（水工结构工程专业论文）基于NET框架的灌区管理信息系统开发与应用.pdf

广西大掌硕士掌位论文基于n e t 框架的灌区管理信息系瑚：开发与应用 基于n e t 框架的灌区管理信息系统开发与应用 摘要 大型灌区在农业生产中发挥着极为重要的作用，要实现农业的 现代化就必须实现灌区的现代化。因此，研制开发灌区管理信息系 统，是推动我国灌区管理工作现代化和规范化的重要措施。旨在实 现灌区信息的采集、处理、加工、存储、传输、反馈的一体化和自 动化。 本文结合广西壮族自治区贺州龟石灌区的实际情况，利用信息 开发技术设计出龟石灌区管理信息系统。首先，本文在考查了灌区 管理和信息化建设的基础上，分析了建设灌区管理信息系统的可行 性和重要性；其次，对本文所要构建的灌区管理信息系统进行系统 分析，并根据系统分析得出的逻辑模型在一定的设计原则下进行系 统的总体设计和详细设计；然后，采用多种技术相结合的开发方式 实现目标系统；最后，对系统的运行条件和特点性能作简单介绍， 并提出了系统今后的改进思路。 本文设计的灌区管理信息系统主要是由以下六个模块组成：灌 区概况子模块、数据库管理子模块、查询子模块、统计分析子模块、 系统设置子模块、系统帮助子模块。采用s 0 ls e r v e r2 0 0 0 作为数 据库后台和m i c r o s o f tv is u a ib a s i c n e t 前台开发技术。系统的 开发将传统开发方法和现代设计思想相结合，既利用了结构化的分 析方法，同时也利用了面向对象设计技术，充分利用了第三方组件 提供的特殊功能实现系统目标，使所开发的系统具有操作简易，稳 定性好，可维护性高等特点。 关键词：灌区管理信息系统面向对象n e t 框架数据库 二里查竺竺查兰苎兰查苎三：堕竺竺竺苎垦竺竺皇墨竺茎兰兰塑 t h ed e v e l o p m e n ta n d a p p l i c a t i o no f i r r i g a t i o nd i s t r i c tm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m b a s eo n n e tf r a m e w o r k a b s t r a c t t h e l a 唱e s c a l ei r r i g a t i o n d i s t r i c t p i a y s a ni m p o r t a n tm l ei n a g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n ，w h i c hr e a l i z e st 1 em o d e m i z a t i o no fa g r i c u l t u r e m u s tr e a l i z et h em o d e m i z a t i o no ft l e i r r i g a t i o nd i s t r i c t t h e r e f o r e ， d e v e 】o po fm a n a g e m e n ti n f o n t l a t i o ns y s t e mf o ri r r i g a t i o nd i s 仃i c ti s i m p o r t a n tm e a s u r ew h i c hp r o m o t e si r r i g a t i o nd i s t r i c to fo u rc o u n t r y w i 山m o d e m i z e da 1 1 ds t a j l d a r d i z e dm a n a g e m e n t a i ma tr e a l i z i n gm e c o l l e c t i o n ，p r o c e s s i n g ，s t o r e s ，t r a n s m i t s ，f e e d b a c k so fm ei n f o m a t i o no f i r r i g a t i o nd i s t r i c ta n da u t o m i z i n g a c c o r d i n gt ot h er e a l j t yo fg u i s h ii r r i g a t i o nd i s t r i c to fg u a n g x i p r o v i n c e ，m a k i n gu s eo ft h ei n f o r m a t i o nd e v e l o p m e n tt e c h n i q u ei t d e s i g n s g u i s h i i 玎i g a t i o n d i s t r i c t m a n a g e m e n ti n f o r n l a t i o ns y s t e m f i r s t l y ，b a s eo nt h ei n v e s t i g a t i o no fi r r i g a t i o nd i s t r i c tm a n a g