目的子系统，该项目是由国家海洋局温州海洋环境监测中心站承担的行业实用 技术的研究开发项目，先在局部试点示范，验收成功后将较大范围进行应用推广。 海洋台站多测点智能化实时监测系统设计最多可容纳1 2 0 套测点子系统，测点前 端的仪器设备配置直接利用国内外成熟的各要素观测的传感器，开发专用采集卡，采集、 存储、读取、加密、发送原始资料；系统采用专用加密软件对资料加密后发送，后台经 解密软件还原得到原始数据；中心上传数据资料在物理隔离专线的局域网上传送到中心 站主控机房的服务器，由服务器对传送的各要素观测值数据进行解密、审核、分析、判 断后进行统计、存储，再上传到更上一级服务器，并定时在本地服务器上进行数据归档 和制作报表操作。 海洋台站多测点智能实时监测系统整体构成和工作原理如图2 - 1 所示。 从图2 1 中可以看出海洋台站多测点智能实时监测系统主要由海洋观测数据采集和 海洋观测数据管理这两个子系统组成，本文重点研究的正是后者。 通过对海洋台站多测点智能实时监测系统的详细分析和对我国东南沿海的海洋环 境监测中心站的的实际情况的考察，海洋数据管理系统的功能需求如下：( 1 ) 中心站数 据库的维护；( 2 ) 数据管理系统的用户管理：( 3 ) 实时解密前端上传的数据、处理得出 目标资料，实时审核资料可信度、分类存档；( 4 ) 对分类存档的资料，按有关规定实时 分发上报有关部门；在规定的时间节点及时处理已存档资料，按规范要求制作报表和相 关电子文档：( 5 ) 对前端采集器的工作状况进行实时监控和记录，将数据异常时发出的 报警信息及时自动地发给相关管理人员：( 6 ) 定时自动备份存档资料及数据库数据。系 5 第2 章海洋环境监测数据管理系统的设计 统的功能结构如图2 2 所示。 此系统为开放式系统，具有站点和观测参数的可扩展性，可扩容管理1 0 0 1 2 0 个 不同测站；此系统是针对实际需求设计开发的，此系统具有很强的实用性和推广价值。 图2 - 1 海洋台站多测点智能实时监测系统整体构成和工作原理图 f i 9 2 1t h eo v e r a l lc o m p o s i t i o na n dp r i n c i p l ed i a g r a mo fm a r i n es t a t i o n si n t e l l i g e n tr e a l t i m e m o n i t o r i n gs y s t e m 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 图2 - 2 海洋中心站数据库管理系统功能框图 f i 9 2 - 2f u n c t i o nd i a g a mo fm a r i n ec e n t e rd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m 2 2 海洋环境监测数据库平台的选型 随着海洋环境监测技术的进步，海洋环境要监测的要素越来越多，数据类型也相应 增多，数据的存储量也会迅速增长，所以选择海洋环境监测数据库时，不仅要考虑海洋 数据的特点，还要充分考虑数据库的生命力、稳定性和可扩充性，以有助于海洋环境监 测行业的发展。 目前海洋环境监测数据管理系统常用的数据库主要有：m ss q ls e r v e r 、o r a c l e 、 d b 2 、m y s q l 等。下面简单介绍一下这几种数据库。 ( 1 ) s q l s e r v e r 2 0 0 0 s q l s e r v e r2 0 0 0 是由m i c r o s o f t 公司推出的m ss q ls e r v e 数据库管理系统。该版本 继承了以前版本优点的同时又增加了许多更先进的功能，具有使用方便、可伸缩性好、 与相关软件集成度高等优点，可跨越从运行m i c r o s o f tw i n d o w s9 8 的笔记本电脑到运行 m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0 的大型多处理器的服务器等多种平台使用。海洋环境监测和海 洋环境预报使用s q ls e r v e r2 0 0 0 作为后台数据库，可保证数据的安全性和数据库开发 的稳定性。如由国家海洋技术中心研发的目前已在我国东南沿海运行的海洋环境监测系 统大多是使用的s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库。 7 第2 章海洋环境监测数据管理系统的设计 ( 2 ) m y s q l m y s q l 是一种开放源代码的关系型数据库管理系统，m y s q l 数据库系统使 用s q l 语言进行数据库管理。由于m y s q l 是开放源代码的，因此任何人都可以 在g e n e r a lp u b l i cl i c e n s e 的许可下下载并根据个性化的需要对其进行修改。m y s q l 访问速度快，可靠性和适应性强。它使用系统核心提供的多线程机制提供完全的 多线程运行模式，提供了面向c 、c + + 、p e r l 、p h p 、j a v a 等编程语言的编程接口。 i n t e r n e t 上的中小型网站的开发中广泛采用m y s q l 和p h p 相结合，从而通常 选m y s q l 作为网站数据库。例如，气象数据管理网站就是采用m y s q l 和p h p 相 结合开发的。 ( 3 ) d b 2 i b m 公司研制的一种关系型数据库系统。d b 2 主要应用于大型应用系统，具有较好 的可伸缩性，可支持从大型机到单用户环境，应用于o s 2 、w i n d o w s 等平台下。d b 2 提供了高层次的数据利用性、完整性、安全性、可恢复性，以及小规模到大规模应用程 序的执行能力，具有与平台无关的基本功能和s q l 命令。