【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸（通過(guò) CDMA，GSM ， PSTN 等） ；（2）計(jì)算機(jī)之間通過(guò) TCP/IP進(jìn)行的信息傳輸，例如數(shù)據(jù)接收機(jī)與通信服務(wù)器之間，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與客戶端之間的通信；B/S 結(jié)構(gòu)中 WEB服務(wù)器與瀏覽器之間的信息傳輸； C/S結(jié)構(gòu)中服務(wù)器與客戶端之間的通信。上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸量與監(jiān)測(cè)范圍（現(xiàn)場(chǎng)機(jī)數(shù)量）和監(jiān)測(cè)頻次成正比關(guān)系，其主要部分是現(xiàn)場(chǎng)機(jī)的自動(dòng)上傳，外加不定期出現(xiàn)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)召測(cè)操作。如果采用《HJ/T2122022 污染源在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》作為應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行通信，上傳數(shù)據(jù)通訊包結(jié)構(gòu)如下： 包頭（2）+ 數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度（4）+ 數(shù)據(jù)段 + CRC 校驗(yàn)（4） + 包尾（2） 數(shù)據(jù)段構(gòu)成如下： 請(qǐng)求編號(hào)（20）+ 系統(tǒng)編號(hào)（5）+ 命令編號(hào)（7）+ 設(shè)備標(biāo)識(shí)（14）+ 密碼（6）+ 總包號(hào)（4）+ 包號(hào)（4）+ 數(shù)據(jù) 可算出每次傳輸由協(xié)議附加的字節(jié)數(shù)為 73字節(jié)； 由于數(shù)據(jù)區(qū)采用的結(jié)構(gòu)形式為“字段名=字段值”的格式， “字段名=”和‘， ’分隔符號(hào)平均長(zhǎng)度約 6個(gè)字符。 如每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)采集 30個(gè)理化指標(biāo)，平均每個(gè)指標(biāo)長(zhǎng)度為 5字符，則每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包長(zhǎng)度約為：(6 + 5) 30 + 73 = 403 字節(jié) 如采用 GPRS方式上報(bào)，中心站接收全部監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)總量約為：403 20≈8KBGPRS傳輸速率按 30kbps計(jì)算，20 各監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間小于 1分鐘。 企業(yè)信息監(jiān)測(cè)中心站采用 2M帶寬接入網(wǎng)絡(luò) INTERNET。 系 統(tǒng) 采 集 與 共 享 的 信 息 量 的 分 析 系統(tǒng)需要采集的信息分為實(shí)時(shí)信息、基礎(chǔ)信息兩類。 實(shí)時(shí)信息是指水位、水量、水溫、水質(zhì)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息?；A(chǔ)信息指水工13 / 110程、地理信息、整編后的水文及水資源信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等基礎(chǔ)信息。 監(jiān)測(cè)點(diǎn)要求支持如下實(shí)時(shí)信息的采集：水位、供排水量等水情信息及 PH值、水溫、電導(dǎo)率、溶解氧等水質(zhì)信息以及信道質(zhì)量、蓄電池電壓等工情信息。 如每個(gè)監(jiān)測(cè)站采集 20路水情水質(zhì)信息，每項(xiàng)信息平均占用 4字節(jié)，考慮系統(tǒng)今后擴(kuò)展的可能，按 100個(gè)監(jiān)測(cè)站計(jì)算，則系統(tǒng)每采集周期（假設(shè)平均為 60分鐘，各遙測(cè)站/監(jiān)測(cè)項(xiàng)可能不同）采集的信息量為： 20 20 4 = ； 系統(tǒng)中存在一些在目前技術(shù)條件下無(wú)法做到自動(dòng)采集或采用自動(dòng)采集方式成本過(guò)高的信息項(xiàng)，主要是一些水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)，如氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、揮發(fā)性酚、總氰化物、氟化物、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鐵、錳、大腸菌群等參數(shù)，擬通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣、實(shí)驗(yàn)室測(cè)定分析；采用人工方式完成。 除自動(dòng)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)以外，系統(tǒng)中還存在一些通過(guò)人工方式錄入的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)共享的信息量為自動(dòng)采集量加人工錄入的數(shù)據(jù)量，若人工錄入數(shù)據(jù)量按100條/小時(shí)計(jì)算，共享信息量為： + 100 4 = 2KB。 系 統(tǒng) 匯 集 與 傳 輸 的 信 息 量 的 分 析 GPRS通信設(shè)備的傳輸指標(biāo)如下： 理論值： 172 Kbps。 