地下水资源监测系统实施方案

地下水资源监测系统实施方案

目录

1综述................................................................2

1.1实施方案的建设背景................................................2

1.2项目的建设地点....................................................2

13实施方案的建设原则................................................2

1.4实施方案的建设内容................................................3

1.5实施方案的建设标准和依据.........................................3

2实施方案的需求分析..................................................6

2.1实施方案的功能需求................................................6

2.2实施方案的信息量指标.............................................6

3实施方案的配置设计.................................................11

3.1实施方案的总体构架...............................................11

3.2信息资源规划和数据库设计........................................12

3.3应用支撑系统的配置设计..........................................22

3.4数据处理和存储系统设计..........................................34

3.5终端系统与接口设计..............................................39

3.6计算机网络的配置与要求..........................................41

4项目建设与运行管理.................................................46

4.1系统运行管理维护机构............................................46

4.2项目施工管理制度................................................46

5系统使用维护人员的配置与培训......................................48

5.1人员培训计划.....................................................48

6项目投资概算.......................................................51

6.1投资预算编制说明.................................................51

6.2系统投资预算表...................................................53

1综述

1.1实施方案的建设背景

随着人口的增长和社会经济的快速发展，对水资源的需求量也大幅

度增长。近30年来，我国地下水的开采量以每年25亿立方米的速度递

增，全国有400个城市开采地下水，40%的耕地部分或全部依靠地下水进

行灌溉，地下水的供给量已经占到了全国总供水量的20队北方缺水地

区占到了52%,在华北和西北城市供水中占到了72%和66乐有些城市基

本上是依靠地下水来满足对水资源的需求。

地下水是水资源重要的组成部分，虽属可再生资源，但地下水更新

和自净非常缓慢，一旦被污染，所造成的环境与生态破坏，往往长时间

难以逆转。目前中国90新勺城市地下水遭受污染，已呈现由点向面扩展

的趋势。而我国地下水污染治理技术与工程应层刚刚起步，因此，加强

对地下水的监控和相应技术的开发成为一种迫切需要。

1.2项目的建设地点

XX城依水而建，因水而兴，无论它的物质文明还是精神文明，都与

水息息相关。XX的自然景观和人文遗产都离不开水。青衣山由于麻浩河

的开凿而被分解为凌云、乌尤、马鞍三山。有了麻浩河，才有〃绿影一堆

漂不去〃。波光云影，鸥鸟飞翔，〃两三渔火疑星落，千百帆福戴月收〃。

〃山水XX〃,“水〃是XX不可或缺的城市符号，爱XX,就要爱护XX的水资源。

随着城市化进程与工业的发展,XX市对地下水的需求量也大幅增大,

为了保证地下水质不受污染、地下水量不过分采取，维持整个水的储量

平衡和不受污染，实时掌握地下水位、水质尤为重要。

1.3实施方案的建设原则

项目建设遵循以下原则：

实用性：满足水资源监测管理系统的功能需求，并能够产生积极

的效果。

先进性：采用成熟可靠的前沿技术，顺应技术发展的主流方向，确

保系统整体技术先进，

整体性：注重整体规划，确保系统各个环节指标协调一致。

经济性：追求最佳性能/价格比，充分利用已建、在建和后续建设的

信息化系统成果，避免重复建设。

可扩展性和兼容性：保障系统在其生命周期内能够与其主流技术兼

容，系统功能可扩充，并能够在不同档次、不同规模的平台上运行。

可靠性：确保系统整体运行稳定、安全、可靠。

1.4实施方案的建设内容

1）项目建设的目标是：

运用先进的信息采集传输技术、水质检测技术、计算机信息系统集

成技术，实现对项目地区的地下水的水位、水质等信息的自动、连续、

实时地在线监测，为水环境的保护与决策提供科学的依据。

2）项目建设的规模是：

系统建设规模为1123134元人民币。

3）项目建设的内容是：

（1）水资源监测中心站1个（包括：中心站机房计算机局域网、水

资源监测系统数据接L攵处理软件、水资源监测系统中心站机房及值班室

的配套设备）。

（2）地下水监测点2个（从地下水系的上游选取1个监测点、下游

选取1个监测点；实现地下水水位、水质常规五参数的在线实时监测）。

1.5实施方案的建设标准和依据

本项目建设的标准包括:

1）《中华人民共和国水法》（1988年颁布,2002年修改）;

2）《中华人民共和国环境保护法》（1989年颁布）；

3）《中华人民共和国水污染防治法》（1984年颁布，2008年修改）；

4）《中华人民共和国可再生能源法》（2006年颁布）；

5）《取水许可和水资源费征收管理条例》（中华人民共和国国务院笫460

号令）

6）《水资源费征收使用管理办法》（财政部、发改委、水利部［2008］79

号文）；

7）《中华人民共和国可再生能源产业发展指导目录》（发改委2005年制

订）：

8）《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》（财政部2006年颁布）；

9）《关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》（国土资发［2008］249

号）；

10）《取水许可管理办法》（水利部第34号令）；

11）《建设项目水资源论证管理办法》（水利部、国家计委［2002］第15

号令）；

12）《XX省〈中华人民共和国水法〉实施办法》（xx省政府第99号令，2005

年）；

13）《xx省人民政府关于加强节能工作的决定》（川府发［2007］8号）；

14）《xx省建设项目水资源论证报告书编制要求（试行）》（xx省水利厅川

水函（2004）100号）；

15）《关于全面推进节水型社会建设的意见》（川府发［2011］39号）。

16）《关于调整水资源费征收标准的通知》（川办函（2005）110号）；

17）《XX省城市供水管理条例》（2000年颁布,2011年修正）;

