冰凌信息管理系统.docx
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冰凌信息管理系统.docx
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冰凌信息管理系统
目录
1.项目定义4
1.1项目开发背景4
1.2系统建设思想5
1.2.1实时性5
1.2.2统一数据库设计5
1.2.3信息输出多样化5
1.3系统建设目标5
2.技术策略6
2.1系统建设原则6
2.1.1实用性6
2.1.2整体性7
2.1.3高效性7
2.1.4友好性7
2.1.5可管理性7
2.1.6可靠性8
2.1.7安全性8
2.2技术标准8
2.2.1Java平台8
2.2.2XML数据交换技术10
2.2.3WebServices技术11
3.系统总体结构11
3.1系统建设内容11
3.1.1表现层设计12
3.1.2逻辑层设计13
3.1.3数据层设计13
3.2系统工作内容13
3.2.1信息采集汇总部分13
3.2.2数据分析管理部分14
3.2.3结果输出显示部分14
3.3系统功能组成15
3.3.1建立数据库15
3.3.2数据输入15
3.3.3数据自动汇总15
3.3.4数据查询15
3.3.5数据输出16
3.3.6数据的删除16
3.3.7数据的备份与恢复16
3.3.8自动比对17
3.3.9数据更新17
3.3.10网络传输与数据共享17
3.3.11用户管理17
4.系统应用模块17
4.1水情信息17
4.2气温状况18
4.3凌情数据18
4.4凌情描述18
4.5上报文件18
4.6封冻示意图18
5.进程安排19
1.项目定义
1.1项目开发背景
黄河凌灾是我省治黄工程中最严重的自然灾害之一,历史上曾以决口频繁、难以防治而闻名,曾有“伏汛好抢,凌汛难防”、“凌汛决口,河官无罪”之说。
据统计,建国以来我省河道有50年封冻,有9年出现较严重的凌情(分别为1951、1955、1956、1957、1969、1970、1973、1979和2006年)。
人民治黄60年来,取得了伏秋大汛岁岁安澜的伟大成就,但是1951、1955两年的黄河凌汛期凌情严重,分别在利津县王庄、五庄发生决口,造成严重损失。
1969年凌汛期,长清、平阴两滩区大面积受灾。
2006年凌汛期,滨州市滨城区王大夫河段发生了较严重的冰塞,导致麻家滩串水漫滩,大堤偎水,局部堤段发生了严重的管涌险情。
凌情测报是确保防凌安全的第一道防线,凌情测报要求观测时间严格、上报迅速、信息准确、齐全,只有凌情观测人员对河道凌情进行及时观测、记录和上报,才能够及时准确的获取凌情轻重、具体河段、面积大小等信息,以便采取各种处置措施。
从目前看,凌情测报程序是:
观测人员到现场进行观测,手工记录观测结果,到所在的河务段后用电话上报县局,县局汇总上报市局,市局上报省局。
该方式存在的主要问题是:
人为因素多,记录不规范;中间环节多,容易出错;测报过程长,信息不及时;需要的人员多,管理成本高;如遇凌情较为严重时,影响防凌决策的时效。
凌情测报工作规范化、科学化,提高凌情测报效率,利用现代化设备和网络进行快速的信息传递,提高凌情信息的时效性非常迫切。
“冰凌信息管理系统”采用计算机网络数据传输技术,将数据统计管理模块和WEB统计查询相结合,使得观测人员能在第一时间把封河桩号、长度、冰厚、宽度、封河形式等凌情信息传至防凌计算机网络,然后通过省局数据库管理系统进行查询、打印。
达到方便、快捷、准确、统一管理防凌工作目的,改变目前传统手工记录的落后状况,实现了冰凌报汛的信息化管理。
系统包括凌情信息录入和信息查询系统,实现对山东黄河防凌信息的整体处理。
本系统的建设有明显的社会和经济效益。
一是该系统省却观测人员现场手工登记的麻烦,可以提高数据的准确性;二是观测人员观测到的数据可以及时传输到省、市、县局三级防办的办公网,各级防办人员几乎可以在相同的时间获取冰凌观测的信息。