實(shí)際：約 40 Kbps,上位機(jī)之間通信信道指標(biāo)如下：企業(yè)信息中心站—Inter：2Mbps, 系 統(tǒng) 存 儲(chǔ) 與 備 份 的 信 息 量 的 分 析按一年 1G計(jì)算，采用 160G硬盤(pán)（RAID） ，完全能存儲(chǔ) 10年以內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。 系 統(tǒng) 處 理 與 展 示 的 信 息 量 的 分 析 系統(tǒng)需要的處理能力指標(biāo)應(yīng)為：中心站服務(wù)器為 DELL 機(jī)架 2950 服務(wù)器，CPU 為兩顆四核 Xeon 5405 處理器，內(nèi)存 2GB 全緩沖。 系 統(tǒng) 存 儲(chǔ) 能 力 的 需 求 總 量監(jiān)測(cè)點(diǎn)：1MB/年、存儲(chǔ)周期 1小時(shí)，30 采樣參數(shù)14 / 110中心站數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：2G/年、20 個(gè)監(jiān)測(cè)站，存儲(chǔ)周期小于 1小時(shí)。3 實(shí)施方案的配置設(shè)計(jì) 實(shí)施方案的總體構(gòu)架地下水水資源監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)包括以下部分：信息采集傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控中心和會(huì)商系統(tǒng)。其中：信息采集傳輸系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)、GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)、中心站數(shù)據(jù)接收機(jī)等信息采集與傳輸部分，采集的信息包括水位、流量、等水資源信息及 PH值、水溫、電導(dǎo)率、TDS、溶解氧等水質(zhì)信息以及信道質(zhì)量、蓄電池電壓等工情信息。信息傳輸包括通信方式選擇、路由組織和信息質(zhì)量控制等內(nèi)容。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，涉及監(jiān)控中心、相關(guān)業(yè)務(wù)部門和省水文局的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息共享。監(jiān)控中心，包括支撐系統(tǒng)運(yùn)行的硬件、軟件環(huán)境，是系統(tǒng)監(jiān)控信息的最終匯集、數(shù)據(jù)交換共享、輔助決策和指揮調(diào)度的中心。以及支撐系統(tǒng)運(yùn)行的平臺(tái)。高清正投會(huì)商系統(tǒng)，包括會(huì)商室中控系統(tǒng)建設(shè)；會(huì)商室高清（HDMI）視頻顯示系統(tǒng)建設(shè)；會(huì)商室音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)建設(shè)。15 / 110 信息資源規(guī)劃和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 水 資 源 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 的 通 信 組 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 1) 各類監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸路徑、入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)路由 匯點(diǎn)項(xiàng)目地下水水資源企業(yè)信息中心通過(guò)路由器接入 Inter，并在Inter上具有固定 IP地址，數(shù)據(jù)接收工作站接收數(shù)據(jù)的 TCP/UDP端口映射到路由器的某個(gè)固定端口上。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置的 GSM/GPRS通信設(shè)備通過(guò) GPRS網(wǎng)絡(luò)接入 Inter，與該路由器端口建立連接，與數(shù)據(jù)接收工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)并接收召測(cè)命令。數(shù)據(jù)接收工作站負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的認(rèn)證和連接鏈路的維持。此方式為監(jiān)測(cè)站點(diǎn)與中心站之間通信的主信道。 匯點(diǎn)項(xiàng)目地下水水資源企業(yè)信息中心的數(shù)據(jù)接收工作站同時(shí)連接一部 GSM通信設(shè)備，當(dāng) Inter連接出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可臨時(shí)以 SMS短信方式直接與監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行通信。各監(jiān)測(cè)站在通過(guò) GPRS網(wǎng)絡(luò)與中心站通信失敗時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入 SMS方式工作，并自動(dòng)定期檢測(cè)嘗試主信道的恢復(fù)情況。2) 系統(tǒng)中心站的通信網(wǎng)關(guān)的配置路由器主要性能指標(biāo)：（1） 、處理器：RISC 新一代處理器（ 400MHz） ；（2） 、轉(zhuǎn)發(fā)性能：180Kpps；（3） 、固定以太網(wǎng)路由端口：2 個(gè)百兆接口；（4） 、固定以太網(wǎng)交換端口：8 個(gè)百兆以太網(wǎng)接口；（5） 、模塊插槽：2 個(gè) 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） 、內(nèi)存（缺省/最大）： 256M/384M（SDRAM） ；（12） 、CF： 256M/1G；（13） 、最大功耗：54W；（14） 、電源（AC ）：輸入額定范圍：100～240V 50/60Hz；16 / 110（15） 、環(huán)境溫度：0～40℃；（16） 、環(huán)境相對(duì)濕度：5～90%（不結(jié)露） 。