18）《成都市水资源管理条例》（1992年6月实施）；

19）《成都市地下水资源管理办法》（2007年9月实施）；

20）《成都市节约用水管理条例》（2009年1月实施）；

21）《国务院关于实行最严格水资源管理制度》（国发[2012]3号）；

22）《XX省人民政府关于全面推进节水型社会建设的意见》（川府发[2011]

39号）；

23）《XX省取水许可和水资源费征收管理办法》（省政府258号令，2012

年8月1日实施）；

24）《XX省建设项目水资源论证报告书编制要求（试行）》（xx省水

利厅川函（2004年）100号）

25）《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/Z322-2005）;

26）《xx省地源热泵系统工程技术实施细则》（DB51/5067-2010）；

27）《水文调查规范》（SL196-97）；

28）《水资源评价导则》（SL/T322-1999）；

29）《供水水文地质勘查规范》（GB/T50027-2001）；

30）《当前国家鼓励发展的节水设备（产品）目录（第一批）》（公告2001

年第5号）；

31）《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）；

32）《浅层地热能勘:杳评价规范》（DZ/T0225-2009）；

33）《环境影响评价技术导则》（HJ/T2.1-2.3-93、2.4-1890）；

34）《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）；

35）《居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）；

36）《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；

37)《注水试验规程》(YS5214-2000)；

38)《地下水资源勘察规范》(SL454-2010)；

39)《水资源监控设备基本技术条件》(SL426-2008)；

40)《水资源实时监控系统建设技术导则》(SL349-2006)；

41)《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)；

42)《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)

43)《PH水质自动分析仪技术要求》(HJ/T96-2003)

44)《电导率水质自动分析仪技术要求》(HJ/T97-2003)

45)《浊度水质自动分析仪技术要求》(HJ/T98-2003)

46)《溶解氧(D0)水质自动分析仪技术要求》(HJ/T99-2003)

47)《氨氮水质自动分析仪技术要求》(HJ/T101-2003)

2实施方案的需求分析

2.1实施方案的功能需求

1)业务功能：实现水位检测、水质检测、检测数据自动上传上位机、

实时数据超阈值报警、数据处理整编入库、数据高级应用。

2)业务流程：地下水资源监测项目的核定一一监测点的建设一一监

测点验收投运一一监测数据(水位、水质)上传。

3)业务处理量：2个地下水位采集处监测管理。

2.2实施方案的信息量指标

2.2.1系统数据处理量的分析

现场机数据处理任务包括通信协议解析、传感器数据采集标定、报

警条件判断、历史数据存储查询和工况监视管理等，地下水资源监测系

统采集周期一般设为5分钟，通过高效的程序设计，一般处理能力为

8MIPS的MCU均能在20秒内完成20路传感器的巡测和数据处理存储，

应答上位机历史数据召测的时间一般小于10秒C

上位机数据处理任务包括以下内容：

1）接收解码存储来自监测点现场机的监测数据；

2）对接收到的水情水质数据和工况数据进行监视预警；

3）指定时间内最大，最小，平均，折算，累计；

4）查询统计，图形图表的生成显示和打印；

5）正常运行网络操作系统、数据库管理系统和WEB服务器软件等应

用软件.

其中最后一项与应用软件的功能和开发运行方式有很大关系，并随

时有修改扩充的可能，对上位机处理能力有较高要求，方案设计中由专

用服务器充当。

2.2.2系统数据存储量的分析

现场机的存储量需求与历史数据库的构成、监测指标数、存储周期、

要求最长存储时间有关，如要求现场机最多可监测30个理化指标（实际

只测五参数，这里按30个理化指标计算，是为了增加存储容量的充分冗

余度），每小时带时标存储一次数据，存储时间1年以上；则容量应大于：

30X4X8760x1MB

考虑时间戳、标志和报警数据等的存储，现场机历史数据存储器应

大于1.2MBo

上位机数据存储量与监测范围（现场机数量），监测频次（现场机存

储上传周期）有关，设现场机上传周期为60分钟，现设计现场机总数为

6台，考虑到扩展性按20台计算，每台现场机可采样的理化指标项数为

30项；则每项数据（8字节）加时间戳（8字节）和设备标识（14字节）、

测站编号（8字节）后占用：

8+8+14+8=38字节

污染物超限和设备故障等报警数据按15%估算；

上位机招测产生的数据按15%估算；

则每小时数据库入库数据量约为：

（20X30X38）XI.3=29.64KB

上位机存一年历史数据需存储量：29.64KBX8760~0.26GB

真实的存储量需求还与具体的数据库管理系统的实现有关。如果

再考虑来自信息监测中心站的数据，一年历史数据可能会大于1GB.

