汪榮勝,方琛亮,周 強(qiáng),鄭 毅

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

黃巖水雨情實(shí)時監(jiān)測起步較早,當(dāng)時由于國家水雨情標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫尚未實(shí)施,再加上施工單位的不同,所采用的水雨情數(shù)據(jù)采集終端及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不一致,導(dǎo)致采集軟件不通用、水雨情數(shù)據(jù)庫庫表結(jié)構(gòu)也不相同,老的與新的遙測數(shù)據(jù)不能進(jìn)行簡單合并,查詢也就比較麻煩,給實(shí)時水雨情的業(yè)務(wù)應(yīng)用帶來了一些困難。在日常應(yīng)用中,系統(tǒng)出報表速度太慢,影響了防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)時性。由于實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)量大,實(shí)時要求相對較高的數(shù)據(jù)庫,庫中包含了大量有價值的信息,充分利用這些信息將大大提高水情、雨情工作的工作效率,為使用戶高效地訪問數(shù)據(jù)庫,快速獲取關(guān)心的信息,更好更快地滿足防汛決策對實(shí)時水雨情信息監(jiān)視、查詢、預(yù)警以及預(yù)報調(diào)度等各種應(yīng)用的需要,因此,有必要對已有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合并并對歷史保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,對水位雨量流量等實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 合并數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)的目標(biāo)及原則

設(shè)計(jì)目標(biāo):設(shè)計(jì)一套具有高效訪問速度的實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫。

設(shè)計(jì)原則:在《國家防汛指揮系統(tǒng)工程實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫》的基礎(chǔ)上針對業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展,具體原則包括:

(1)規(guī)范命名。所有的庫名、表名、域名必須遵循統(tǒng)一的命名規(guī)則,并進(jìn)行必要說明,以方便設(shè)計(jì)、維護(hù)、查詢。

(2)盡可能減少數(shù)據(jù)冗余。

(3)以高效訪問性能為第一目標(biāo),兼顧數(shù)據(jù)庫范式要求。

(4)能同時滿足防汛決策支持、實(shí)時水雨情預(yù)警、實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)入庫對數(shù)據(jù)庫的要求。

2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用分析

實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要包括以下信息:雨量、水位、流量、風(fēng)速、風(fēng)向、空氣濕度等,其中對水利部門來說最重要的是雨量、水位、流量數(shù)據(jù)。以下對雨量、水位、流量數(shù)據(jù)作具體分析:

雨量:雨量數(shù)據(jù)的采集最小單位是0.5 mm,隨著雨量計(jì)的不同,有的每隔1個單位的時間往數(shù)據(jù)中心發(fā)1次數(shù)據(jù),有的做最少累計(jì)時間的限制,最小采集間隔可以達(dá)到秒級。最終可以得到前一發(fā)送數(shù)據(jù)時刻至當(dāng)前時刻的雨量數(shù)據(jù)。雨量數(shù)據(jù)常見的業(yè)務(wù)應(yīng)用有:降雨等值線圖、單測站數(shù)據(jù)查詢、對比數(shù)據(jù)查詢、全站數(shù)據(jù)查詢、不同時間跨度 (15,30 min;1,2,3,6,12,24 h;1 d;1旬;1月;1 a等)的雨量統(tǒng)計(jì)功能,報表服務(wù),雨量預(yù)警,面雨量計(jì)算,產(chǎn)流計(jì)算等。

水位:水位數(shù)據(jù)的最小單位是1 cm,部分采集終端采用定時測量定時發(fā)送至數(shù)據(jù)中心,部分采集終端采用水位變化即把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。最終得到的當(dāng)前時刻對應(yīng)測點(diǎn)的水位,最小采集間隔可以達(dá)到秒級。水位數(shù)據(jù)的常見的業(yè)務(wù)應(yīng)用有:水位單測站數(shù)據(jù)查詢、對比數(shù)據(jù)查詢、全站數(shù)據(jù)查詢、不同時間跨度(同上)的水位統(tǒng)計(jì)功能,報表服務(wù),水位預(yù)警,水位趨勢預(yù)報等。

流量:通過采集終端得到的數(shù)據(jù)是當(dāng)前時刻的流量,最小采集間隔可以達(dá)到秒級(超聲波)。流量數(shù)據(jù)的常見的業(yè)務(wù)應(yīng)用有:流量單測站數(shù)據(jù)查詢、對比數(shù)據(jù)查詢、全站數(shù)據(jù)查詢、不同時間跨度(同上)的流量統(tǒng)計(jì)功能,報表服務(wù),流量預(yù)警,流量趨勢預(yù)報等。

