基于紫金桥实时数据库平台实现灌区信息化管理系统
日期：2008-12-8 21:14:47 来源：中国自动化网
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文章来源:实时数据库专业论文
1、概述
我国幅员广阔有许多大型灌区，每个灌区的干渠和支渠分布都存在点多、面广、线长。灌区内的降雨时空分布极不均匀，而且灌区内的洪水具有突发性及区域性的特点，旱情又具有持久性与广域性的特性。灌区内不仅水务调度管理任务十分繁重，而且防洪抗旱的任务也十分艰巨。这些困难要求我们有必要对灌区实现信息化，利用现代化的管理手提升我们的管理水平，达到资源的合理配置和使用，减少灾害所带来的损失。
2、系统的设计和实施
基于以上情况我们提出了基于紫金桥实时数据库平台的大型灌区信息化管理系统。该系统系统由以下子系统组成：水情测报系统、雨情测报系统、水量蒸发系统、水质检测系统、土壤水分检测系统、闸门自动控制系统、大坝安全检测系统、自动计费系统等。其系统结构如下图所示：
灌区信息化管理系统的所有子系统的现场数据由分布在整个灌区的现场传感器进行数据采集，并由远端的RTU或者其它智能设备送至远端数据采集软件中，远程数据采集软件在本地存储显示并上传至紫金桥实时数据库中。
2、1现场传感器的选择
现场用到的传感器可以根据实际的需求为各个系统选择相应的传感器。
水位传感器：目前采用的水位传感器主要有浮子式水位传感器、压力式水位传感器和超声式水位传感器等。
雨量传感器：目前国内使用的雨量传感器是翻斗式雨量传感器，有0.2mm、0.5mm、1mm等多种，装置简单、价格低，测量精度一班都能满足要求。
水面蒸发传感器：主要有 AGI-１超声波蒸发传感器、ADM7型小型蒸发器和ＺＦＬ１型水面蒸发传感器等。
水质测量仪：主要有意大利HANNA的 HI 99730 微电脑多功能测定仪、德国Lovibond的 ET99730微电脑多功能离子测量仪、美国EUTECH的 CyberScan5000系列--全触摸屏水质分析仪和美国 HACH的 sensionTM378台式多参数测定仪等。
土壤分析测试仪：有TRIME管状土壤含水量测试仪、FD-620烘干法红外水分测试仪和TSCII智能化土壤水分快速测试仪等。
闸位计：目前采用较多的还是机械编码式闸位计。
大坝安全检测系统：主要是加拿大ROCTEST公司的DSST-Ⅱ 大坝安全监测传感器检测系统。
另外在闸门控制系统中，闸门流量的测量主要采用两种方式，一种是用测得的闸前闸后水位和闸门开度值换算出流量值；另一种是直接通过流量传感器来量测。灌区采用的流量传感器多种多样，主要有翻板式、堰式和超声式等。
2、2数据通讯链路的建立
在数据通讯的物理链路层面上，各个数据采集机和实时数据库之间的通讯连接可以采用有线通讯方式和无线通讯方式。有线通讯方式包括铺设专用通讯光纤、拨号连接、铺设双绞线等，无线通讯方式采用数字电台、GSM\GPRS\CDMA1X等。
铺设专用通讯光纤，特点是传输速度快，通讯距离长，安全稳定，维护简单，但是一次性投资比较高。如果数据采集机和现场传感器之间的距离比较近，通讯长度在1公里以内，可以采取铺设专用通讯双绞线，特点是投资成本低、通讯速度比较慢。对于一些有条件的地区采用固定电话拨号连接的方式，也是一种不错的选择，它的通讯距离可以无线延长。
对于距离比较远并且地形相对开阔，附近又没有固定线路可以利用，可以考虑使用数字电台的无线通讯方式，优点是成本低，易于施工，缺点是带宽比较窄，易受干扰。另外无线通讯方式还可以考虑使用GSM，GPRS，CDMA1X等方式，但每年必须支付一定数量的租用费用。
2、3 实时数据库实现的功能
所有现场检测的信息和基础数据最后都通过不同的通讯手段进入到紫金桥实时数据库系统中。紫金桥实时数据库平台是整个灌区信息化管理系统的核心部分，它负责数据的汇集、实时数据处理、历史数据的压缩、存储、历史数据查询、对外数据发布等功能，并通过自带的客户端程序完成人机交互，提供各种表格，实时趋势曲线、历史趋势曲线，现场画面显示等各种用户定制完成的功能。
紫金桥实时数据库还可以把一部分相关数据发送到web服务器上，提供给有权限的管理人员在灌区局域网上或者在Internet上，通过IE浏览器访问现场实时数据和历史数据。紫金桥实时数据库还具有与各种关系数据库无缝连接的功能，通过ODBC接口把一些计费管理需要的数据存储到关系数据库（ACCESS 、ＳＱＬ Server和ＯＲＣＡＬ等）中，由自动计费系统进行统一管理并生成各种单据。同时紫金桥实时数据库平台还为其它第三方应用软件系统提供标准的开放式接口如OPC、DDE等，以保证整个系统的开放性和灵活性，以及用户使用的方便性。
紫金桥实时数据库平台为整个灌区的各个职能部门提供监测、查询、使用服务功能，灌区局领导可以随时掌握整个灌区内的降水、河流水情、水库蓄水量、蒸发量，农田土壤含水量，随时掌握任意一点的设备建筑详细信息。并可以通过Ｉｔｅｒｎｅｔ上报到上一级主管部门。
3、 结论
基于紫金桥实时数据库平台的灌区信息化管理系统，大大提高了灌区管理效率和管理水平，为科学决策提供了充分、准确、及时的数据，缩短了决策周期，降低了管理成本，为科学决策提供可靠依据，同时有利于改善灌区水环境，真正实现水资源的重复利用和可持续发展，有利于水资源优化配置，更好地发挥水资源的综合效益。
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1、概述
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我国幅员广阔有许多大型灌区，每个灌区的干渠和支渠分布都存在点多、面广、线长。灌区内的降雨时空分布极不均匀，而且灌区内的洪水具有突发性及区域性的特点，旱情又具有持久性与广域性的特性。灌区内不仅水务调度管理任务十分繁重，而且防洪抗旱的任务也十分艰巨。这些困难要求我们有必要对灌区实现信息化，利用现代化的管理手提升我们的管理水平，达到资源的合理配置和使用，减少灾害所带来的损失。
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2、系统的设计和实施
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基于以上情况我们提出了基于紫金桥实时数据库平台的大型灌区信息化管理系统。该系统系统由以下子系统组成：水情测报系统、雨情测报系统、水量蒸发系统、水质检测系统、土壤水分检测系统、闸门自动控制系统、大坝安全检测系统、自动计费系统等。其系统结构如下图所示：
