基于WebGIS的水電安全信息管理系統設計

　　摘要：針對目前中小水電的數量較多且數據結構較為復雜的問題，通過webGIS技術設計了水電安全信息管理系統。首先，通過目前成熟信息網絡通信技術、全球定位技術有效整合安全生產監督管理技術與信息資源;之后，以最佳路徑理論、WebGIS技術等技術基于J2EE架構設計了水電安全信息管理系統，有效實現安全監管點的信息化、可視化與透明化，使安全管理與應急救援工作效率得到進一步的提高。通過系統最后測試結果表示，系統運行滿足實際需求。

　　本文源自電子設計工程,2020,28(12):85-88+94.北大核心《電子設計工程》(半月刊)創刊于1993年，由西安三才科技實業有限公司主辦。中國科技核心期刊(科技論文統計源期刊)，原名《國外電子元器件》，主要介紹具有較高學術水平的、電子領域相關的理論、技術、方法的專業性技術期刊。

　　我國地域遼闊，部分地區的地形地貌較為特殊，河流比較多，而且天然落差比較大，誰能資源較為豐富。水電的數量較為龐大，所涉及的數據也比較多，傳統水資源管理的方法大部分都是通過表格與文本對數據進行存儲，此和水利現代化管理需求不符合，所以就要將地理信息系統與計算機等現代化的管理技術到水電管理中使用。對于以上問題與系統需求，本文通過現代信息技術和webGIS原理、概念相互結合，使Internet技術和現代水資源管理技術相互結合，研究并且創建數字化、網絡化與現代化的水電水資源管理信息系統[1]。此系統能夠使水資源管理效率得到提高，從而促進水資源信息的共享與優化配置，有效實現信息統一管理，還能夠為水資源管理工作提供了一定決策支持與科學依據。

　　1、系統的需求分析

　　首先創建安全信息網絡基礎，比如數據收集與傳輸。創建安全信息網絡為系統基礎，只有創建良好信息通道，才能夠有效傳輸信息數據，使人們對于信息化數據安全、高效、精準且技術的需求得到滿足，將信息化管理優勢充分的展現出來。另外，創建信息化管理平臺，能夠實現大量水電安全數據的分類、歸納與整理，從而創建結構清晰、標準規范的水電安全管理系統，使用戶能夠快速的以自身的需求對自己需要數據進行分析，降低工作強度，使決策分析精準性得到提高。最后創建信息發布平臺，利用此平臺能夠使信息通過廣域網對用戶或者公眾發布，實現資源共享[2]。

　　基于無線或者網絡的方式創建從各水電到主管部門鏈接，使各水電數據能夠到主管部門數據庫中傳輸。創建GIS地理信息系統，使用WebGIS技術在網絡中發布信息。在主管部門數據庫中創建水電資料庫，各個市縣能夠利用互聯網、廣域網對電站基本資料進行查詢。創建電站安全自動報警機制，利用短信等方式對相關人員通知。

　　充分使用硬件環境、軟件環境和網絡環境，與現有數據、系統相互結合，從而創建信息豐富、功能完善、資源共享、使用方便的水電安全信息管理系統。利用多層架構的B/S模式創建，在VPN專網中運行，能夠將信息發布到公眾用戶，利用多層次分布式應用體系結構，客戶端、WebGIS、WebServer等都能夠在不同機器中分置[3]。

　　2、系統的設計

　　2.1系統的體系結構

　　系統使用模塊化與面向對象技術進行設計，利用B/S方式創建平臺，圖1為系統的總體結構。主要包括層次包括信息采集層、數據資源層、數據訪問層、業務邏輯層和服務應用層。

　　其一，信息采集層。實現水電水資源管理系統需要的數據收集，并且對數據庫傳輸;

　　其二，數據資源層。為系統提供信息數據支撐，利用SQL對相關基礎地理信息數據與水資源行業信息統一管理;

　　其三，數據訪問層。對數據庫中數據表進行刪除、增加、查詢與更新，其并不直接面向服務應用層，利用業務邏輯層對服務應用層需要的信息進行傳遞;

　　其四，業務邏輯層。通過ArcGISServer提供網絡地理信息服務請求，和水資源行業信息相關服務都能夠在此層實現;

　　圖1系統的總體結構

　　其五，服務應用層。用戶利用Internet網在瀏覽器中通過不同身份到系統中登錄，權限各有不同，以權限有不同應用模式與范圍。用戶不需要安裝程序只需要瀏覽器就能夠訪問，從而實現系統交互，就能夠實現系統的瀏覽、查詢和得到應用服務[4]。

　　2.2系統的模塊設計

　　2.2.1用戶管理

　　以用戶所屬的公司，在新增用戶之后能夠為用戶綁定公司，綁定公司之后就能夠對不同的角色進行綁定，以不同的綁定公司所綁定的角色也不同。用戶能夠單個或者多個用戶的啟用和停用，停用之后用戶無法登錄到系統中。

　　集中管理系統的用戶，分別為企業用戶與系統用戶。系統用戶指的是系統維護人員，配置系統角色;企業用戶為電站操作用戶，還是企業管理人員，還能夠對普通用戶進行操作。

　　2.2.2水雨情信息查詢系統

　　實現水雨情數據庫的創建，并且實時的通過水利廳水文局服務器實現水文測站監測數據的接收。查詢并且繪出各個測站歷史水位過程線和歷史流量過程線、雨量測站降雨量圖表。

　　2.2.3實時信息管理系統

　　使省內各個水電實時監控與基本資料等數據利用相應方式收集到數據庫子系統中，之后到省水利廳農電局主服務器中收集，還能夠收集三防指揮信息系統收集數據信息并且展現。收集數據方式主要包括數值型與圖像的數據，將當時電站關鍵設施運行的情況與現場情況充分的展現出來[5]，建設的內容主要包括：