e m e n ta 1 1 d i n f o m a t i o nc o n s t r u c t i o n ，i ta n a l y z e dt h ep o s s i b i l i 哆a n di m p o r t a n c eo f e s t a b l i s h i n gi 谢g a t i o n d i s t r i c t m a n a g e m e n t i n f o 蛐a t i o n s y s t e m s e c o n d l y ， i t s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e s t 1 1 e m a n a g e m e n ti n f o m “o n s y s t e m a n da c c o r d i n gt om es y s t e ma n a l y s i se l i c i tl o g i cm o d e l ，u n d e r q e r t a i nd e s i g i lp r i n c i p l e ，i tu i l d e r t a l ( et o t a ld e s i g na f l dd e t a i l e dd e s i g l l i n t h en e x t ，i ta d o p t i n gv a r i o u sm em e t h o do fd e v e l o p m e m l a t t e c h n i q u e c o m b i n e t o g e t l l e r r e a l i z e s s y s t e m a t i ct a 唱e t f i n a l l y ， t h i s p a p e r i n t r o d u c e s 山er u r u l i n gs t a l l d a r da j l dp 哪) e n yb r j e 如a 1 1 dp u tf o n v a r d t 1 1 ej m p r o v i n gn a j no f t 1 1 0 u g h tf o rt 1 1 es y s t e mi nm e 血t u r e t h em a n a g e m e n ti n f o 肌a t i o ns y s t e mi s p r i m a r i i yc o n s i s t e do ft 1 1 e f o l i o w i n gs i xm o i d s ：m ei r r i g a t i o nd i s t r i c to v e i e wm o l d t h ed a t a b a s e m a j l a g e m e n tm o l d ，i n q u i 可m o l d ，t h es t a t i s t i c sa j l da n a l y z em o l d t 1 1 e s y s t e me s t a b l i s h m e n tm o l d ，t h es y s t e m h e l pm o l d i tu t i l i z e ss o l s e r v e r2 0 0 0a st h ed a t a b a s eb a c k s t a g ea n dm i c r o s o nv j s u a lb a s j c n e t a st 1 1 e d e v e l 叩i 力gt e c h n i q u e t h es y s t e md e v e l o p m e n tc o m b i n e dt h e t r a d i t i o n a ld e v e j o p m e n tm e t h o dt o g e t l e rw i t ht 1 1 et i l o u g h t so fm o d e m d e s l g n i tu s e sn o to n i yt h es t l l l c t u m ls y s t e ma n a l y s e sm e t h o db u ta l s o t h eo b j e c to r i e n t a lm e t h o d i t u t i l i z em es p e c i a l 如n c t i o nw h i c hi s p r o v i d e d 矗o mt h et 1 1 i r dp a r t yp m v i d e ra n dm a k et l l e s v s t e mt ob e c h a r a c t e r i s t i c sw me a s i l yo p e r a t e d ，g o o d s t a b j l j 哆a 1 1 dc a l le a s i l yb e s a f e g u a r de t c k e yw o r d s ：确g a t i o nd i s 仃i c t ；m a n a g e m e n ti n f o m a t i o n s y s t e m ； o b j e c to r i e n t e d ；n e t 行a m e w o r k ：d a t a b a s e 广西大学硕士掌位论文 基于n e l 、框架的灌区管理信息系筑开复与苴u 科 第一章概述 第一节研究的背景及意义 目前，我国已建成大中型灌区5 6 0 0 多处，全国有效灌溉面积发展到o 5 7 亿h m 2 。