利用本系统不仅可以减少中间环节,节省人力、物力和财力,而且及时上报凌情信息,大大提高办公质量和办事效率,为防凌决策赢得时间,及时采取相应的措施,保证人民生命安全,尽可能减少财产损失。
1.2系统建设思想
1.2.1实时性
防凌工作与其他工作相比有着更为复杂的事件类型,更加紧迫的实时性等特殊需求。
本系统的凌情信息自动汇总分析模块,很好的满足了防凌工作中凌情上报的实时性、准确性等需求,大大缩短了凌情抢护时间。
1.2.2统一数据库设计
本系统根据“数字黄河”的要求,设立元数据库,元数据是组织数据的数据,它将大大地提高系统的效率,并从一定程度上,把底层数据库和界面应用系统分开,避免直接访问造成的系统隐患。
其次,本系统的信息分类和编码标准也是完全根据“数字黄河”工程的相关标准设计的,可以和相关的“数字黄河”工程的系统进行数据共享。
1.2.3信息输出多样化
本系统能够以表格、文本、图件的形式输出测量结果,实现网络查询观测信息,能使各级快速了解掌握凌汛状况。
1.3系统建设目标
目前黄河防凌信息收集慢,并且还处于人工手绘成图阶段,速度慢、精度低,严重影响了防凌决策的时效性和准确性,关键时刻会带来无法估计的损失。
“冰凌信息管理系统”是针对这种种不足所提出的一种高效准确的防凌预报、成图、显示以及决策支持系统。
尽快的在黄河防凌中应用该系统,将会大大改善现有的黄河防凌现状,提高治理效率和效果,同时节省大量人力财力,具有显著的防洪效益。
“冰凌信息管理系统”开发的目标是满足防凌工作的需要,通过本系统的使用,在黄河凌汛期间作到实时性、实地性,把凌情观测人员与防汛办公室紧密的联系在一起,及时的对防凌工作做出安排,减少凌汛期险情的发生。
具体目标为:
(1)实现凌汛观测人员的作业规范化;
(2)实现防汛办公室对观测过程的监督明确化。
防汛办公室领导可以通过本系统的WEB模块及时的查看观测过程和观测结果;
(3)实现凌情观测数据的上传及时性。
通过系统平台,各地市河务局的数据传送到数据库中进行统一管理分析;
(4)提供了方便快捷的统计、管理、查询方式,能够有效的对数据进行维护。
(5)提供了多种查询方式。
凌情信息能以表格、文本和图件等不同的形式显示,方式灵活多样,满足不同方面的需求。
(6)界面友好,操作简便。
(7)用户在系统中的所有操作均要设有相应的权限。
通过“冰凌信息管理系统”的应用,在凌汛期可以准确迅速地得到所有县市的黄河冰凌情况,确定凌情面积和河段,进而利用空间分析功能,将这些数据及时上传到监控中心统一分析处理,建立相应的数据库并计算机成图,有利于防汛指挥中心准确高效的统一部署防凌抢险工作。
“冰凌信息管理系统”事关防汛大局,可进一步实现现代技术手段在黄河治理中的应用,完善“数字黄河”构想。
2.技术策略
2.1系统建设原则
2.1.1实用性
针对目前防凌工作的不足之处开发的系统,充分为数据上报、管理和指挥工作提供方便快捷准确的操作平台。
2.1.2整体性
系统整体设计能有效的实现后台一体化管理,前端满足用户个性化需求,系统标准化程度高。
2.1.3高效性
高效性在一定层次上是说系统具有良好的性能、投入比,在一定硬件和软件投资的情况下,如果能够得到良好的运行效果。
系统提供对各类事务处理的高效性。
使对大容量数据的查询和更新等操作也在较短的时间内迅速完成。
对于大数据量的处理,也能高效地完成。
从当前的系统开发任务来看,要保证冰凌信息管理系统的处理高效性,必须采用多级(N-Tier)的、高聚合的(Aggregation)的体系结构。
2.1.4友好性
面临系统用户的层次的多样性,对于用户界面的友好性是非常重要的一个环节。
对于用户来说,一个新系统是否友好,是否满足他们以前的工作习惯是非常关键的。
在冰凌信息管理系统中对于用户的界面友好性要更加多的体现。
2.1.5可管理性