2.2.3系统数据传输量的分析

项目的信息传输包括以下两类：（1）上位机与现场机（监测站）之

间的信息传输（通过CPRS,GSM,PSTN等）；（2）计算机之间通过TCP/IP

进行的信息传输，例如数据接收机与通信服务器之间，数据库服务器与

客户端之间的通信；B/S结构中WEB服务潜与浏览器之间的信息传输；

C/S结构中服务器与客户端之间的通信。

上位机与现场机之间的数据传输量与监测范围（现场机数量）和监

测频次成正比关系，其主要部分是现场机的自动上传，外加不定期出现

的远程参数设置和数据召测操作。如果采用《HJ/T212-2005污染源在线

自动监测系统数据传输标准》作为应用层协议进行通信，上传数据通讯

包结构如下：

包头（2）+数据段长度（4）+数据段+CRC校验（4）+包尾

(2)

数据段构成如下:

请求编号（20）+系统编号（5）+命令编号（7）+设备标识（14）

+密码（6）+总包号（4）+包号（4）+数据

可算出每次传输由协议附加的字节数为73字节；

由于数据区采用的结构形式为“字段名二字段值”的格式，”字段名

二"和‘，'分隔符号平均长度约6个字符。

如每台现场机采集30个理化指标，平均每个指标长度为5字符，

则每次传输的数据包长度约为：（6+5）X30+73=403字节

如采用GPRS方式上报，中心站接收全部监测站数据总量约为：403

X20七8KB

GPRS传输速率按30kbps计算，20各监测站的数据传输时间小于1

分钟。

信息监测中心站采用2M带宽接入网络TNTERNETo

2.2.4系统采集与共享的信息量的分析

系统需要采集的信息分为实时信息、基础信息两类。

实时信息是指水位、水量、水温、水质等实时监测信息。基础信息

指水工程、地理信息、整编后的水文及水资源信息、社会经济等基础信

息。

监测点要求支持如下实时信息的采集：水位、供排水量等水情信息

及PH值、水温、电导率、溶解氧等水质信息以及信道质量、蓄电池电压

等工情信息。

如每个监测站采集20路水情水质信息，每项信息平均占用4字节,

考虑系统今后扩展的可能，按100个监测站计算，则系统每采集周期（假

设平均为60分钟，各遥测站/监测项可能不同）采集的信息量为：

20X20X4=1.6KB；

系统中存在一些在目前技术条件下无法做到自动采集或采用自动采

集方式成本过高的信息项，主要是一些水质监测项，如氨氮、硝酸盐氮、

亚硝酸盐氮、挥发性酚、总氧化物、氟化物、碎、汞、镉、六价铭、铁、

镒、大肠菌群等参数，拟通过现场采样、实验室测定分析；采用人工方

式完成。

除自动采集设备采集的数据以外，系统中还存在一些通过人工方式录入

的数据，系统共享的信息量为自动采集量加人工录入的数据量，若人

工录入数据量按100条/小时计算，共享信息量为：1.6KB+100X4

=2KBo

2.2.5系统存储与备份的信息量的分析

按一年1G计算，采用160G硬盘（RAID）,完全能存储10年以内的

历史数据。

2.2.6系统处理与展示的信息量的分析

系统需要的处理能力指标应为：中心站服务器为DELL机架2950

服务器,CPU为两颗四核Xeon54052.0GHz处理器，内存2GB全缓冲。

2.2.7系统存储能力的需求总量

监测点：1MB/年、一存储周期1小时，30采样参数

中心站数据库服务器：2G/年、一20个监测站，存储周期小于1

小时。

3实施方案的配置设计

3.1实施方案的总体构架

地下水水资源监测信息系统包括以下部分：信息采集传输系统、计

算机网络系统和监控中心。其中：

信息采集传输系统，包括监测点、GSM/GPRS网络、中心站数据接收

机等信息采集与传输部分，采集的信息包括水位等水资源信息及PH值、

水温、电导率、TDS、溶解氧等水质信息以及信道质量、蓄电池电压等工

情信息。信息传输包括通信方式选择、路由组织和信息质量控制等内容。

计算机网络系统，包括局域网和广域网，涉及监控中心、相关业务

部门的计算机网络互联，实现信息共享。

监控中心，包括支撑系统运行的硬件、软件环境，是系统监控信息

的最终汇集、数据交换共享、辅助决策和指挥调度的中心。以及支撑系

统运行的平台。

3.2信息资源规划和数据库设计

3.2.1地下水资源监测系统的通信组网设计

1)各类监测点数据的传输路径、入网节点、网络路由

地下水信息中心通过路由器接入Internet,并在Internet上具有

固定1P地址，数据接收工作站接收数据的TCP/UDP端口映射到路由器的

某个固定端口上。各监测点配置的GSM/GPRS通信设备通过GPRS网络接

入Internet,与该路由器端Fl建立连接，与数据接收工作站进行数据通

信，自动上传数据并接收召测命令。数据接收工作站负责监测站点的认

证和连接链路的维持,此方式为监测站点与中心站之间通信的主信道。

地下水水资源企业信息中心的数据接收工作站同时连接一部GSM通

信设备，当Internet连接出现问题时可临时以SMS短信方式直接与监测

站点进行通信。各监测站在通过GPRS网络与中心站通信失败时会自动转

入SMS方式工作，并自动定期检测尝试主信道的恢复情况。

2)系统中心站的通信网关的配置

路由器主要性能指标：

(1)、处理器：RISC新一代处理器(400MHz)：

(2)、转发性能：180Kpps；

(3)、固定以太网路由端口：2个百兆接口；

(4)、固定以太网交换端口：8个百兆以太网接口；

(5)、模块插槽：2个SIC插槽；

(6)、ESM插槽:1；

(7)、USB：1：

(8)、AUX：1；

(9)、配置口:1；

(10)、硬件加密：支持;