在大中型灌区中，设计灌溉面积在3 0 万h m 2 以上的大型灌区共有4 0 2 处，总规划灌溉面积2 8 8 亿h m 2 ，约占全国有效灌溉面积的3 5 。灌溉农业是 我国农业和农村经济发展的基础。大型灌区不仅是我国农业生产和农村经济发 展的主力军，而且在整个国民经济和社会发展中具有举足轻重的战略地位。大 型灌区是我国粮食安全的重要保障。全国4 0 2 处大型灌区生产了占全国总产量 2 2 的粮食，农业生产总值占全国农业总产值的1 3 。大型灌区还担负着向城 镇生活和工矿企业供水的任务，受益人口2 亿多。由于大部分大型灌区都具有 较为完善的水源系统，输配水系统和调节系统，大型灌区在我国水资源的区域 和流域配置中发挥着极其重要的作用。此外，大型灌区还在改善生态环境、涵 养水源、净化空气、抑制水土流失、减轻风沙威胁等方面起着巨大的作用。 过去几十年，我国灌溉事业发展迅速，取得了举世瞩目的成就，发挥了巨 大的经济、社会和生态环境效益。但是，约2 3 的灌溉设施建于2 0 世纪5 0 7 0 年代，受当时社会经济发展水平、物力和财力的条件限制，许多灌区长期存 在的重建设轻管理的指导思想，以及缺乏法制保障、不科学的管理体制和运行 机制，造成灌区功能和性质模糊，资产权属不清，管理体制不顺，维护责任不 落实，水费入不敷出，维修养护不及时，设施老化破损，超期服役，带病运行； 管理粗放，用水效率和效益不高，人为加剧了灌溉用水的供需矛盾。 大型灌区面临的问题是管理能力的建设与提高相对滞后。目前灌区管理及 行业管理大量资料和信息仍然以传统的手工作业为主，既无法实现对各类资料 信息的有效管理、维护，也无法做到信息共享。这不仅影响到灌区管理水平的 提高，而且各级水利行业主管部门也难以作到及时、准确和全面了解掌握灌区 及行业发展的状况及变化趋势。 广西大掌硕士掌位论文基于n e l 框架的灌区管理信息系统开袅与应用 随着信息技术的迅猛发展，如何抓住数字化、网络化与信息化建设带来的 发展机遇，加快大型灌区信息化建设，加强大型灌区及行业管理能力建设，提 高管理水平，向管理要效益已成为当前今后灌区管理的一项十分重要的紧迫的 任务。 水利信息化是水利现代化的基础和重要标志。灌区信息化建设是提高灌区 现代化管理水平、提高管理效率、降低管理成本的重要手段，是灌区今后建设 和发展的重要内容，在促进灌区水费制度改革、减轻农民负担、促进灌区职能 转变等方面起到积极的推动作用。灌区信息化就是充分利用现代信息技术，深 入开发和广泛利用灌区管理的信息资源，包括信息的采集，传输存储和处理等， 大大提高信息采集和加工的准确性以及传输的时效性，做出及时、准确的反馈 和预测，为灌区管理部门提供科学的决策依据，提升灌区管理的效能以促进灌 区实现科学管理和高效管理。 第二节灌区信息化建设的国内外现状 一、国外灌区信息化建设的现状 西方发达国家水利信息化建设起步早，注重将高新技术与传统的农业技术 相结合，完善程度高，现代科技及时用于水利事业发挥效益，软件的标准化和 通用程度也比较高，以利于提高节水技术及产品的高科技含量。从整体上看， 农业节水技术日益走向精准化和可控化，并从传统的单一重视节水技术逐步转 到重视灌溉用水管理在节水农业中的巨大作用，满足对灌溉系统管理的灵活、 准确、快捷的要求。发达国家灌溉水管理日益朝着信息化、高效化发展，这种 先进的灌溉水管理流程为“信息采集一分析加工一指导实践一信息反馈”，即 主要由水信息管理中心、用水信息采集传输系统、用水数据库、灌溉用水管理、 灌溉渠系自动化紧迫等系统组成。它们普遍把计算机技术、自动控制技术、信 息技术、系统工程技术、地理信息系统等应用于水管理，实现集信息采集一处 理一决策一信息反馈一监控为一体的调度系统，以实现水资源的合理配置和灌 溉系统的优化调度。主要表现在以下几个方面。1 ： ( 1 ) 灌区基础数据的采集、整理和存储 2 广西大掌硕士掌位论文基于n e t 框架的灌区管理信息系筑开裳与应用 西方发达国家十分注意基础数据的收集和整理。灌区管理部门对灌区基础 数据比较重视，灌区渠系、闸门、水文测站、用水户等的数据一般都由计算机 管理，存储在文件或数据库中。 ( 2 ) 灌溉系统的自动化程度 对于滴灌、管灌等灌溉系统，国外的自动化程度总的来说比较高。例如， 以色列的灌溉农田都采用了喷、滴灌等现代灌溉技术和自动控制技术，灌溉水 平均利用率达以9 0 ：美国垦务局将自动控制技术应用于灌区配水调度，将配 水效率由8 0 提高到9 6 。1 。但对于渠道灌溉的灌区而言，灌溉系统的自动化 程度也不是很高。主要原因是一般的自动化闸门造价过高，且在野外恶劣环境 下的可靠性没有得到很好的解决。美国垦务局等单位曾搞过渠系自动化的试 点，主要是通过建立自动闸门等自动控制设备进行水量的分配，以此提高灌溉 系统的自动化程度，但并没有全部展开。