d b 2 采用了数据分级技术， 能够使大型机数据很方便地下载到l a n 数据库服务器，使得客户机服务器用户和基于 l a n 的应用程序可以访问大型机数据，并使数据库本地化及远程连接透明化。它以拥 有一个非常完备的查询优化器而著称，其外部连接改善了查询性能，并支持多任务并行 查询。d b 2 具有很好的网络支持能力，每个子系统可以连接十几万个分布式用户，可同 时激活上千个活动线程，对大型分布式应用系统尤为适用。 ( 4 ) o r a c l e 数据库 随着计算机技术、特别是网络技术的迅速发展，数据库技术也取得了长足的发展， 对数据库的使用方式提出了不同的要求。除客户服务器( c s ) 系统结构外，还出现了 浏览器月艮务器( b s ) 结构的分布式数据库系统结构。o r a c l e 数据库就支持分布式数据 结构，它是一个客户服务器模式结构【1 4 】。在网络环境中，每个具有多用户处理能力的 硬件平台都可以作为服务器，多个服务器上的数据库对用户来讲是一个逻辑上的单一数 据库系统。 o r a c l e 在网络环境中使用s q l * n e t 、n e t 8 或n e t 8 i 等进行客户端与服务器、服务器 与服务器之间的通信。在分布式数据库中，各个服务器之间可以实现数据的实时、定时 复制。通过o r a c l e 的远程数据复制选件、触发器、快照等在多个不同的地域实现数据的 远程复制。 8 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 o r a c l e8 以前的版本都是关系数据库管理系统( r d b m s ) ，随着o r a c l e8 的发布， o r a c l e 被视为一种对象关系数据库管理系统( o r d b m s ) ，对于o r a c l e1 0 9 来说，情况 更是如此。o r d b m s 不仅遵循关系模型，而且对其进行了扩充，从而能够支持更新的 对象关系数据库模型【1 5 】。 o r a c l e 数据库的建设和应用在海洋环境监测中应用比较广泛，尤其是海洋数据的存 储和以o r a c l e 数据库作为后台的应用程序的开发方面应用非常普遍。它关系到前台客户 对数据库的应用的质量、安全性和速度，特别是以数据库和网络相结合开发的w e b 应 用都需要后台数据库的大力支持。 以下是这几种数据库各种性能的比较，见表2 1 。 表2 - 1 几种数据库性能的比较 t a b l e 2 - 1p e r f o r m a n c ec o m p a r i s o no fs e v e r a ld a t a b a s e s 容量规模开放性可伸缩性及安全性客户端支持及 并行性应用模式 s q l 中小型只能在并行实施和共没有获得任何安c s 结构，只支持 s e r v e r w i n d o w s 上存模型并不成全证书w i n d o w s 客户，可以用 2 0 0 0运行熟，伸缩性有限a d o ，d a o ，o l e d b ， o d b c 连接 d b 2 大中型 能在所有主 具有很好的并获得最高认证级跨平台，多层结构， 流平台上运行性 别的i s o 标准认支持o d b c i d b c 等 行证客户 m y 小规模能在多种平高效的并行性提供多种编程接口 s q l台上运行能 o r a c l e大中型 能在所有主高可用性和高获得最高认证级多层次网络计算。支 流平台上运伸缩性别的i s o 标准认持多种工业标准，可 行 证 以用o d b c ，j d b c ， o c i 等网络客户连接 对海洋环境数据库来说，着重在资料的管理与应用的侧重点分析，运行效率和存储 空间的需求分析，数据库的稳定性、扩展性和安全性分析，以及数据库属性分析等嘲。 由于海洋环境监测要素复杂，数据类型多样，且监测是实时不间断的、采集频率很高， 采集到的需存储的数据量非常大，并且还需要长期存储，所以本文选用o r a c l el o g 这个 大型的分布式网络数据库作为此系统中心站服务器的数据库平台。 2 3 系统配置 在设计了系统功能和选定了o r a c l e1 0 9 作为海洋环境监测数据管理系统的数据库平 台后，就要对系统的开发做前期的准备工作，例如系统的运行环境的软硬件的配置及安 装等。 9 第2 章海洋环境监测数据管理系统的设计 2 3 1 系统运行环境 ( 1 ) 硬件网络环境： 前端传感器：市场上成熟的专用传感器，如s c a - s s l ( 自动化水文观测仪) 和 0 x c s s l ( 自动化气象观测仪) 等： 前端采集器：自主研发： 中心站服务器：联想万全r 3 5 0 。 ( 2 ) 软件环境 服务器系统：w i l l d o w ss e r v e r2 0 0 3 企业版； 数据库管理系统：o r a c l e1 0 9 企业版( o r a c l e1 0 91 0 2 0 1 o ) ： 数据引擎：a d o 数据连接引擎。 w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 是目前微软推出的使用最广泛的服务器操作系统。相对 应w i n d o w s2 0 0 0 此版本做了很多改进，特别是改进了脚本和命令行工具。 w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 有多种版本：w e b 版、标准版、企业版和数据中心版， 每种都适合不同的商业需求。