对于冰凌信息管理系统来说,系统中不同性质用户的分组和权限管理、系统运行状态管理,应用参数的管理的压力等的可管理性要求较高,为满足防凌任务的整体需求,必须将系统的可管理性提高到一个非常高的层次。
在系统中会提供各种各样的管理手段(统一用户管理、统一门户服务等等)来提高系统的可管理性。
2.1.6可靠性
冰凌信息管理系统的正常运行直接关系到是否能够实现部门的高效工作。
因此提供整个系统的可靠运行是系统建设的一个关键因素。
如何保障本系统的稳定性和可靠性非常重要,在该项目中对于整个系统采用备份冗余设计,保证了系统在面临复杂环境下仍旧具有高可靠性。
2.1.7安全性
整个系统的安全运行也是系统建设的一个关键因素,冰凌信息管理系统的数据库采用分布式管理,充分保护了数据的安全性。
2.2技术标准
2.2.1Java平台
Java语言的优点在于:
它最初是由理解和信奉网络计算梦想的一个小巧而专注的开发组设计的,虽然该语言最初的实施方案有点缺陷,但为了这个梦想,设计者们很少在技术上妥协,结果诞生了一种专为以相互通信为主要目的的设备而设计的语言。
有许多技术上的优点都可能会引导系统开发者选择Java。
优点1:
与处理器无关
Java的第一个优点就是与处理器无关。
利用Java,一个程序可以存储在一个系统上,而被下载并运行在完全不同的另一个系统上;设备可能从不同地方下载一些程序在一个处理器上运行,或者不同的处理器运行同一个程序,并通过网络在相互间传递数据。
优点2:
提高开发速度和可维护性
Java是一种纯粹面向对象的语言。
Java类被组织成一个等级层次,在层次结构中,一个子类能够继承其超类的行为,并可用子类所具备的一些特有功能来扩展其超类的功能。
面向对象的设计和编程的优点在于其开发速度和代码的可维护性,许多面向对象的开发都能通过利用和更改现存类库来完成,而不是创造一个新的结构。
这就使开发加快了。
优点3:
安全性高
由于有了JVM,一个Java应用程序与操作系统或硬件完全隔绝,因此计算机病毒或其他作祟的代码就很难获得对设备的控制。
虚拟机是主机设备和那些可能难以确定其质量和可靠性的软件之间的一个保护层。
优点4:
内存管理简单
Java的内存管理远比其他语言简单,因为它不使用指针。
当对象被实例化时,内存被动态分配。
正如我们前面分析的,对个别内存地址的访问被Java的设计者视为一个对安全的潜在危险,因此,访问也被禁止。
去掉指针的结果不仅提高了安全性,还简化了编程,错误也减少了。
优点5:
具有垃圾收集功能
垃圾收集功能自动收集内存中未引用的内存,并将其归回空闲内存链表中。
JVM使用此功能将不在使用的内存还给系统。
其结果就是,不必像C语言那样,要人工来释放分配的内存。
在C语言中,释放内存是一个必要、耗时且易出错的细节。
Java自动而精确的处理此过程,去除了C/C++程序中那种常见的错误致因。
优点6:
网络实现方便
在Java中,网络类包括TCP/IP流和使用TCP及UDP的数据报程序,用于HTTP和URL服务的操作方法,以及错误检查代码和恢复功能。
Java有标准的、内置的网络支持,Java包括网络包是必要的,因为设计者不能对一个作为基础的操作系统的网络设施做任何假定,它们必须包括集成网络程序库,以确保Java程序能在所有平台上工作。
优点7:
可以实现动态配置
动态配置是指系统启动时的用户制定配置或重新配置。
需载入特殊的硬件配置、网络参数或在引导期间支持特定用途的一些实用程序的系统,常常使用动态配置。
Java以动态捆绑来支持动态配置。
当组成一个程序的各个类文件编译成字节码时,在类文件之间,或者对JVM包的类(如图形、网络以及核心语言支持)引用,还没有被解决。
当JVM载入程序启动时,它动态的载入并捆绑(即链接)程序引用的所有的类。
因此,要改变系统配置,需要做的就是修正相应的类文件。
下一次启动时,JVM自动捆绑新文件到程序中,而新的配置将生效执行。
优点8:
提供对线程管理的直线支持