美国加州大学灌溉培训与研究中心曾 在美国的部分灌区试验过不需要电子和动力的水力自动闸门，造价比较低，效 果还不错。 ( 3 ) 灌区灌溉管理用软件系统等的标准化和通用程度 发达国家在灌区灌溉管理所需要的软件标准化和通用程度方面做的比较 好，开发了一批用于灌区灌溉管理的通用软件。 国际粮农组织( f a o ) 组织开发的c r o p w a t 系统可以帮助农业气象学家、 农艺学家和灌溉工程师制定灌溉计划，提交灌区规划。该软件有一个庞大的气 象数据库c l i m w a t 。c l i m l v a t 是国际粮农组织为配合c r o p w a t 使用而专门开发 的数据库，它包含了由1 4 4 个国家3 2 6 2 个气象站收集而来的气象资料。 同时，国际粮农组织为了推进灌溉计划的管理开发了灌溉计划管理信息系 统( s i m i s ，s c h e m ei r r i g a t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，该系统 是一个通用的、模块化的系统，具有适用性好、多语言( 英、法、西等) 和简 单易用的特点。该系统除了处理有关水的问题以外，还覆盖了日常管理活动的 所有主要方面，如控制维护、结算水费和其他相关的任务。 澳大利亚对灌区灌溉管理也十分重视，澳大利亚农业产量研究机构 ( a p s r u ) 研究开发了a p s i m 系统，该系统通过一系列互相独立的模块( 如生 物模块、环境模块、管理模块等) 来表现被模拟的灌溉系统，这些模块之间通 广西大掌硕士掌位论文基于n e t 框架的灌区管理信息系统开裳与应用 过一个通讯框架( 也称为引擎) 进行连接。 美国佛罗里达大学针对佛罗里达州的农业特点开发了a f s i r s 系统，用户 可以使用该系统，根据作物类型、土壤情况、灌溉系统、生长季节、气候条件 和管理方式等诸多变量，估计出对象区域的灌溉需水量。该系统收集了佛罗里 达州9 个气象观测站的长期观测资料，比较全面的反映了佛罗里达州的气象条 件，在佛罗里达州得到了广泛的应用。 二、我国灌区信息化建设与管理的现状 目前，我国灌区的灌溉管理水平和信息化程度，从总体上讲还处于比较低 的水平。主要表现在以下几个方面。1 ： ( 1 ) 灌区信息采集点少、手段落后 有关调查资料显示，大型灌区平均0 3 7 万h m 2 有一个水位、流量观测点， 单位测点控制渠道长度9 4 k m 。靠如此稀少的观测设施，根本无法对用水户的用 水量进行实时监控。其他的观测项目如水质，土壤墒情和地下水，作物长势等 更少。同时，观测手段也相对落后，现在灌区大部分仍是采用简单的、经验的 方法进行观测，测量精度较低。 由于不能及时准确获得水流的各项特征指标和灌区灌溉管理所需的其他 信息，使得用水调度大多凭经验进行，多数灌区不能动态制定用水计划，无法 适应水情，作物种植结构等的变化情况，不可避免地造成一些无效放水。 ( 2 ) 灌区传输手段比较单一、落后 我国水利信息公共网还未在全国范围内实现共享，某些地区通信手段仍较 为落后。中国互联网普及率只有4 ，互联网建设的落后严重制约着我国水利 信息化建设。 目前，大多数灌区的信息传输手段限于传输模拟信号的电话线，监测的水 情，墒情和作物长势等信息只能人工通过电话或整编后的纸媒介进行传输，时 效性差，难以满足实时调水的需求。 ( 3 ) 灌区管理人员信息化意识和技术水平也需提高 部分灌区也尝试进行信息化方面的建设，但由于灌区管理人员信息化技术 水平差，使得建成的信息系统使用难、管理维护更难，无法充分发挥已建系统 的作用，更有新老系统共同运行，不仅没有减轻反而加重了灌区工作人员的负 4 基于n e t 框架的期【区管理信息系统开裳与应用 担。时间久了，已建系统逐渐老化、落后，人们也对信息化的效益产生了怀疑， 系统无法进行更新改造，逐渐淘汰，灌区管理又恢复到原来的状况。 一项新技术的推广应用，必须伴随人们观念的改变和对新技术的掌握。灌 区要实现信息化，也必须从提高灌区管理人员的信息化意识和技术水平入手， 使得灌区有信息化的迫切要求，并能够很好的使用信息化系统，对信息化系统 能够进行必要的管理和维护。只有这样，刁能推动信息化建设；也只有这样， 才能使得信息化建设落在实处，对实际工作发挥其应有的作用。 ( 4 ) 重硬件，轻软件 在具体工作中还有只重视硬件投入，不重视软件开发的倾向。这不但使得 硬件不能充分发挥效力，系统的操作维护困难，而且资料的整理分析等后续工 作还需要手工操作，没有真正减轻工作量。 ( 5 ) 灌区信息化建设没有一个统一的规划，信息的共享性差 由于灌区信息化建设长期以来没有一个统一的规划和标准，各灌区自己搞 自己的，各自为政、各自封闭，使得灌区之间的信息难以共享，也难以与其他 相关系统实现联网，共享信息。同时，各灌区重复开发、重复建设现象严重， 造成很大的浪费。 此外，我国目前所开发出的信息化软件大多存在着通用程度不高、性能单 一的问题。由于水利信息化软件的开发刚刚起步，并且软件研发公司之间存在 技术垄断，开发出的软件无法保证通用性。 ( 6 ) 我国灌区信息化的产品处于试验研究阶段，没有真正形成产品 多年来，我国在灌区信息化研究方面已做了不少工作，但一直处于研究试 验阶段，没有真正形成产品。