(11)、内存(缺省/最大)：256M/384M(SDRAM)；

(12)、CF：256M/1G；

(13)、最大功耗：54W；

(14)、电源(AC)：输入额定范围：100〜240V50/60HZ；

(15)、环境温度：0〜40℃；

(16)、环境相对湿度：5-90%(不结露)。

交换机主要性能指标：

(1)固定端口：24个10/100Base-TX自适应端口；2个Combo口；

(2)管理端口：1个Console口；

(3)交换容量；所有端口支持线速转发5.2OGbit/s；

(4)包转发率：3.72Mpps；

(5)VLAN；最多支持4K个符合IEEE802.1Q标准的VLAN；支持基

于端口的vlan；

(6)VLAN接口：支持一个VLAN虚接口；

(7)GVRP：支持；

(8)广播风暴抑制：支持基于端口带宽百分比的广播风暴抑制；

(9)组播：IGMPvl/v2/v3Snooping；MVR；256个二层组播表项;

(10)端口汇聚：支持LACP；支持手动端口汇聚；支持最多三个聚

合组；每个聚合组支持8个端口；

(11)MAC地址表：支持地址自学习；符合IEEE802.1D标准；最多

支持8K个MAC地址；支持1K个静态MAC地址；支持添加动态/静态单

播MAC地址、多播MAC地址和黑洞MAC地址；

(12)管理：支持命令行接口(CLI)配置；支持Telnet远程配置;

支持通过Console口配置；支持SNMP(SimpleNetworkManagement

Protocol)；支持RMON(RemoteMonitoring)1,2,3,9组MIB；支持

H3CQuidView网管系统；支持WEB网管；支持系统日志；支持分级告警；

(13)电源：采用交流输入：额定电压范围：100V-240VAC：50/60HZ；

最大电压范围:90V〜264VAC；47Hz〜63Hz；

整机最大功耗：14W；工作环境温度：0℃〜45℃。

GSM/GPRS通信终端，其主要性能指标如下：

频段：900/1800MHZ

发射功率：2W(GSM900M1IZClass4)1W(GSM1800MIIzClass1)

最高DTE速率：115200bps；工作电压：7.5V-24V；

待机功耗：3mA；工作功耗：＜20mA；

数据传输标准：RS-232C；工作温度：-20℃〜55℃；

工作湿度：^95%RH(40℃)；可靠性：MTBF225000H；

支持功能：GPRS,短信双向收发且最大长度70个汉字或160个

ASCII字符'掉电工作模式'可控电源开关\射频模块监测电路自动复位'

看门狗和应用层的双层外部复位\RS232c串口控制信号复位

3)系统通信组网拓扑图

网络结构拓扑图

I口;。二1

<.SM<；PKS

地下水采集地下水采集

监测点监测点

GSM/GPRS通信M络

«•、"C.PHs

工作

站

3.2.2地下水资源监测系统数据库的配置设计

系统数据库包括实时数据库、基础数据库、模型库、方法库和知识

库。实时数据库、基础数据库、模型库的设计应符合“统一规划、统一

标准、统一设计、数据共亨”原则”

3.2.2.1数据库的物理与逻辑结构

1）系统数据库的物理结构如下图所示:

TT

客户归

机

处数据埠《含历史数据）处依据库（含历史数据）

制

+COKVDCOMCOM/DCOMCOKVDCOM

中间届

政范标准

中心规范数据库

水贯源竹印应用系统;：工情管理系统:......

应用层

1）系统数据库的逻辑结构

系统数据库的逻辑结构是在客户端与数据库之间加入了一个“中间

层”，也叫组件层。这里所说的三层体系，不是指物理上的三层，不是简

单地放置三台机器就是三层体系结构，也不仅仅有B/S应用才是三层体

系结构，三层是指逻辑上的三层，即使这三个层放置到一台机器上。

三层体系的应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作

放到了中间层进行处理。开发人员可以将应用的商业逻辑放在中间层

应用服务器上，把应用的业务逻辑与用户界面分开。在保证客户端功

能的前提下，为用户提供•个简洁的界面。这意味着如果需要修改应

用程序代码，只需要对中间层应用服务器进行修改，而不用修改成千

上万的客户端应用程序，从而使开发人员可以专注于应用系统核心业

务逻辑的分析、设计和开发，简化了应用系统的开发、更新和升级工

作。

通常情况下，客户端不直接与数据库交互，而是通过COM/DCOM通

讯与

中间层建立连接，再经由中间层与数据库进行交互。这样的好处主要

有：

■由于数据访问是通过中间层进行的，因此客户端不再与数据库

直接建立数据连接C也就是说，建立在数据库服务器上的连接数量将

大大减少。例如一个500个客户端的应用系统，500个客户端分别与

中间层服务器建立DC0M连接，而DCOM通讯所占用的系统资源极为有

限，并且是动态建立与释放连接，因此客户端数量将不再受到限制。

同时，中间层与数据库服务器之间的数据连接通过“连接池”进行连

接数量的控制，动态分配与释放数据连接，因此数据连接的数量将远

远小于客户端数量,

■可维护性得以提高。因为业务规则、合法性校验存在于中间层，

因此当业务规则发生改变时，只需更改中间层服务器上的某个组件（如

某个DLL文件），而客户端应用程序不需做任何处理，有些时候，甚至

不必修改中间层组件，只需要修改数据库中的某个存储过程就可以了。

■良好可重用性。同样；如果需要开发B/S应用，则不必要重新

进行数据

访问、业务规则等的开发，可以直接在WEB服务器端调用现有的中间层

（如可以采用基于HS的WebClass开发，或直接编写ASP代码）.