w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3w e b 版用于构建和存放w e b 应 用程序、网页和x m lw e bs e r v i c e s ；w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 标准版销售目标是中小 型企业，支持文件和打印机共享，提供安全的i n t e r n e t 连接，允许集中的应用程序 部署；w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 企业版支持高性能服务器，并且可以群集服务器，以 便处理更大的负荷：w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 数据中心版针对要求最高级别的可伸缩 性、可用性和可靠性的大型企业或国家机构等而设计的，它是最强大的服务器操 作系统。 由于海洋环境监测数据管理系统是海洋环境监测中心站对其所属的台站采集的海 洋数据的管理和处理系统，并要求在中心站服务器对各台站发布海洋信息，而w i n d o w s s e r v e r2 0 0 3 企业版正是针对大中型企业设计的，并推荐运行某些应用程序的服务器应该 使用的操作系统，这些应用程序包括：联网、消息传递、清单和顾客服务系统、数据库、 电子商务w e b 站点以及文件和打印服务器。而且w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 企业版提供高度 的可靠性和性能，可在最新硬件上使用，它同时有3 2 位版本和6 4 位版本，从而保证了 最佳的灵活性和可伸缩性。 综上所述，从海洋环境监测数据管理系统的需求和w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 企业版的 特性优点考虑，中心站服务器操作系统采用w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 企业版。 数据库管理系统的选型已在本章第2 节中进行了详细的描述，本文采用的是o r a c l e l o 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 0 9 企业版( o r a c l e1 0 91 0 2 0 1 0 ) ，接下来将详细介绍数据库的安装及配置工作；a d o 数据连接引擎将在第四章中详细介绍。 2 3 2o r a c l e1 0 9 数据库及其客户端的安装与配置 为了在计算机上安装o r a c l e1 0 9 数据库软件，需要保证满足所有的必备条件。因为 o r a c l e 可以在许多平台上运行，需要配置其他各种软件以保证其能够正确的运作。此外 还需配置平台专用环境设置与必备条件。 在安装o r a c l el o g 数据库之前，检查以下事项： ( 1 ) 以管理员组成员的身份登陆要安装o r a c l e1 0 9 数据库的计算机。 ( 2 ) 检查是否符合硬件需求，如表2 2 所示。表2 2 中列出了绝大多数o r a c l e 平 台的最小与推荐需求【1 5 】。 表2 2o r a c l el o g 数据库的最小需求与推荐需求 t a b l e 2 - 2m i n i m u mr e q u i r e m e n ta n dr e c o m m e n d e dr e q u i r e m e n to fo r a c l e1 0 9d a t a b a s e 系统需求最小需求推荐需求 随机存取存储器( r a m ) 5 1 2 m 【bl g b 交换页面文件空间 l g b r a m 大小的两倍 临时空间( t m p 或t e m p ) 4 0 0 m bl g b 磁盘空间1 5 g b 用于o r a c l e 软件1 5 g b 用于o r a c l e 软件 1 5 g b 用于启动数据库1 5 g b 用于启动数据库 操作系统与版本与o r a c l e 文档中指定的相同与o r a c l e 文档中指定的相同 ( 3 ) 检查是否符合软件需求。 经过以上检查并满足其要求后，下面开始安装o r a c l e1 0 9 数据库。 o r a c l eu n i v e r s a li n s t a l l e r ( o r a c l e 通用安装工具，简写为o u i ) 为o r a c l e 安装软件， 在w i n d o w s 系统中，运行光盘根目录下的s e t u p e x e 就可以启动它了。 为了使o r a c l e 在安装完成之后能够正常工作，还需要为o r a c l e 用户配置一系列环 境变量。在w i n d o w s 环境下，安装o r a c l e 软件时创建的注册表条目会自动完成环境变 量设置。 在安装过程中只要设定o r a c l e1 0 9 的软件安装主目录和路径，以及数据库的s i d 、 用户名和口令即可一步步完成。 在安装完成后，要查看o r a c l e 系统。在w i n d o w s 操作系统环境下，o r a c l e 数据库 服务器是以系统服务的方式运行的，可以选择【控制面板】i 【管理工具】i 【服务】命 令，打开“服务窗口，在系统“服务 窗口中，所以的o r a c l e 服务名称都是以“o r a c l e 开头。其中主要的o r a c l e 服务包括如下几种： 第2 章海洋环境监测数据管理系统的设计 ( 1 ) o r a c l e t n s l i s t e n e r 监听程序服务。 ( 2 ) o r a c l e isql*plus ( 3 ) o r a c l e s e r v i c e o r a c l e 数据库实例服务，它是o r a c l e 数据库的主要服务。 其中， 为o r a c l e 的主目录；s i d 为创建的数据库实例的 标识。通过w i n d o w s 操作系统的“服务窗口，可以看到o r a c l e 数据库服务软件是否 正确地安装并启动运行。 在安装完成之后，若要数据库中的时间数据显示成需要的格式，例