例如关于灌区自动化研究，在技术上可能存在缺 陷，稳定性、耐用性差，一旦出现问题，除当时参加研发的人员以外，其他技 术人员较难解决。往往是研发人员在的时候，系统运行良好，当研发人员离去 以后，技术力量较强的灌区尚可勉强维持，而技术力量较弱的灌区，则容易陷 入停滞状态。 ( 7 ) 灌区信息系统的综合集成能力差 灌区信息化系统在设计和建设时，雨量采集、灌溉需水分析、水资源监控、 供水调控、水费收缴、内部管理、决策咨询等系统各自独立，无法满足日常管 广西大掌硕士掌位论文 慕于n e t 框架的灌区管理信息系航开裳与应用 理工作的要求。其结果使得硬件资源利用率低，维护费用增加，投入高。而目 前水价较低，灌区管理单位经济实力弱，实行自动化往往得不偿失。 但我国也有一些灌区信息化建设搞得很好，发挥了很大的作用。 ( 1 ) 1 9 9 8 年，山西夹马口灌区与西安沃泰公司合作开发了“夹马口灌区 节水灌溉信息管理系统”，此系统包括1 6 个一级模块，分别是： 泵站管理、测流站管理、干渠管理、支斗渠管理、实验站管理、水票管理、 人员管理、财务管理、工程设备管理、通信网络管理、公安水政管理、农户管 理、办公网络管理、综合管理、系统管理、政策管理。这些功能涵盖了夹马口 灌区的所有水管理工作。各模块间既相互独立，又可实现共享。目前央马口灌 区计算机网络分为管理局机关、灌区业务、泵站业务、各乡镇及农户查询共5 块，形成了灌区范围内的局域网，使5 0 万亩灌区达到水生产“车间化”、水销 售“超市化”的管理。 在这个系统中，农户管理十分重要。灌区为3 7 个农户都分别建立档案。 包括作物种植、用水量、用水时间、浇地次数、水费收缴、斗管费等情况。为 实现“规范服务公开化”提供了硬件支撑。通过这个系统，很好地解决了原来 水费收取中存在的暗箱操作，达到用多少水，交多少钱的目的j “。 ( 2 ) 甘肃景泰川电力提灌灌区的信息化建设主要是围绕泵站工程的运行 管理和自动监控展开的，同时也为提高灌区用水管理水平服务。主要工作包括： 泵站计算机监控系统、水量计量系统、闸门自动控制系统，灌区用水管理信息 决策系统、办公自动化系统等。 其中，提灌工程泵站机组计算机监控系统1 9 8 8 年开始研制开发，1 9 9 6 年 l o 月陆续安装调试，目前二期总干渠十三级泵站及南干渠一泵站共1 4 个梯级 泵站、1 4 1 台机组、1 0 0 k m 长的总干渠上的泵站计算机监控系统已投入运行。 实现了对2 0 0 4 个模拟量信号的采集处理，2 1 6 6 点开关量的监测，1 4 1 台机组 的远程控制、部分闸门启闭和水量调节。调度中心配以计算机喷涂的大型调度 模拟屏，实时监视总干渠沿线各泵站和分水口的运行状况。 景电工程局从1 9 9 8 年开始在二期总干一至六支渠进行闸门自动控制方面 的研究与试验，2 0 0 0 年又引进美国闸控设备分别对二期南北干分水闸口、一期 北干口实施了远端集中监控，实现了按闸门开度控制和下游目标水位控制的方 6 广西大掌硕士掌位论文基于n e t 框架的灌区管理信息系兢开裳与应用 式实时调节泵站前池水位和支渠口流量。目前该设备运行平稳，提高了干、支 渠运行响应能力，做到了及时准确地调节干、支口流量，为灌区全面实施闸门 自动化监控积累了经验，也为无电源地区实施闸门远程控制提供了有效的途 径。 结合灌区实际，按照灌区不同的需水情况和工程供水能力，为了及时快捷 地制定灌区及各级渠道的用、配水计划，统计各级渠道灌溉进度、水的利用率 和各用水户用水与水费情况，对用水计划进行必要的调整，开发研制了灌区用 水管理信息决策系统。此系统以w i n d o w s9 5 ，9 8 及n t 为操作平台，包括渠系 及用户信息建立、用水计划制定、用水统计、水费管理、灌溉进度、数据传递、 信息查询等功能”1 。 此外，薛延刚也对景电灌区信息化建设进行了一定的研究。提出了开发先 进实用的集信息采集、优化调度与监控为一体的灌区管理系统信息化建设总体 目标，并基于w 曲+ g i s 技术研究开发了现代化信息化管理系统，第一次在水 利领域开发应用了新型非p l c 、功能先进的分层、分布、分散式结构，集保护、 测量、控制于一体的泵站计算机综合自动化及优化调度系统“。 ( 3 ) 山东位山灌区早在2 0 世纪8 0 年代就建立起灌区管理的计算机软件 系统，开发研制了配水调度模型，处于当时的先进水平。但是，随着黄河来水 形势不断恶化，人民群众的用水需求和灌区能提供来水及管理状况之间的矛盾 更为尖锐，对灌区管理所应用的手段不断提出更高的要求：一方向要反映农业 用水户的实际需要即农田实际用水量，为灌区从各个方面有效利用水资源提供 决策依据；，另一方面要将现条件下可提供用作农业用水的水资源的总体状况， 及时反馈到用水户那里，为用户及时安排农业生产，实现作物的高效益提供可 靠、及时的信息。 2 0 0 2 年，山东位山灌区被列入全国大型灌区信息化试点，开始了新一轮信 息化建设。规划的信息化系统包括：信息采集系统、综合数据库专业应用系统、 渠系自动化系统、调度中心、调度分中心，通信及计算机网络系统。建设分为 两个阶段，到2 0 0 5 年为近期规划水平年，2 0 1 0 年为远期规划水平年”1 。 ( 4 ) 广西青狮潭灌区的信息化建设是在水利部“9 4 8 ”项目实施后加快进 行的。1 9 9 6 年，在青狮潭灌区实施水利部“9 4 8 ”项目“灌溉节水增产自动监 基于n e t 框架的灌区管理信息系统开裳，应用 测系统”，引进了国外先进技术和设备，建设灌区信息采集系统、通信系统、 灌区数据库管理系统及灌溉管理决策支持系统等。 其中，灌溉决策支持系统由清华大学开发，利用硬件设备监测得到渠系水 情信息，气象信息，田间信息等，进行水稻需水量计算，对灌区的灌溉用水进 行科学的预报和决策。 ( 5 ) 甘肃金塔河灌区也研制了灌区管理信息系统。 此软件系统主控部分用w i n d o w s3 o 开发，分为三大部分。第一部分为金 塔河灌区水文、气象方面的原始数据库的建立、延续和操作，以及灌区基本情 况的图文演示。第二部分为南营水库的优化调度，包括水库优化调度的确定性 模型和随机性模型，水库防洪调度等的研究。第三部分为灌区用水、配水的计 算机管理。程序的全部功能由一横条形主菜单及各下拉式子菜单组成：提供位 图显示功能；其数据库采用d b a s ei i 数据库文件的结构o “。 ( 6 ) 文献 4 1 根据江苏淮安洪金灌区的现状，研制开发了洪金灌区管理 信息系统。该系统利用g i s 的空问信息管理和分析的功能，将已成熟的图形技 术与数据库技术揉合在一起，建立了具有可视化的灌区管理信息系统。系统采 用w i n d o w s 操作系统，以关系型数据库软件s u a lf o x p m7 0 作为系统开发平 台，开发出数据维护、查询、数据分析统计、打印报表、系统维护和系统帮助 六大功能模块；系统还利用地理信息系统( g i s ) 工具软件m a p i n f o 公司提供 的m 印x 控件，将g i s 功能模块嵌入开发工具v f p7 0 系统中，实现了地理信 息系统的查询功能。 ( 7 ) 文献 4 2 中结合山东陡山灌区的实际情况，建立了灌溉用水信息管 理系统。其中，利用v b 数据库技术开发了灌溉用水决策支持系统( 1 w a d s s ) 用于指导灌区用水管理，可以实现调度人员心中有数，避免人为的盲动和随意 性：可以缩短灌水周期确保农作物适时适量得到灌溉。 ( 8 ) 文献 4 3 则针对于北方地区开发了非充分灌溉管理信息系统。该系 统采用v i s u a lb a s i c6 o 开发语言，应用了所有v b 工具箱的常用控件开发了节 水宣传、数据查询和灌区量水子系统。提供了作物需水量计算，灌水定额计算， 以作物水分生产函数模型为基础，建立了针对非充分灌溉的优化灌溉制度。 ( 9 ) 此外，近两年来，一些新的信息技术也逐渐应用于灌区管理信息系 广西大掌硕士掌位论文 基于n e t 框架的灌区管理信息系兢开裳与应用 统的开发与研制当中。如文献 4 4 中讨论了预测技术在都江堰灌区管理信息系 统中的应用，以及流量计算在供水管理子系统中的实现。该文献详细分析了预 测子系统作为一个与其他子系统紧密联系，但又独立的子系统，如何在技术上 实现无缝连接。 在信息技术迅猛发展的今天，特别是互联网的普及，使得管理信息系统的 传统的开发方法和理念正面临着新技术发展的挑战。现代管理信息系统的建设 越来越向模块化、智能化和管理科学化方向发展；其开发趋向于网络化、构件 化、智能化和面向对象的系统实现技术。这使得管理信息系统的开发技术融合 了i t 领域的最新成果而日趋先进，网络化的系统开发技术变得势不可挡。 第三节灌区管理信息系统概述 信息系统是一个人造系统，由人、计算机软硬件和数据资源组成，其目的 是及时、正确地收集、加工、存储、传递和提供决策所需的信息，以实现对各 项活动的管理、调节和控制。信息系统一般包括信息处理系统和信息传递系统。 从技术的角度来看，管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， m i s ) ，是为了解决面临的各种问题而为管理人员和决策者提供计算机硬件、系 统软件、数据库、通信、人员和应用程序的集合。包括以下几个基本概念“： ( 1 ) m i s 的对象就是信息。信息是经过加工的对决策者有价值的数据。信 息的主要特征是来源分散，数量庞大。信息来源于生产第一线、社会环境、市 场以及行政管理等部门。信息具有时间性。 ( 2 ) 系统是由相互联系、相互作用的若干要素按一定的规则组成并具有 一定功能的整体。系统由输入、处理、输出、反馈、控制等五个基本要素组成。 ( 3 ) 管理信息由信息的采集、传递、储存、加工、维护和使用等五个方 面组成。 灌区管理信息系统是一个为灌溉水利服务的，集水雨情信息、水利工程信 息、运行控制、水资源配置与调度、行政事务管理于一体的、完整的、复杂的 管理信息系统，旨在实现灌区信息的采集、处理、加工、存储、传输、反馈的 一体化和自动化。灌溉管理是灌区管理信息系统的基础和中心内容，合理灌溉、 广西大掌硕士掌位论文 基于n e t 框架的灌区管理信息系统开裳与应用 科学用水、提高灌溉效益的一切措施均取决于准确、可靠、及时的灌溉用水管 理信息。 开发应用功能齐全、界面友好的管理信息系统软件是灌区管理现代化发展 的必然趋势，是实现灌区计划用水、规范管理和农田节水灌溉的重要手段之一。 