大多数操作系统都给一个进程产生和管理多个线程的能力,这些线程彼此独立地完成不同的任务。
但是,很少由程序语言提供对线程管理的直线支持,通常都需要直接调用操作系统功能。
Java却相反,直接在语言中提供了产生、管理和协调同步线程的功能。
优点9:
图形功能强大
JVM包括一个庞大的图形及窗口支持程序包,称为AbstractWindowingToolkit(AWT)。
用AWT,能在应用程序中快速而轻易地创建精致而强大的图形用户界面。
优点10:
支持异构环境
全局拥有异构的服务器端部署环境,使用多种操作系统、硬件、中间件产品。
Java能够开发部署在异构环境中的可移植程序。
基于Java的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。
因此设计合理的基于Java的程序只需开发一次就可部署到各种平台。
优点11:
可维护性高
通常,一个项目的评估只计算整个部署过程中的成本。
然而整体成本应包括一个已实现的方案的维护费用。
基于Java平台产品支持更广泛的组件类型和中间件服务,可以让开发人员投入精力在商业问题而不是中间件上。
开发人员利用底层平台构造灵活、易维护的企业系统,这类系统不用作大的调整就可以适应新的中间件、数据库或数据库规划。
2.2.2XML数据交换技术
XML(extensiblemarkuplanguage)是可扩展标记语言的缩写,广泛应用在电子商务、政务等方面,是现在最流行的WEB数据使用的通用语言。
XML将内容本身与描述该内容的信息分离,具有描述任何信息的能力,突破了HTML只能显示却不能表达数据结构的局限性,成为互联网上最重要的数据交互标准与描述语言。
XML是一个用来定义其它标记语言的语言。
它可被用作商业之间的数据共享。
XML的发展是与Java分开的;它的目标和Java类似,都是为了与平台无关。
通过将Java与XML结合,你可以得到一个完全平台无关的解决方案。
我们系统除遵循XinHuaML标准外,还采用XML实现内部、外部数据交换、信息库存储、数据库分类和查询等功能。
2.2.3WebServices技术
冰凌信息管理系统的接口系统除了提供一般的接口以外还用该提供WebService的接口,这主要出于对将来的考虑,可以降低未来由于新系统的增加及系统的扩展造成的对旧系统的改造的成本。
WebService就是在Internet上提供的基于标准XML消息系统的服务,它具有与操作系统和编程语言无关的特性。
由于我们的数据传输都是采用网络传输,因此在冰凌信息管理系统中我们选择WebService来实现应用之间的接口。
WebService在TCP/IP协议之上的,网络层支持IPV4、IPV6。
传输层支持HTTP、HTTPS、FTP、SMTP等协议。
并且这些对于应用层都是透明的,也就是说开发WebService的应用并不需要关心这些细节。
WebServices是平台中立的,这不仅指操作系统、Web服务器的品牌,还包括应用程序的类型。
要符合这些条件,就一定要有一套标准的协议才行,这个标准协议就是SimpleObjectAccessProtocol(SOAP)。
SOAP是架构在HTTP等多种协议之上的对象存取协议,也就是说它可以透过HTTP来传递讯息,而讯息的内容则是以XML格式来描述。
相较于传统的RPC,SOAP不但是个被业界所支持的公开标准,还具有容易穿透防火墙的优点,使远程过程调用得以顺利跨越不同的域。
3.系统总体结构
3.1系统建设内容
本系统是综合采用软件、数据库、网络等技术手段,将凌情观测工作提上了一个规范化的日程,观测人员及时将前方的观测信息录入到系统中的指定位置,用网络将收集到的信息进行传送。
各地市的信息提交完毕后,省局防汛办公室会获得自动汇总后的信息,对全河段的防凌信息有了详细全面的掌握,提高了防汛办公室的监督力度,缩短了防凌处理时间。