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灌区信息化管理系统的所有子系统的现场数据由分布在整个灌区的现场传感器进行数据采集，并由远端的RTU或者其它智能设备送至远端数据采集软件中，远程数据采集软件在本地存储显示并上传至紫金桥实时数据库中。
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2、1现场传感器的选择
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现场用到的传感器可以根据实际的需求为各个系统选择相应的传感器。
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水位传感器：目前采用的水位传感器主要有浮子式水位传感器、压力式水位传感器和超声式水位传感器等。
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雨量传感器：目前国内使用的雨量传感器是翻斗式雨量传感器，有0.2mm、0.5mm、1mm等多种，装置简单、价格低，测量精度一班都能满足要求。
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水面蒸发传感器：主要有 AGI-１超声波蒸发传感器、ADM7型小型蒸发器和ＺＦＬ１型水面蒸发传感器等。
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水质测量仪：主要有意大利HANNA的 HI 99730 微电脑多功能测定仪、德国Lovibond的 ET99730微电脑多功能离子测量仪、美国EUTECH的 CyberScan5000系列--全触摸屏水质分析仪和美国 HACH的 sensionTM378台式多参数测定仪等。
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土壤分析测试仪：有TRIME管状土壤含水量测试仪、FD-620烘干法红外水分测试仪和TSCII智能化土壤水分快速测试仪等。
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闸位计：目前采用较多的还是机械编码式闸位计。
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大坝安全检测系统：主要是加拿大ROCTEST公司的DSST-Ⅱ 大坝安全监测传感器检测系统。
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另外在闸门控制系统中，闸门流量的测量主要采用两种方式，一种是用测得的闸前闸后水位和闸门开度值换算出流量值；另一种是直接通过流量传感器来量测。灌区采用的流量传感器多种多样，主要有翻板式、堰式和超声式等。
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2、2数据通讯链路的建立
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铺设专用通讯光纤，特点是传输速度快，通讯距离长，安全稳定，维护简单，但是一次性投资比较高。如果数据采集机和现场传感器之间的距离比较近，通讯长度在1公里以内，可以采取铺设专用通讯双绞线，特点是投资成本低、通讯速度比较慢。对于一些有条件的地区采用固定电话拨号连接的方式，也是一种不错的选择，它的通讯距离可以无线延长。
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对于距离比较远并且地形相对开阔，附近又没有固定线路可以利用，可以考虑使用数字电台的无线通讯方式，优点是成本低，易于施工，缺点是带宽比较窄，易受干扰。另外无线通讯方式还可以考虑使用GSM，GPRS，CDMA1X等方式，但每年必须支付一定数量的租用费用。
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2、3 实时数据库实现的功能
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所有现场检测的信息和基础数据最后都通过不同的通讯手段进入到紫金桥实时数据库系统中。紫金桥实时数据库平台是整个灌区信息化管理系统的核心部分，它负责数据的汇集、实时数据处理、历史数据的压缩、存储、历史数据查询、对外数据发布等功能，并通过自带的客户端程序完成人机交互，提供各种表格，实时趋势曲线、历史趋势曲线，现场画面显示等各种用户定制完成的功能。
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紫金桥实时数据库还可以把一部分相关数据发送到web服务器上，提供给有权限的管理人员在灌区局域网上或者在Internet上，通过IE浏览器访问现场实时数据和历史数据。紫金桥实时数据库还具有与各种关系数据库无缝连接的功能，通过ODBC接口把一些计费管理需要的数据存储到关系数据库（ACCESS 、ＳＱＬ Server和ＯＲＣＡＬ等）中，由自动计费系统进行统一管理并生成各种单据。同时紫金桥实时数据库平台还为其它第三方应用软件系统提供标准的开放式接口如OPC、DDE等，以保证整个系统的开放性和灵活性，以及用户使用的方便性。
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紫金桥实时数据库平台为整个灌区的各个职能部门提供监测、查询、使用服务功能，灌区局领导可以随时掌握整个灌区内的降水、河流水情、水库蓄水量、蒸发量，农田土壤含水量，随时掌握任意一点的设备建筑详细信息。并可以通过Ｉｔｅｒｎｅｔ上报到上一级主管部门。
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3、 结论
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基于紫金桥实时数据库平台的灌区信息化管理系统，大大提高了灌区管理效率和管理水平，为科学决策提供了充分、准确、及时的数据，缩短了决策周期，降低了管理成本，为科学决策提供可靠依据，同时有利于改善灌区水环境，真正实现水资源的重复利用和可持续发展，有利于水资源优化配置，更好地发挥水资源的综合效益。
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