■事务处理更灵活，可在数据库端、组件层、MTS（或COM+）管

理器中

进行事务处理。

系统三个逻辑层：即客户层、中间层以及数据库层的组成：

（1）客户层：客户层用于用户与系统的交互，为用户提供访问中

间层服务的接口。用户通过客户层使用HTTP/SOAP（简单对象访问协

议）访问数据中心服务器以获取业务数据或执行这些服务提供的业务

逻辑。客户层的实现应有着简洁友好的人机界面。用户可以是web浏

览器用户、传统Windows客户端用户。但是从系统的可维护性等方面

考虑；一般使用的web浏览器为客户端。这样可以方便系统的维护和

部署。

(2)中间层：中间层由服务接受和反馈中、服务组件管理中心、

服务组件库、模型库和数据库连接池等部分组成，负责处理系统的主

要功能和业务逻辑，水利数据应用服务平台利用服务组件在中间层进

行事务逻辑服务，并为表现层提供访问这些业务逻辑的接口，从而隔

离了用户对数据库的直接访问，保护了数据库安全。

(3)数据库层：数据库层由数据库系统组成，用于存储各类水利

基础数据。数据库采用关系型数据库。系统可以支持各种主流的关系

型数据库系统，包括SQLServer7.0以上版本的数据库。

客户层

Web浏嵬X_FJavaX?

，户

图中数据访问中间件的客户端可以是Browser等类型的“瘦”客户

端；也可是Java应用程序这种“胖”客户端，客户端的查询请求通过

Web服务器转发给中间件，中间件负责具体的业务逻辑处理和数据访问，

再根据查询的结果生成表示层的数据，由怩b服务器返回给客户端。

数据库服务层：系统所应用的数据库管理系统均为关系数据库系

统RDBMS,由RDBMS提供原始数据的存储和管理服务，并处理来自于应

用服务器的数据请求知访问，能够将数据处理结果通过数据库的JDBC接

口返回给应用服务港c

数据访问中间件层:与J2EE(Java2Platform,Enterprise

Edition)架构Web应用中传统的层次相对应，数据访问中间件包括业

务逻辑部分，所以从层次上说就涵盖了J2EE层次结构中的持久层和业

务逻辑层。

中间件逻辑上分为两层，多数据源数据访问层和业务逻辑层。Web

服务器中的表示层把用户的查询请求，包括查询所需要的参数，转交

给下层的业务逻辑层。逻辑层根据预先定义好的业务规则，进行逻辑

处理，当需要访问数据时，通过底下的多数据源访问层提供的访问API,

由多数据源访问层执行最终的数据访问。这样，业务逻辑层实际上并

没有真正地执行底层的数据访问操作，它只是通过中间层提供的访问

接口实现间接访问c这种方式，可以保证业务逻辑层和数据持久层之

间最小的耦合，当数据库Schema发生变化时，逻辑层的代码不必改变。

多数据源处理层主要完成处理底层的数据访叵和通讯功能，为上层的

业务逻辑层提供数据服务。因为很多数据库系统针对只读查询做了特

别的优化，而水利信息系统数据访问中数据查询远远多于数据更新，

可以将查询功能和更新功能分成不同的服务组件，以便优化系统查询

操作的性能。由于采用了0/RMapping技术，关系数据库中的数据集

可以自动被映射为对象，系统为了优化性能，利用对象缓存技术，缓

存用户公共的业务逻辑查询结果，提高访问的性能。数据检索时首先

在内存中的对象缓存中查找，当查询没有命中时，才执行SQL语句，

到数据库中查询。然后通过一定的策略维护这个查询结果缓存集。数

据更新服务则由数据更新组件提供。

从功能上看，主要分为局部查询、全局查询和更新功能以及相应

的服务功能模块，如安全、事务、远程访问以及记录数据源、表、自

定义类型、操作信息的元数据库，储存自定义类型、操作的代码库。

中间件从地理位置上看，包含为中心站点和远程站点。中心站点

运行着数据访问中间件的主要功能部分，包括用户接口；查询和更新

组件以及相对应的控制模块，提供最主要数据杳询（局部和全局杳询）

功能和更新功能；远程站点主要布置为远程数据访问功能的执行组件

DAP和相应的控制模块，功能主要是执行数据访问和全局查询中的一

些数据操作。针对并发数据访问的需求，0/RMapping的数据库连接

应该使用数据库连接池技术，减少建立数据库连接的开销，提高连接

的效率。

3.2.2.2数据库的建设内容

系统数据库主要包括实时数据库。

实时数据库包括以下内容：

实时水情数据库；实时工情数据库；

实时水环境（水质）数据库；

实时供水数据库；实时排水数据库等。

数据库表结构及编码设计遵照水利部发布的《实时雨水情数据库表

结构与标识符标准SL323-2005X《水质数据库表结构与标识符规定

SL325-2005》、《水资源监控管理数据库表结构及标识符标准》

（SL380-2007）进行,扩充部分则根据项目的特点在遵循相应规范的基

础上参照同类系统自行设计。

3.2.2.3数据量测算

现场机上传周期：60分钟，现场机总数按20台计算，每个现场机

采样的理化指标项数按30项计算;