交換機(jī)主要性能指標(biāo):（1）固定端口：24 個(gè) 10/100BaseTX 自適應(yīng)端口； 2 個(gè) Combo 口；（2）管理端口：1 個(gè) Console 口；（3）交換容量：所有端口支持線速轉(zhuǎn)發(fā) ；（4）包轉(zhuǎn)發(fā)率：；（5）VLAN；最多支持 4K 個(gè)符合 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 VLAN；支持基于端口的 vlan；（6）VLAN 接口：支持一個(gè) VLAN 虛接口；（7）GVRP ：支持；（8）廣播風(fēng)暴抑制：支持基于端口帶寬百分比的廣播風(fēng)暴抑制；（9）組播：IGMP v1/v2/v3 Snooping；MVR；256 個(gè)二層組播表項(xiàng)；（10）端口匯聚：支持 LACP；支持手動(dòng)端口匯聚；支持最多三個(gè)聚合組；每個(gè)聚合組支持 8 個(gè)端口；（11）MAC 地址表：支持地址自學(xué)習(xí)；符合 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)；最多支持8K 個(gè) MAC 地址；支持 1K 個(gè)靜態(tài) MAC 地址；支持添加動(dòng)態(tài)/靜態(tài)單播 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 Tel 遠(yuǎn)程配置；支持通過(guò) Console 口配置；支持 SNMP（Simple Network Management Protocol） ；支持RMON （Remote Monitoring）1，2，3，9 組 MIB；支持 H3C QuidView 網(wǎng)管系統(tǒng)；支持 WEB 網(wǎng)管；支持系統(tǒng)日志；支持分級(jí)告警；（13）電源：采用交流輸入：額定電壓范圍：100V～240V AC；50/60Hz；最大電壓范圍：90V～264V AC；47Hz ～63Hz；整機(jī)最大功耗：14W；工作環(huán)境溫度：0℃～45℃。GSM/GPRS通信終端，其主要性能指標(biāo)如下：頻段：900/1800MHZ發(fā)射功率：2W（GSM900MHz Class 4） 1W（GSM1800MHz Class 1）最高 DTE速率：115200 bps；工作電壓： 24V；待機(jī)功耗：3mA ；工作功耗：20 mA；17 / 110數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)：RS232C；工作溫度： 20℃～55℃；工作濕度： ≤95%RH(40℃)；可靠性：MTBF≥25000H；支持功能：GPRS，短信雙向收發(fā)且最大長(zhǎng)度 70個(gè)漢字或 160個(gè) ASCII字符\掉電工作模式\可控電源開(kāi)關(guān)\射頻模塊監(jiān)測(cè)電路自動(dòng)復(fù)位\看門狗和應(yīng)用層的雙層外部復(fù)位\RS232C 串口控制信號(hào)復(fù)位3) 系統(tǒng)通信組網(wǎng)拓?fù)鋱D 匯 點(diǎn) 項(xiàng) 目 地 下 水 資 源 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 配 置 設(shè) 計(jì) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)和知識(shí)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)共享”原則。18 / 110 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理與邏輯結(jié)構(gòu)1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)如下圖所示：1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是在客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)之間加入了一個(gè)“中間層” ，也叫組件層。這里所說(shuō)的三層體系，不是指物理上的三層，不是簡(jiǎn)單地放置三臺(tái)機(jī)器就是三層體系結(jié)構(gòu)，也不僅僅有 B/S應(yīng)用才是三層體系結(jié)構(gòu)，三層是指邏輯上的三層，即使這三個(gè)層放置到一臺(tái)機(jī)器上。 三層體系的應(yīng)用程序?qū)I(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、合法性校驗(yàn)等工作放到了中間層進(jìn)行處理。開(kāi)發(fā)人員可以將應(yīng)用的商業(yè)邏輯放在中間層應(yīng)用服務(wù)器上，把應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯與用戶界面分開(kāi)。在保證客戶端功能的前提下，為用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)潔的界面。這意味著如果需要修改應(yīng)用程序代碼，只需要對(duì)中間層應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行修改，而不用修改成千上萬(wàn)的客戶端應(yīng)用程序，從而使開(kāi)發(fā)人員可以專注于應(yīng)用系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)邏輯的分析、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，簡(jiǎn)化了應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、更新和升級(jí)工作。