灌区管理信息系统的建立不仅为灌区管理部门提供科学的决策依据，还将提高 灌区管理的效率和水平。 1 0 广西大掌硕士掌位论文 基于n e t 框架的灌区管理信息系统开裳与应用 第一节功能需求 第二章用户需求分析 灌区管理信息系统是一类规模较大的软件系统。对其进行需求分析的重点 是调查、收集和分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整 性要求。 灌区的管理工作客观上是由一些存在着一定独立性的具体管理业务组成 的。灌区管理信息系统模块结构化的客观基础是灌区管理信息系统的功能具有 可划分性。在进行灌区管理信息系统的功能模块结构化设计时，必须对灌区的 管理业务做全面的研究分析。对灌区的各项管理业务进行分门别类，把灌区的 整体管理业务划分成一系列有较高独立性的子业务，以便在此基础上设计出独 立性强的模块体系“。 在对灌区管理工作进行分析的基础上，灌区管理信息系统大致分为以下几 个功能： ( 1 ) 信息接收 信息接收负责对所有的信息采集与存储，确保信息可靠性。接收的数据包 括水库、灌区水雨情数据、供水信息数据、实时运行数据、作物生长数据、工 情数据、水环境数据等；并以一定的方式组织与存储，数据库可采用历史数据 库、实时数据库、模型数据库的方式进行组织，以保证数据的高效运行和信息 快速查询，实时数据进入实时数据库后一定时间，进行设定的存储规则，精选 必要的数据存入历史数据库，历史数据库在设定的周期进行数据备份与保存。 数据采集方式有自动采集和人工录入两种方式，一般正常情况下由设备自 动采集进入数据库，在设备检修或出现故障时改用手工录入，对没有设置自动 采集设备的参数要靠人工输入，自动采集设备将在后续建设中安装。 ( 2 ) 信息查询 信息查询负责对灌区基本情况数据库( 灌区现状基本情况及自然概况、灌 广西大掌硕士掌位论文基于n e t 框架的灌区管理信息系瑚：开冀与应用 区土地利用情况、灌区水资源情况及灌区工程管理现状) ，行政管理情况( 管 理人员、通知与公告) ，工程管理情况( 灌溉渠道系统、排水沟道系统、骨干 建筑物) 和资料库( 法规条例、行业规范标准、上级部门规定、灌区规章制度) 等的查询。根据实际需要，分模糊查询和组合查询两种。模糊查询是指通过输 入的关键字进行查询，其中输入型查询是针对被选对象较多设计的，选择型查 询则是针对被选对象较少的情况：组合查询是根据查询对象的已知情况进行查 询。 ( 3 ) 信息维护 信息维护主要是实现对数据的增加、删除、修改、备份、导入与导出等功 能，以保证信息的正确性和时效性。为了方便用户维护数据，用户可通过查询 功能，查询出需要维护的数据，再进行数据修改和删除。信息维护有灌区内部 信息的维护和外部信息的维护。内部信息的维护可以直接在内部网络中应用程 序自动维护，而对于外部信息，有的需要人工的维护和更新。 ( 4 ) 统计分析 对灌排系统及骨干建筑物等数据进行分类分析、统计，且将分析统计结果 以图形( 饼式图、曲线图或柱状图) 和表格形式显示。统计结果可以打印输出。 ( 5 ) 打印功能 对各项查询结果、分析统计结果进行打印预览和打印。 第二节数据需求 按照信息在灌区灌溉用水管理、工程维护管理、日常行政事务管理中的作 用，可将灌区的基本信息分为以下几类”1 。 ( 1 ) 灌区基本数据 灌区基本数据指那些用来描述灌区基本情况，信息更新周期比较长的资 料。如又可以划分为灌排系统、用水户系统和灌区管理系统三方面的基本数据。 ( 2 ) 灌区实时数据 灌区实时数据指那些在灌区运行过程中，为了用水管理和设施管理等方面 的需要而监测得到的实时数据，包括灌区气象数据、实时水情( 包括水源水情、 基于n e t 框架的灌区管理信息系统开冀号应用 渠道水情、闸坝水情、田间水情、土壤墒情及地下水位监测数据、水质) 、作 物生长状况、实时工险情等。 ( 3 ) 灌区多媒体数据 灌区多媒体数据包括为灌区管理所需的不同种类的数字视频、数字音频等 数据。 ( 4 ) 灌区超文本数据 灌区超文本数据包括为表现、展示灌区管理运行现状的各种超文本数据， 如与灌区管理有关的法律法规、业务规范规程规定、灌区主要工程的调度规则 和调度方案、灌区通报简报等新闻发布内容以及有关的经验总结等数据。 ( 5 ) 灌区空间基础数据 灌区空间基础数据指与灌区空间数据有关的基础地图类数据。灌区所有的 数据几乎都具有空间信息的属性，但不是所有这些数据都是空间基础数据，只 有当有较多其他的空间信息需要依赖某一空间数据定义时，该空间数据刁被称 为空间基础数据。这类数据包括航空航天遥感图、灌区基础电子地图和各种专 题地图等。 第三节性能需求 本文以广西贺州地区龟石灌区为例，进行性能需求分析。 