实时水情数据库的建设及应用

□王姝（辽宁省盘锦水文局）

实时水情数据库的建设及应用

□王姝（辽宁省盘锦水文局）

文章对实时水情数据库的建设内容和运行环境进行阐述，并对数据处理和信息编码系统的功能进行介绍，最后对信息传输中的格式、协议、网络以及各系统之间的关系进行了剖析和归纳。旨在为今后实时水情数据库的建设及应用奠定理论基础。

水情；数据库；建设；应用

1 实时水情数据库建设内容

按照水利部关于实时水情数据库表结构的设计，实时水情数据库内容包括：降水、蒸发、河道、水库、闸坝、泵站、潮汐、沙情、冰情、地下水、墒情、特殊水情、水文预报等13大类实时雨水情数据库表结构。

2 实时水情数据库运行环境

实时数据库是洪水预报以及调度决策的基础数据库，要求其必须稳定、可靠，需要配置高性能的服务器作为其运行平台。

辽宁省水情中心数据库采用基于Windows2000（windows XP）操作系统的SQL server作为数据库管理系统。

实时水情数据库必须进行双机备份，同时定期进行数据库的备份工作，确保数据库的运行正常。

3 数据处理

分中心数据处理系统主要功能如下：自动从原始数据源中提取数据，将数据保存到原始数据库中；进行数据查错，剔除错误数据；对原始数据库中的数据进行再处理，生成时段数据存入实时数据库中；自动按照水位流量关系查算流量；提供用户管理功能，不同的用户对系统具有不同的访问权限；提供系统参数管理功能，对保障系统运行的基本参数进行维护；提供数据维护功能，可以对系统原始数据、时段数据进行维护，同时提供测站或传输线路出现故障时的人工录入功能；提供信息检索查询功能。提供水情报表的生成和输出功能。

4 信息编码系统

4.1 水情信息编码参数定义

针对每个测站的实际情况设置其拍报项目、报汛段次等信息。

4.2 水情信息自动编码

按照拍报项目和报汛段次，系统自动从数据库中提取相关要素，自动编码时段雨量、日雨量、旬月雨量；实时水位、流量；实测水位流量、墒情等报文，水情信息编码由系统在后台自动完成。

4.3 水情信息人工编码

水情信息人工编码采用人机交互的方式，由用户输入相关要素数据，系统按照信息编码规范生成报文。包括：雨量报文人工编码；河道报文人工编码；水库报文人工编码；河道旬月特征值报文编码；水库旬月特征值报文编码；河道预报报文人工文编码；水情分中心批量报文编码。

5 信息传输

5.1 数据格式和传输协议

5.1.1 数据包

数据包用来封装需要交换的数据，在不同计算机之间进行交换，其格式如表1。

表1 数据格式与传输协议表

数据包长度为N个字节，6≤N≤1 024。

数据包的第1～4个字节用来填列发送方计算机的IP地址，供接收方进行信息传输的合法性检查，即当接收方如果接收到的数据包内所填列的IP地址在本地目标地址表中没有，接收方就认为本次传输的信息是非法的，从而撤除数据链路终止数据传输，反之，认为传输的信息是合法的，继续进行信息传输。第5～N-1个字节用来填列需要交换的数据。一般情况下，顺序填列若干收发信息，也有可能是单个收发信息或单个收发信息的一部分，以及它们的组合。当实际需要传输的内容＞N-5个字节时，传输的内容被分成若干个数据包依次发往接收方。当一次需要传输的内容不足N-5个字节，或最后剩余的内容不足N-5个字节时，该数据包内容将根据实际需要动态填列空格字符；第N个字节用来填列数据包类型标志，数据包的类型分为4种，普通数据包、结束数据包、末号数据包和对时数据包。

5.1.2 收发信息

收发信息由5个部分组成，即本地冠字流水、发送方冠字流水、水情编码信息、入网时间、转发次数和收到时间。

5.1.3 对时数据

对时数据是用来同步发送方和接收方的及其时间，请求对时方发送时机器时间格式为：yyyy/mm/dd_hh:nn:ss.ddd，其中：yyyy为年份，mm为月份，dd为日期，hh为小时，nn为分钟，ss为秒，ddd为毫秒。年采用4位表示法，月、日、时、分和秒固定按2位填列，如果只有一位，在前面填充“0”，毫秒按3位填列，如果不够3位，在前面填充“0”。

被请求对时方回送时机器时间格式为：yyyy/mm/dd_hh:nn: ss.ddd。

式中：yyyy为年份，mm为月份，dd为日期，hh为小时，nn为分钟，ss为秒，ddd为毫秒。年采用4位表示法，月、日、时、分和秒固定按2位填列，如果只有1位，在前面填充“0”，毫秒按3位填列，如果不够3位，在前面填充“0”。

请求对时方发送时机器时间和被请求对时方回送时机器时间之间填列一空格字符。

5.2 网络传输

5.2.1 应答

网络数据传输过程中的应答有2个，一个是确认应答，另一个是否认应答。当接收方认为正确地接收到发方送来的数据后，接收方必须向发送方回送确认应答，确认应答为ASCII码为6的字符。当接收方认为错误地接收到发方送来的数据后，接收方必须向发送方回送否认应答，确认应答为ASCII码为21的字符。

5.2.2 建立连接

进行网络水情交换的发送方和接收方进行数据交换之前首先要建立通信连接，在它们之间建立一条通信的虚电路。

5.2.3 发送数据

发送方和接收方之间在网络连接成功之后，开始交换实时水情信息，发送方除第一个数据包之外，发送方只有收到接收方的确认之后，才发送下一个数据包，发送数据的流程如图1。

图1 网络发送数据流程示意图

发送方在发送对时数据包后，等待接收回送的对时数据包，接收方收到对时数据包后，立即填列本机时间并回送给发送方，发送方按照接收的时间同步本机时钟。

5.2.4 结束通信

当发送方成功收到最后一个数据包的确认以后，启动结束通信进程，首先由发送方关闭通信连接，结束通信过程如图2。

图2 结束网络通信示意图

5.3 各系统之间的关系

5.3.1 水情信息接收系统

水情分中心通过该系统接收所属测站通过不同信道传输的实时水情信息，按照规划的数据格式进行保存，是水情信息处理系统的输入。

5.3.2 信息处理系统

对水情信息接收系统接收的实时水情信息进行分类处理和整合，进行解码、排错、转换、入库，是水情分中心实时水情数据库的最主要的输入。

5.3.3 信息编码系统

以水情分中心实时数据库为基础，按照各测站的报汛任务书，按照水情信息编码标准进行信息编码。编码后的信息存入转发队列，由信息传输系统将其向其它节点转发。

5.3.4 信息传输系统

完成报文信息从水情分中心到辽宁省水情中心的传输工作。在这些系统中，计算机网络和数据库是其核心，以数据为中心，各个系统之间可以进行信息交换。

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TP311.13

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1673-8853（2017）03-0038-02

2017-01-16

编辑：刘长垠 邢博辉

王姝（1973-），女，高级工程师，现从事水文情报、预报、水文水资源研究。