19 / 110 通常情況下，客戶端不直接與數(shù)據(jù)庫(kù)交互，而是通過(guò) COM/DCOM通訊與中間層建立連接，再經(jīng)由中間層與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互。這樣的好處主要有： ■由于數(shù)據(jù)訪問(wèn)是通過(guò)中間層進(jìn)行的，因此客戶端不再與數(shù)據(jù)庫(kù)直接建立數(shù)據(jù)連接。也就是說(shuō)，建立在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的連接數(shù)量將大大減少。例如一個(gè) 500個(gè)客戶端的應(yīng)用系統(tǒng)，500 個(gè)客戶端分別與中間層服務(wù)器建立DCOM連接，而 DCOM通訊所占用的系統(tǒng)資源極為有限，并且是動(dòng)態(tài)建立與釋放連接，因此客戶端數(shù)量將不再受到限制。同時(shí)，中間層與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)連接通過(guò)“連接池”進(jìn)行連接數(shù)量的控制，動(dòng)態(tài)分配與釋放數(shù)據(jù)連接，因此數(shù)據(jù)連接的數(shù)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于客戶端數(shù)量。 ■可維護(hù)性得以提高。因?yàn)闃I(yè)務(wù)規(guī)則、合法性校驗(yàn)存在于中間層，因此當(dāng)業(yè)務(wù)規(guī)則發(fā)生改變時(shí)，只需更改中間層服務(wù)器上的某個(gè)組件（如某個(gè) DLL文件） ，而客戶端應(yīng)用程序不需做任何處理，有些時(shí)候，甚至不必修改中間層組件，只需要修改數(shù)據(jù)庫(kù)中的某個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程就可以了。 ■良好可重用性。同樣；如果需要開(kāi)發(fā) B/S應(yīng)用，則不必要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)、業(yè)務(wù)規(guī)則等的開(kāi)發(fā)，可以直接在 WEB 服務(wù)器端調(diào)用現(xiàn)有的中間層（如可以采用基于 IIS的 WebClass開(kāi)發(fā)，或直接編寫(xiě) ASP代碼） ． ■事務(wù)處理更靈活，可在數(shù)據(jù)庫(kù)端、組件層、MTS（或 COM＋）管理器中進(jìn)行事務(wù)處理。 系統(tǒng)三個(gè)邏輯層：即客戶層、中間層以及數(shù)據(jù)庫(kù)層的組成： （1）客戶層：客戶層用于用戶與系統(tǒng)的交互，為用戶提供訪問(wèn)中間層服務(wù)的接口。用戶通過(guò)客戶層使用 HTTP／SOAP(簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器以獲取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或執(zhí)行這些服務(wù)提供的業(yè)務(wù)邏輯?？蛻魧拥膶?shí)現(xiàn)應(yīng)有著簡(jiǎn)潔友好的人機(jī)界面。用戶可以是 web瀏覽器用戶、傳統(tǒng) Windows客戶端用戶。但是從系統(tǒng)的可維護(hù)性等方面考慮；一般使用的 web瀏覽器為客戶端。這樣可以方便系統(tǒng)的維護(hù)和部署。 （2）中間層：中間層由服務(wù)接受和反饋中、服務(wù)組件管理中心、服務(wù)組件庫(kù)、模型庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)連接池等部分組成，負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的主要功能和業(yè)務(wù)邏輯，水利數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)利用服務(wù)組件在中間層進(jìn)行事務(wù)邏輯服務(wù)，并為表現(xiàn)層提供訪問(wèn)這些業(yè)務(wù)邏輯的接口，從而隔離了用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的直接訪20 / 110問(wèn)，保護(hù)了數(shù)據(jù)庫(kù)安全。 （3）數(shù)據(jù)庫(kù)層：數(shù)據(jù)庫(kù)層由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成，用于存儲(chǔ)各類水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)可以支持各種主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，包括 SQL Server 7．0 以上版本的數(shù)據(jù)庫(kù)。 圖中數(shù)據(jù)訪問(wèn)中間件的客戶端可以是 Browser等類型的“瘦”客戶端；也可是 Java應(yīng)用程序這種“胖”客戶端，客戶端的查詢請(qǐng)求通過(guò) Web服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給中間件，中間件負(fù)責(zé)具體的業(yè)務(wù)邏輯處理和數(shù)據(jù)訪問(wèn)，再根據(jù)查詢的結(jié)果生成表示層的數(shù)據(jù)，由 Web 服務(wù)器返回給客戶端。 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層：系統(tǒng)所應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)均為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)RDBMS，由 RDBMS提供原始數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理服務(wù)，并處理來(lái)自于應(yīng)用