“冰凌信息管理系统”分三级控制,自下而上分为数据采集汇总、GIS信息处理平台和防凌信息调用平台三级。
各级节点之间通过广域网(Internet)进行连接,构成完整的体系。
数据信息纳入GIS信息处理器,GIS信息处理器与信息调用平台之间的数据传输通过Internet完成。
图1冰凌信息管理系统软件结构
“冰凌信息管理系统”使用Internet网络,与目前使用的几乎所有局域网都可以做到无缝连接,从而解决了异构系统间的连接问题;系统具有彻底的开放性,访问用户数不受限制;系统相对集中于几个服务器上,对系统的维护和扩展都十分容易。
系统自底向上划分为数据层、逻辑层和表现层(见图1)。
数据层和逻辑层以技术为核心,建立应急信息集成与共享的应用平台;表现层则以业务为核心,分别实现不同的业务系统。
3.1.1表现层设计
冰凌信息管理系统使用浏览器/服务器的三层结构。
在浏览器端使用HTML和JSP技术,使用XML与服务器进行数据交换。
为了做到个性化的展现内容,使用XSLT脚本对XML文件进行格式化,进行不同的格式输出。
而且根据用户不同的权限,定义用户可以访问的资源,只有系统管理员才能进行角色操作模块的权限授权,除系统管理员外,用户只能与角色关联,不允许单独与模块关联,一旦用户拥有一个模块的权限,则该用户能运行该模块所有的功能。
3.1.2逻辑层设计
逻辑层开发基于Java标准的应用程序来满足应用的需求。
逻辑层在数据层和表现层之间,利用数据层进行数据相关的访问调用并提供上层的应用服务给表现层使用。
逻辑层采用Java构架,采用Servlet,EJB(StatelessSessionBean),JDO等技术进行开发。
开发基于OOA/D的思想,进行业务和技术的建模,使整个应用系统具有松耦合,高内聚,易维护的特点。
逻辑层、数据层的数据访问子层的接口进行间接的数据访问。
3.1.3数据层设计
数据层是整个办公自动化信息系统系统的基础平台。
该层优化并封装了所有可能的数据访问操作,并在此之上提供高层的数据操作相关的功能实现和接口定义。
提供的数据访问方式包括:
对XML数据库的访问,对文件系统的访问等。
以上的数据访问方式对于逻辑层以上的应用完全透明。
系统的接口实现和定义在数据访问的基础上。
遵循WebServices标准,对上层的应用提供功能接口定义和实现,提供相应的WSDL供上层应用使用。
3.2系统工作内容
“冰凌信息管理系统”的工作内容大体分为三大部分:
信息采集汇总部分、数据分析管理部分和结果输出显示部分。
3.2.1信息采集汇总部分
在凌汛期,各县区把凌情信息及时上报到地市局,地市局将管辖范围内的凌情信息及时准确的录入到冰凌信息管理系统中,防汛办公室从系统中可以直观的看到各地市局有关凌情信息的统计上报情况,若某一地市局数据未上报或上报不完整,系统会出现提示信息,以便采取督促措施保障凌情信息采集汇总的及时性和完备性。
黄河下游凌汛期(12月1日起至次年的2月底)主要观测封河桩号、长度、冰厚、宽度、封冻形式等数据(见表1)。
表1封河河段凌情观测表
单位
序号
封河位置
长度(m)
冰厚(cm)
宽度(m)
封冻形式
大体位置
岸别
起止桩号
3.2.2数据分析管理部分
在“冰凌信息管理系统”的数据库管理后台,将各地市局上报的数据自动统计汇总并加以分析,形成全局的冰凌信息统计表,该表格可以按照防汛人员的不同层次的要求显示不同的内容,需求不同,表格显示内容不同,从全局到地市局再到县区局,可形成若干或详尽或简略的数据表格,实现表格形式的信息显示。
主要是能够得到各出现凌情地区的封河段数、封河长度的汇总,然后再得出我省黄河河段内的总封河段数和总封河长度的汇总数值,并与昨日封河长度相比较,得出增减长度。
同时统计出封冻的最上首位置、平均冰厚和最大冰厚,以形成文本报表,向上级报告。
此外,“冰凌信息管理系统”包括GIS的基本功能。
3.2.3结果输出显示部分