每项数据（8字节）加时间戳（8字节）和设备标识（14字节）、测

站编号（8字节）后占用：8+8+14+8=38字节

污染物超限和设备故障等报警数据按15与计算；

上位机招测产生的数据按15%计算；

则数据库入库流量约为：（20X30X38）XI.3=29640字节/小

时；

全年数据库入库流量约为：8760X29.64K=259.646M

3.2.2.4数据库的技术特性

数据库设计原则为“统一规划、统一标准、统一设计、数据共享”。

系统数据库设计应从地下水资源监测系统信息应用的实际需求和发

展出发，遵照数据库结构设计的一般原则，结合项目的实际情况和应用

特点，充分遵循水利司环境监测部门已有的标准规范，如水雨情数据库

就可按《实时雨水情数据库表结构与标识符标准（SL323-2005）》、《水

质数据库表结构与标识符规定（SL325-2005）》、《水资源监控管理数

据库表结构及标识符标准（SL380-2007）》进行设计，建立一个集中管理、

安全规范，充分共享、全面服务的地下水资源管理数据平台，形成完善

的、高效的数据存储、维护、更新和管理体系。

3.2.2.5数据库管理软件的选配

因系统有大量的数据需要存储，因而必须采用安全且高效的数据库

系统，基于网络操作系统采用了WindowsServer2008R2,数据库系统

软件采用SQL-SEVER2005o

序数单

项目及名称

号量位

SQLSERVER2005中文标准版数

11套

据库系统软件

3.2.2.6服务器的要求

处理器:至强4核2.5G,2*2M二级缓存/内存：2GB,全缓冲DIMM667

MHz/磁盘:4块146G热插拔SAS硬盘/光驱：CD-RW/DVDCombo/扩展插

槽:2个PCI-X和2个PCI-Express/磁盘托架（总计/热插拔）：8/8/

网络接口：集成双千兆以太网/电源:热拔插835W/最大内部存储量：1.8TB

热插拔SAS/热插拔组件；电源、风扇和硬盘驱动器/RAID支持：集成

RAID-O、RAID-kRAID-10,RAID-5、RAID-6/选配件系统管理：

PowerExecutive2.0（包含于Director）、集成的服务处理器、诊断LED、

下拉式光通路诊断面板、服务器自动重启/支持的操作系统：Microsoft®

Windows®Server™2003sWindows2000/AdvancedServer、RedHat

Linux®/4合1键盘鼠标显示器。

3.3应用支撑系统的配置设计

全市拟规划建设2个地下水监测站点、1个水资源监测系统中心站。

3.3.1监测站点的土建设计

2个地下水监测站点的配设为：

水位监测采用投入式水位计；水质监测采庄水质五参数水质监测传

感器；

在每个地下水监测站点设一个防潮机柜；机箱600X600X1000MM.