數(shù)據(jù)流程圖:數(shù)據(jù)從采集雨量 (水位、流量)終端,通過傳輸網(wǎng)絡(luò)至中心數(shù)據(jù)庫,在中心客戶端軟件的支持下得各種應(yīng)用,數(shù)據(jù)流程見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)流程圖

2.3 設(shè)計(jì)方案

國家實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫提供了從冰情到風(fēng)暴潮,從降水到含沙量,從河道到閘壩等多種信息的存儲邏輯結(jié)構(gòu)。針對黃巖業(yè)務(wù)應(yīng)用,經(jīng)過分析設(shè)計(jì),在國家實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)充進(jìn)行合并數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì),合并后的數(shù)據(jù)庫庫表見表1。

表1 合并后的數(shù)據(jù)庫庫表

由于數(shù)據(jù)量的多少和遙測點(diǎn)的多少直接相關(guān),因此,對一些遙測點(diǎn)比較多的地區(qū)則可以把存放雨量、水位、流量等數(shù)據(jù)按測站類型分別存放于相同表結(jié)構(gòu)的表中,如雨量可以分水庫雨量站、河道雨量站、閘門雨量站等。這樣可以把大表分成若干個小表以提高性能。這個設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是:

(1)此方案符合國家發(fā)布的實(shí)時水雨情數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)。

(2)數(shù)據(jù)按使用頻率分表,分為最新數(shù)據(jù)、最近場雨數(shù)據(jù)、全部數(shù)據(jù)幾種類型的表。

(3)數(shù)據(jù)整理日?；?即以小時、日為統(tǒng)計(jì)間隔分別對遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),這樣做的目的是為了提高統(tǒng)計(jì)時的性能。

(4)若遙測點(diǎn)多,還可以按類型把大表分成若干個結(jié)構(gòu)一致的小表,提高性能。

設(shè)計(jì)完成后的實(shí)體關(guān)系圖見圖2。

3 數(shù)據(jù)合并流程

合并示意圖如圖3所示。通過新建中心數(shù)據(jù)庫,把數(shù)據(jù)源A及數(shù)據(jù)源B中的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)同步到中心數(shù)據(jù)庫。其中數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)主要有數(shù)據(jù)訂閱、數(shù)據(jù)庫復(fù)制、觸發(fā)器等。中心數(shù)據(jù)庫通過定時統(tǒng)計(jì)與外部程序交互功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)日常整理和快速訪問。下面介紹2個核心存儲過程:

(1)某數(shù)據(jù)源A中的表R AIN中插入的數(shù)據(jù)觸發(fā)至中心數(shù)據(jù)庫中的NTS—SYQ.ntssyq.dbo.RAINTIME表中。

圖2 設(shè)計(jì)完成后的實(shí)體關(guān)系圖

圖3 數(shù)據(jù)合并示意圖

4 元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)導(dǎo)入

由于歷史的原因,有些數(shù)據(jù)是以文件的形式存在,這部分?jǐn)?shù)據(jù)涉及多個數(shù)據(jù)表,但有一定的規(guī)律性,通過建立文件源元數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到中心數(shù)據(jù)庫。文件源元數(shù)據(jù)字段為:文件路徑、導(dǎo)入表名、站碼。

5 應(yīng)用效果

通過整合,黃巖區(qū)原來在每臺終端電腦上的數(shù)據(jù)庫遷移到專一數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上,通過查詢軟件可以方便地查詢到所有站點(diǎn)的水雨情數(shù)據(jù),并基于整合后的數(shù)據(jù)庫建立防汛預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)主界面見圖4。

圖4 系統(tǒng)主界面圖

6 結(jié) 語

(1)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)與使用緊密結(jié)合,水雨情數(shù)據(jù)在防汛中很重要,訪問數(shù)據(jù)一定要快。利用本文方法,在獲取實(shí)時數(shù)據(jù)、最近一場雨數(shù)據(jù)時會快很多。

(2)采用統(tǒng)計(jì)日?；脑O(shè)計(jì)在涉及海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時具有明顯的提高性能作用。

(3)文中方法在浙江省臺州市黃巖區(qū)數(shù)據(jù)庫整合中進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐,取得了較好的效果。