1 硬件环境 ( 1 ) 中心站服务器( 最低配罨) 处理器：双c p ui n t e l p e n t i u 旧i x e o n9 3 3 洲z 内存：5 1 2 m bd d r 硬盘空间：双硬盘热插拔硬盘s c s i 接口7 2 g br a i d 卡 网卡：1 0 m 1 0 0 m 自适应 ( 2 ) 工作站计算机和视频工作站计算机 处理器：i n t e l p e n t i u i f l 回43 g h z 内存：2 5 6 m bd d r 硬盘空间：8 0 g b 7 2 0 0 r p m 广西大掌硕士掌位论文基于n e t 框架的灌区管理信息系统开裳与应用 网卡：1 0 m 1 0 0 m 自适应 2 软件环境 操作系统：m i c r o s o f t w i n d o w s x pp r o f e s s i o n a l 简体中文版 数据库：s q ls e r v e r2 0 0 0 企业版 广西大掌硬士掌位论文基于n i t 框架的罐区管理信息最统开裳与应用 第三章灌区管理信息系统总体设计 第一节灌区管理信息系统设计思想 第一小节系统设计目标 结合全国灌区的现状与特点，根据全国水利信息化规划纲要所确定的 目标，充分利用现代计算机网络、g i s 、数据库等先进的信息管理技术，按照 “统一规则，标准先行，各负其责，平台共用，资源共享，以点带面，分步建 设”的思路，逐步建立起与全国灌区相适应的，以先进的信息技术为依托的管 理体系，使灌区的数据管理能够利用计算机这一现代化工具进行规范化处理： 使上级部门能对上报数据进行快速、便捷、规范地统计汇总及查询排序：同时 也为全国大型灌区计算机联网管理的实施做出第一步工作。 灌区管理信息系统包括灌区综合数据库及信息处理子系统，灌区地理信息 ( g i s ) 子系统，灌溉用水决策支持子系统。其中第一部分为本文研究内容。 第二小节系统设计原则 灌区管理信息系统设计必须满足设计目标中的要求，建立起经济合理，资 源优化的系统设计方案。其设计开发应遵循以下原则。 ( 1 ) 坚持实用性原则 开发系统要面向问题，要能够最大限度地满足实际工作要求，是每个信息 在建设过程中所必须考虑的一种系统性能。灌区管理信息系统应能满足灌区管 理部门进行水资源预测和决策、制定水资源规划以及进行管理等要求。为提高 系统实用性应考虑如下几个方面： 系统总体设计要充分考虑用户当前各业务层次、各环节管理中数据处理的 便利性和可行性，把满足用户业务管理作为第一要素考虑。 基于n e t 框架的灌区管理信息系兢开裳与应用 采取总体设计，分步实施的技术方案，在总体设计的前提下，系统实施中 可首先进行业务处理层及管理中的低层管理，稳步向中高层管理及全面自动化 过渡，这样做可以使系统始终与用户的实际需求紧密连在一起，不但增加了系 统的实用性，而且可以使系统建设保持良好的连贯性。 全部人机操作设计均应充分考虑不同用户的实际需要。用户接口及界面设 计将充分考虑人体结构特征及视觉特征进行优化设计，界面尽可能美观大方， 操作简便实用。 ( 2 ) 坚持先进性原则 充分利用现代信息技术，并尽可能采用先进的、成熟的技术和高起点的主 流技术，引进和开发先进、成熟且性能稳定的硬件平台，构筑起良好的体系结 构、系统界面、信息处理方法、系统运行机制；使系统具有良好的适应性，较 好的先进性和较长的周期性。 ( 3 ) 坚持开放性、可扩充性和兼容性原则 以操作简单、方便灵活、界面优良、风格统一、易于扩充为系统开发原则， 使传统的文本信息与数字信息、空间信息有机结合起来，使决策方案以多媒体 方式直观生动地展现出来，以达到智能化和易学易用的目的。同时，系统要便 于移植、推广和二次开发，采用模块化的结构，并预留扩充的接口，保证系统 的开放性和可扩充性，为系统的技术更新、功能升级留有余地。 保证系统的兼容性，充分利用国家的信息公共设施和相关行业的信息资 源，以公用信息平台为依托，发挥已有水利信息基础设旖的作用，实行优势互 补，资源共享，使各系统形成有机结合的整体。 ( 4 ) 坚持安全性原则 加强系统安全建设，从系统安全性、数据安全性，网络传输安全性等多方 面来保障信息系统长期稳定可靠运行。应采用操作权限控制、密码控制、系统 日志监督、数据更新严格凭证；设置多级安全管理体制和数据备份恢复机制 等多种手段防止系统数据被窃取和篡改，保证系统的安全。 ( 5 ) 坚持统筹兼顾的原则 注意处理好新( 新系统) 与旧( 旧系统) 、内( 自身力量) 与外( 外部力 量) 、点( 局部) 与面( 整体) 、软( 软件) 与硬( 硬件) 的关系，做到各方面 6 广西大掌硕士掌位论文 基于n e t 框架的灌区管理信息系统开发与应用 有机结合、平衡发展，要重视公用信息平台的建设，认真处理好各系统之间的 关系。 第二节系统的总体结构设计 第一小节系统的工作流程 根据系统分析，得到现行的操作流程，在与用户反复研究协商之后，首先 得到目标系统，即灌区管理信息系统的工作流程，其处理流程如图3 1 所示。 针对其处理流程，现具体描述如下： ( 1 ) 用户登录系统：用户选择用户名或注册新的用户进行登录，用户信 息写入数据库，进入系统。 ( 2 ) 对子数据库进行操作：当用户正确登录系统之后，就可以根据需要 选择自己所要进行操作的子数据库，然后对其中的数据进行一系列操作，如查 询、修改、增删或查询系统帮助等。 ( 3 ) 保存结果：用户操作结束后，系统会提示用户对以上的修改结果进 行保存。 ( 4 ) 打印：将修改结果保存后，用户可将自己需要的数据打印出来。 ( 5 ) 返回：返回到重新选择子数据库的操作步骤此时用户可选择另一个 所要操作的子数据库，再重新进行( 2 ) 至( 5 ) 步骤的操作。 ( 6 ) 退出：在( 5 ) 返回之后，也可以选择退出操作，