将数据库与已进行栅格划分的黄河河道底图关联,主要根据各地市的河段结凌桩号统计信息对整个河段进行凌情标注,将所有结凌桩号之间的区域所对应的栅格标注成不同的颜色,最后将黄河凌情信息以栅格图像的方式表现出来,从而对全河凌情形成直观的了解和把握。
在浏览界面点击选择某一地区,就能显示出该地区的黄河凌情信息,将图、表和文字描述有机的结合,提供实时性的定位信息查询,增强防汛工作的可操作性。
“冰凌信息管理系统”的数据信息都储存在该系统的服务后台,以数据库的形式进行统一管理,与后台相连接的所有显示设备均能无阻隔的在信息查询系统中浏览河道的凌情信息。
通过辅助决策系统和接警处理系统,帮助防汛指挥中心对不同河段的险情采取不同的防治措施,以达到最优的防护结果,使险情危害降到最低。
3.3系统功能组成
冰凌信息管理系统的主要功能如下:
3.3.1建立数据库
在凌汛期,各地市局将所辖县区河段的封河桩号、长度、冰厚、宽度、封冻形式等凌情信息及时录入冰凌信息管理系统,录入信息分表格和文本两种格式,以达到定时更新数据库的要求。
数据库建成后,既能对各单位上报的凌情数据实行规范化、微机化、网络化管理,又能快速的查询到不同地区的凌情情况。
3.3.2数据输入
设计数据输入界面,按照需要输入数据的种类、格式等,将各类数据输入到微机(具体要求见表样)。
3.3.3数据自动汇总
依据防汛办公室的工作需求,将输入的数据进行自动汇总,形成包含各地市、各县区凌情信息的数据表,存入数据库并规范成上报表格,以便向上一级报告。
生成通用格式报表便于分发,可以在WEB上发布,以达到资源共享。
3.3.4数据查询
①按照固定的报表格式显示凌情数据内容。
用表格的形式显示。
查询显示汇总表时,要将汇总表与各个分表连接,要求点击总表中的单位名称时,直接进入到该单位的报表中,查询相关的内容。
②按照给定的条件查询。
如将各凌情数据按照最大冰厚排序查询、按照封河长度排序查询、按照所在单位查询、按照桩号查询等。
设定查询开始与结束的时间,实现以上各种情况下任意时段的凌情查询、统计和计算,提高办公效率和工作质量。
③模糊查询。
如果对目标事物不是很清楚,用户可以使用模糊查询功能,只要用户输入要查找的关键字,所有包含此关键字的数据名称及其相关属性的链接都会列在查询结果栏目里面,以供用户进一步操作。
以上各类查询,要求按照单位分别合计,全省局总计。
当某一单位没有凌情时,查询的结果里不显示该单位。
每项查询均提供直接打印功能。
3.3.5数据输出
①以固定的报表格式输出。
要求既可以分别打印汇总表和各分表,也可以从汇总表中直接打印全部报表。
要求既可输出全省的所有数据,也可以输出某一个单位的数据。
输出时各类报表要求按照单位分别合计,全省局总计。
②以文本格式输出。
有关凌情的非定量信息则以文本格式输出。
输出时要求按照单位分别合计,全省局总计。
此项功能可在查询界面下实现。
③以图件格式输出。
将整个河段按照是否结凌标注成不同的颜色,并将地理位置、凌情信息等标注完整,打印成图。
3.3.6数据的删除
当发现某个项目出现差错或重复上报需要删除时,将该项目从数据库中删除。
3.3.7数据的备份与恢复
对数据进行备份,以在必要时对已备份的数据进行恢复。
3.3.8自动比对
当一组凌情数据输入后,自动与系统中已有的数据进行对比,发现数据重复时发出提示信息,供使用者校核、对比,决定取舍。
3.3.9数据更新
当发现项目中数据出现错误需要变更时,用来修正数据。
3.3.10网络传输与数据共享
开发出的系统要求能够在网络上运行,各市局均能够利用本地黄河局域网远程操作,实现数据的远程传输与共享,提高办公效率和工作质量。
3.3.11用户管理
在办公自动化信息系统中,根据用户不同的权限,定义用户可以访问的资源,只有系统管理员才能进行角色操作模块的权限授权,除系统管理员外,用户只能与角色关联,不允许
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