　　水電數據現場收集：將實時數據錄入到水電現場，使用相應方式到服務器中發送;

　　現場數據收集：通過服務器實現水電現場錄入與收集實時數據的收集，并且自動入庫;

　　三防指揮數據收集：自動分析三防指揮系統數據，將需要的數據自動的提取，并且在系統數據庫中自動的錄入;

　　水電基本資料上報和接受：各個水電上報自身水電基本資料，在服務器實現資料接收之后自動實現水電基本資料的入庫;

　　水電實時數據查詢與統計：根據其他條件或者時間對服務器中所接收水電實時數據的查詢與統計。

　　2.2.4水電綜合信息管理

　　實現水電綜合信息庫的創建，將全省水電信息進行錄入。對各水電基本信息進行查詢;對水電歷史技術改造情況進行查詢;對水電相關單位信息進行查詢;對水電水庫情況進行查詢;對水電淹沒損失和工程永久占地情況查詢;對水電經濟指標信息查詢;對水電經濟、庫容、工程、效益等信息查詢。基于webGIS實現水電地圖標定水電位置[6]。

　　2.2.5角色管理

　　角色管理能夠實現角色的添加、刪除和修改等功能，添加角色之后，就能夠為此角色綁定資源，對角色需要資源進行調整;并且還能夠綁定公司，角色類型主要包括：

　　系統角色：其為系統維護人員角色，只能夠對系統用戶、角色進行配置;

　　公共角色：此角色能夠使公共資源配置成為共同操作資源，為不同公司配置使用;

　　私有角色：此為相關企業自有角色，只有此變電站人員才能夠使用，其他電站人員無法實現此角色的配置。

　　2.2.6實時監控動態視頻

　　系統將視頻服務器和所連接的彩色攝像機作為監控單元，上行和攝像機連接，下行和網絡連接，直接將攝像機所攝取模擬圖像信號朝著數字信號轉化。利用計算機網絡對監控終端顯示設備傳輸，從而實現實時播放;另外使幀緩沖器數字視頻數據存儲到計算機中，并且使數字視頻數據存儲地址到數據庫中存儲。基于aspx頁面嵌入插件，利用調用數據庫實現視頻存儲路徑信息的讀取，以此實現視頻數據的播放與監控。圖2為視頻通信流程。

　　圖2視頻通信流程

　　2.2.7生產指標管理

　　系統能夠收集水電指標，將發電量、水量提供給管理層與決策層，之后分析后臺數據，電站及時調整運行方式，節約用水，提高水電經濟運行效率，還能夠使能耗降低，優化機組的運行。其次，系統還能夠計算歷史的有效數據，構成經濟指標考核報表與生產統計報表，管理人員能夠對之前存儲的生產數據對比當天的數據，對其客觀的進行分析，合理制定發電任務，提高發電收入。

　　2.3數據庫設計

　　2.3.1數據庫構成

　　系統數據庫中的數據主要包括河流數據、專業數據等，為了方便管理，以數據來源于數據內容使數據劃分成為屬性數據與空間商數據。

　　其一，基礎空間數據。基礎空間數據指的是具備空間地理信息數據，比如河流分布、行政區劃、湖泊等，表1為部分屬性數據。此數據都是通過圖形化要素構成，每個要素為獨立圖層。

　　其二，屬性數據。主要包括和系統管理權限相關數據、和水電匹配數據、和項目取水審批相關數據。

　　其三，空間數據和屬性數據一體化管理。系統中具備屬性數據與空間數據，以此系統使用ESRIArcSDE空間數據庫引擎結合SQL實現統一管理。

　　表1部分屬性數據

　　2.3.2數據庫概念結構設計

　　概念結構設計為現實世界抽象，能夠將現實世界反應出來，包括實體與實體的聯系，還能夠朝著網狀、關系與層次等數據模型轉換。一般利用E-R圖表示關系。對系統數據信息類別與關聯關系進行提取，實現數據信息來源和信息性質的明確[7]，圖3為水資源管理實體和實體的關系。

　　圖3水資源管理實體和實體的關系

　　3、系統的實現

　　引入J2EE技術創建webGIS系統，整體webGIS系統使用SSH輕量級框架集成架構，利用arcgis封裝地圖空間實現GIS多項功能集成與實現。為了使用戶能夠利用瀏覽器查詢地圖信息的過程中提高用戶體驗，利用AJAX技術滿足地圖信息異步刷新需求。在客戶端，用戶只需要以瀏覽器中所設置功能按鈕就能夠實現操作系統中功能與地圖信息的瀏覽與發布。圖4為系統的平臺圖。

　　圖4系統的平臺圖

　　圖4系統的平臺圖下載原圖

　　實現代碼為：

　　在地圖區域中，對鼠標左鍵單擊能夠對地圖進行移動，實現地圖瀏覽與查看。點擊工具欄中的縮小按鈕就能夠縮小。點擊工具欄中的放大按鈕，在地圖區域中就能夠實現地圖的放大。使目前視頻區域中地圖進行界區，到打印設備中發送并且打印。以下為地圖操作代碼：

　　以水電指數根據房棟號查詢進行實現，利用存儲過程的調用實現指定房間水電指數查詢[8]。

　　4、結束語

　　基于WebGIS的水電安全信息管理在創建之后使用具有一定的優勢。電站能夠以自身需求實現系統功能的定制，不需要在信息化硬件采購方面投入成本。還能夠實現運行過程中的監視，電站設備信息管理也能夠實現電子化與規范化，使電廠安全生產水平得到提高。廣泛使用本文所設計系統，能夠解決單一電站信息化建設需求，還能夠利用積累經驗與數據，為水電行業提供優質化的服務。

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