机箱门为暗锁并对锁孔进行防水保护，门边防水密封，字体采用原色光

刻；地下水位监测站点采用市电供电（并配设1A带铁芯电源适配器/充

放电控制器/65AH免维护铅酸蓄电池），需引入防雷接地装置。

在地下水系上下游分别选取一个监测点，监测井的技术要求：

1）监测井井管应由坚固、耐腐蚀、对地下水水质无污染的材料制成。

2）监测井的深度应根据监测目的、所处含水层类型及其埋深和厚度

来确定，尽可能超过已知最大地下水埋深以下2m,预计130米。

3）监测井顶角斜度每百米井深不得超过2。。

4）监测井井管内径不宜小于0.1m。

5）滤水段透水性能良好，向井内注入灌水段1m井管容积的水量，

水位复原时间不超过lOmin,滤水材料应对地下水水质无污染。

6）监测井目的层与其它含水层之间止水良好，承压水监测井应分层

止水，潜水监测井不得穿透潜水含水层下的隔水层的底板。

7）新凿监测井的终孔直径不宜小于0.25m,设计动水位以下的含水

层段应安装滤水管，反滤层厚度不小于0.05m,成井后应进行抽水洗井。

8）监测井应设明显标识牌，井（孔）口应高出地面0.5〜1.0m,井（孔）

口安装盖（保护帽），孔口地面应采取防渗措施，井周围应有防护栏。监测

水量监测井（或自流井）尽可能安装水量计量装置.泉水出口处设置测流装

置。

3.3.2监测站点的主要硬件产品

3.3.2.1投入式水位计

投入式水位计设备技术性能指标：

被测介质：各种液体（对不锈钢材质没有腐蚀性的介质），

测量范围：0-300m中间量程可选，标配线长8米

压力类型：表压

量程：。-0.5mTm-3m-5mT0m-20nl-50mT00m-200nl-300nl（最小量程0.5

米）

输出：4-20mA（二进制）、0-5VDC.OTOVDC、0.5-4.5VDC（三进制）

综合精度：土0.5%FS

供电：12-36VDC

绝缘电阻：^lOOOMQ/lOOVDC

负载电阻：（电流型）2507425c（电压型）22KQ

电压输出型：大于50KQ

介质温度：-30-85℃

环境温度：-30-85℃

储存温度：-40-90℃

相对湿度：0-95%RH

外壳材料：316L不锈钢

3.3.2.2在线5参数水质监测仪

水质监测技术性能指标：

主机：直径：4.5cm,长度：38.1cm,重量：1.9kg,接口：SD112,

浸润材料：316不锈钢，环氧丁纳橡胶，Ryton,Urethene（电缆线），

Telfon和丙烯酸（溶解氧），Ph玻璃、石磨和柏电极（电导率）。

显示器：屏幕尺寸：8.9cm,重量（带电池）：0.95kg,内存：200组数

据（1组可存储所有的参数值），防水等级：NEMA6级防水。低电量显示，

操作温度：-5C〜50C,电池：3节二号电池，电池寿命：最多16小

时。

传感器:1）温度:量程-5℃-50℃,准确度±0.15℃,分辨率0.01C；2）

溶解氧:量程0-50mg/»准确度±0.2mg/L,W20叱/L;±0.6mg/L,>20mg/L,

分辨率0.Olmg/L；3）电导率：量程0-100ms/cm,读数的±1%,±0.01PSS；

分辨率：4digits；4）PH：量程0T4,准确度±0.2,分辨率0.01；5）

浊度：量程1700。

3.3.2.3数据采集器RTU

数据采集器设备技术性能指标；

令采用XX水文水资源系统《SCSW008-2008》协议标准；

令遥测数据能够与xx省水文水资源系统Monitor接收软件进行无缝链接;

。输出：4〜20mA（自行转换瞬时流量与液位）可按照设置自动采集、存

储、传输水雨情要素；

。具有灵活方便的传感器接口：至少12位并行数字输入接口，并行接口按

照设定可识别格雷码、二进制、BCD等常用水文传感器输出编码。具有

RS-485或SDI-12串行接口数字输入接口，可至少并行连接3个相同通

讯协议标准的串行智能传感潜;具有一个2线或3线的脉冲式增量接口，

增量接口具有仪器口奂醒功能；

今具有与光纤专线、PSTN、GSM等多信道设备相连的接口不少于3个；可

通过包括齐纤专线通信、PSTN通信、GPRS通信、GSM短信等信道方式传

送数据。可同时连接上述两种或以上的信道设备、设置优先顺序，具有

对通信信道的自动监测并实现信道间的自动切换。为实现通过上述信道

的自报工作和单一信道的多目标传送，数据采集落对每一信道必须具有

至少两个目标号码的设置和呼叫（拨号）能力；

令具有连接计算机、人工置数装置的RS-232c接口，RS-232c和PSTN接口

均具有接收信号后唤醒数据采集器.I：作的能力；

◊具有至少4路开关量输出接口。可用于控制外部设备工作或供电：

◊能将测量的数据在本地显示出来，具有采集数据的存储功能，每组存储

数据必须包括时间和采集要素的全量信息。存储容量应满足1年以上长

期存储的需要。存储器必需采用非易失技术。存储数据可以在测站用计

算机读取，也可以通过电话从分中心实现远程二载读取；

令具有定时器、事件、通信接口等多种唤醒工作方式。

令有灵活的编程设置能力。可现场和远程配设、修改系统参数，支持远

程诊断、维护；可选择设置多种工作模式和标准：定时采集、增量采

集、根据水位级标准采集。水资源数据采集模式可分别设置。具有测

试功能，测试数据不进入固态存储器；

令具有可靠的低功耗设计，静态值守电流＜8mA,具有可靠的支持外接

设备节电的功能；

令水情信息采集、存储段次和发送段次可以分别设置。但一般应满足：

采集段次2存储段次》发送段次；

。支持定时自报、加报和召测以及增量自报等兼容的工作体制;

令具有实时钟，可通过PSTN、卫星信道实现校时；

令具有人工置数接口，实现人工键入信息的发送。人工置数器有数字显

示窗和键盘，通过人机对话方式可输入水位、水量、水质等水资源要

素并发送的功能；

。数据采集器具备可以增加如水位、水量、水质等水资源要素的自动采

集、存储和传输功能；

令环境温度：TO〜45℃；

<环境湿度：W95%RH(40℃)；

令平均无故障工作时间：^25000ho

3.3.2.4通信Modem

设备技术性能指标：

♦支持EGSM900和GSM1800双频;采用GPRS分时复用的Class8的标

准；

♦小巧、轻薄的的设计；支持数字、语音、短消息和传真；

♦提供SIM应用工具箱；经过R&TTE的认证；

♦信息传送内容：语音和数据；电源：单电源3.3V〜5.5V；

♦频段：双频GSM9。0vHz和DCS1800MHz(Phase2+)；

♦发射功率：2W(GSM900MHzClass4)1W(DCS1800MHzClass1)；

♦STM：卡连接方式外接：天线，由天线连接器连接外部天线：

♦温度范围：工作温度：-20°Cto+55°C储存温度：-30°Cto+85°

C

♦工作电流损耗：通话模式：300mA(典型值,)空闲模式：3.5mA(最

大值)省电模式：100uA(最大值)

♦语音解码标准：三种速率：半速(ETS06.20)全速(ETS06.10)增

强型全速（ETS06.50/06.60/06.80）

♦短信息：MT,MO,CB和PDU模式

♦音频接口：模拟信号（麦克风，耳麦，免提手柄）。

3.3.2.5充放电控制器

1）最大充电电流：12A；

2）最大自消耗电流：W4mA；

3）最终充电电压：13.8V；

4）蓄电池过充电断开电压：14.4V±0.2V；

5）蓄电池过充电恢复点电压：13.8V±0.2V；

6）环境温度：-40C〜+6CTC；

7）环境湿度：＜95%RH（40℃）；

8）具备防电源线反接、反充保护；

9）具备过载、过充、过放、短路保护；

10）具备自动解除过充保护恢复充电功能；

11）独立安装。

3.3.2.6蓄电池

采用65AH铅酸蓄电泡，主要性能指标为：

阀控式全密封免维护铅酸电池；额定电压127；容量65AH；无浮充条

件下保证水位站工作不低于40天，无需均衡充电，期待寿命6年，内阻

小，不渗漏液体，无酸性气体溢出，自放电小，运输方便，绿色环保，

有可靠的密封结构及安全阀，无漏液，无酸雾弥漫，利用氧复合原理设

计，实现内部水循环，冒气少，失水少。

3.3.2.7地下水位监测点设备拓扑图

3.3.3中心站的主要硬件产品

3.3.3.1中心站的路由器

名称：路由器

♦处理潜：RISC新一代处理器（400MHz）；

♦转发性能：180Kpps；

♦固定以太网路由端口：2个百兆接口；

♦固定以太网交换端口：8个百兆以太网接口;

♦模块插槽：2个SIC插槽；

♦ESM插槽：1；

♦USB：1；

♦AUX：1；

♦配置口：1;

♦硬件加密：支持；

内存(缺省/最大):256M/384M(SDRAM)；

♦CF：256M/1G；

♦最大功耗：54W；

♦电源（AC）：输入额定范围：100〜240V50/60Hz；

♦环境温度：。〜40C；

♦环境相对湿度：5〜90%（不结露）。

3.3.3.2中心站数据库服务器

中心站数据库服务器选配技术性能指标为：

♦CPU类型：两颗四核Xeon5405二级缓存2*6MB

♦FSB（总线）：1333MHz

♦扩展槽：3

♦内存类型ECCDDRII2GB

♦最大内存容量32GB

♦硬盘：四个15KSAS146G

♦磁盘阵列卡内置PERC5/i（SAS3.0Gb/秒RAID控制器、含256MB电

池支持缓存）

♦IDE控制器ATA100

♦光驱DVD-ROM

♦软驱外置USB软驱

♦网络控制器双内置Broadcom10/100/1000GigabitNIC

♦显示芯片：集成ATTRN50控制器、含16MBsDRAM

♦标准接口：2个RJ-45、1个9针串口、4个通用串行总线（USB）2.0、

Video、带蓝色/黄色LED灯光的ID按键、用于可选DRAC45/1管理

控制器的RJ-4515针视屏接口4

散热系统：热插拔、冗余散热风扇

♦电源热插拔冗余电源

♦配套导轨

♦管理工具：集成基本管理控制器(BMC)和智能平台管理界面(TPMD2.0

版软件可以通过OpenManage工具或其他IPM1兼容的管理工具实现基

于标准的管理功能、BMC可以监控服务器和服务器系统主板附带组件

的运行状态：启动POST程序时出现的故障；自动服务器恢复功能可以

在OS挂起的情况下重新启动系统(Watchdog定时器)；预执行环境

(PXE)支持,可以在OS安装之前通过网络启动系统;网络唤醒(WOL)支

持,可以远程启动服务器。

♦系统支持WindowsServer2003R2EnterpriseEdition、Windows

Server2003R2WebEdition、WindowsServer2003R2x64

EnterpriseEdition、WindowsServer2003R2x64StandardEdition、

WindowsStorageServer2003R2WorkgroupEdition。

3.3.3.3中心站的交换机

♦固定端口：24个10/100Base-TX自适应端口；2个Comb。口；

♦管理端口：1个Console口；

♦交换容量：所有端口支持线速转发5.20Gbit/s；

♦包转发率：3.72Mpps；

♦VLAN；最多支持4K个符合IEEE802.1Q标准的VLAN；支持基于端口

的vlan；

♦VLAN接口：支持一个VLAN虚接口；

♦GVRP：支持；

♦广播风暴抑制：支持基于端口带宽百分比的广播风暴抑制；

♦组播：IGMPvl/v2/v3Snooping；MVR；256个二层组播表项；

♦端口汇聚：支持［ACP；支持手动端口汇聚；支持最多三个聚合组；

每个聚合组支持8个端口；

♦MAC地址表：支持地址自学习；符合IEEE802.1D标准；最多支持8K

个MAC地址；支持1K个静态MAC地址；支持添加动态/静态单播MAC

地址、多播MAC地址和黑洞MAC地址；

♦管理：支持命令行接口(CLI)配置：支持Telnet远程配置；支持通

过Console口配置；支持SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)；

支持RMON(RemoteMonitoring)1,2,3,9组MIB：支持H3COuidView

网管系统；支持WEB网管；支持系统日志；支持分级告警；

♦电源：采用交流输入：额定电压范围：100V〜240VAC；50/60Hz；最

大电压范围:90V-264VAC；47Hz〜63Hz；

♦整机最大功耗：14%工作环境温度：0℃〜45℃。

3.3.3.4中心站服务器机柜

中心站数据库服务器机柜600X1000X2000；

带键盘鼠标显示器套件、高度：1U/LCD尺寸：15寸液晶；

外配KVM切换器输入接口数量：4/输出接口数量：1；

PDU数量：2/输出接口数量：12。

3.3.4中心站工作平台软件

3.3.4.1中心站的服务器操作系统软件

系统选配WindowsServer2008R2中文企业版。

3.3.4.2中心站的服务器数据库软件

系统选配SQLSERVER2008中文标准版。

3.3.4.3中心站的网络杀毒软件

系统选配诺顿网络版25用户。

3.3.4.4数据接收处理监控软件

其模块结构如下图所示：

遥测数据接收处理

数

参

召

运

数

最

通

遥

遥

据

数

测

行

新

测

据

信

测

补

设

实

日

数

站

接

设

站

传

置

时

志