基于信息引擎的浙江省大型水库信息汇集共享系统研究

陈浙梁，倪宪汉

（浙江省水文管理中心，浙江 杭州 310009）

1 问题的提出

大型水库承担重要的防洪、供水、灌溉、发电等作用。实时水雨情信息是浙江省防汛防台抗旱决策的重要依据，在历年防汛防台抗旱中发挥重要作用。浙江省大型水库的水雨情系统建设时间、建设单位、系统的通信制式、数据的接口定义各不相同。对于非水利系统的水库，如电力系统的新安江水库、富春江水库、乌溪江水库、紧水滩水库等4座水库，相关的市、县防汛管理部门、缺少共享水库水雨情信息的途径和办法。针对新安江水库、富春江水库、乌溪江水库、紧水滩水库等4座大型水库研究水雨情信息汇集共享方案，为各级防汛部门提供4座水库的水雨情数据信息共享[1]。

2 数据传输系统

通过对新安江、富春江、乌溪江、紧水滩等4座水库现场数据库的有效分析，需要从当地水雨情系统数据库字段中获取小时雨量、小时水位、预报信息等字段，并采用定时器的方式在数据库中定时查询最新的本地表中相应字段的最新数据。数据采集软件在查询到数据之后按照规定的业务编码向DTU终端推送数据。DTU终端完成数据编码，并按照预设的IP、端口向定制服务器执行推送，完成数据传输系统的全过程。数据传输系统框架见图1。

图1 数据传输系统框架图

2.1 数据编码

数据编码由起始符、来报时间、站码、监测内容、记录数量、监测时间、监测值组成。内容之间采用英文字符“|”进行分割，由于数据接收端是运行于互联网上的TCP协议，虽然采用了高位端口，但仍有干扰数据产生，所以在结构体的第一步就设置了起始符。TCP解码与组包系统只需要判断首字符是否为“！”就能识别是否是大型水库现场采集的业务保文。

（1）来报时间是DTU终端发起数据采集的时间，采用年月日时分秒的格式，例2020 - 06 - 22 11:00:00；

（2）站码是4座水库现场传感器所连接的DTU终端编码，具有唯一性、排他性。终端编码在TCP解码与组包系统内完成；

（3）监测内容当前支持WH、RH、FL分别对应为小时水位、小时雨量、预报信息；

（4）记录数量，有DTU终端发起的数据请求经过业务系统获取数据后可能有各种原因未能向上位系统成功推送，把未推送的数据累计到下次继续推送；

（5）监测时间，是前端数据采集终端向传感器发送数据采集请求的时间；

（6）监测值，即数据采集的结果。

2.2 数据编码实例

以新安江水库为例，各抽取WH、RH、FL三种类型的数据进行编码，如下所示：

（1）小时水位信息，其中WH为小时水位；

＜2020 - 06 - 22 11:02:03|410018|WH|1|2020 - 06 - 22 11:00:00，103.65＞

（2）小时雨量信息，其中RH为小时雨量；

＜2020 - 06 - 22 11:02:00|410002|RH|1|2020 - 06 - 22 11:00:00，14＞

（3）预报信息，其中FL为预报信息（新安江48 h洪水预报，共6条信息）；

＜2020 - 06 - 22 11:04:42|411001|FL|8|1001|2020 - 06 -22 11:00:00|60，1777.59|120，1766.39|180，1734.53|240，1690.06|300，1638.12|360，1582.47|420，1529.2|480，1479.21＞

＜2020 - 06 - 22 11:04:42|411001|FL|8|1001|2020 - 06 -22 11:00:00|540，1431.62|600，1386.33|660，1343.74|720，1304.36|780，1268.3|840，1235.29|900，1204.99|960，1177.16＞

＜2020 - 06 - 22 11:04:42|411001|FL|8|1001|2020 -06 - 22 11:00:00|1020，1151.64|1080，1128.28|1140，1106.83|1200，1086.99|1260，1068.47|1320，1051.02|1380，1034.48|1440，1018.73＞

＜2020 - 06 - 22 11:04:42|411001|FL|8|1001|2020 - 06 -22 11:00:00|1500，1003.71|1560，989.4|1620，975.76|1680，962.76|1740，950.38|1800，938.58|1860，927.31|1920，916.53＞

＜2020 - 06 - 22 11:04:42|411001|FL|8|1001|2020 - 06 -22 11:00:00|1980，906.2|2040，896.27|2100，886.71|2160，877.48|2220，868.55|2280，859.9|2340，851.48|2400，843.29＞

＜2020 - 06 - 22 11:04:42|411001|FL|8|1001|2020 - 06 -22 11:00:00|2460，835.31|2520，827.5|2580，819.87|2640，812.4|2700，805.07|2760，797.87|2820，790.8|2880，783.85＞

2.3 数据传输及解码

数据编码后，形成加密数据包，经过数据校验、数据入库、数据拆包、数据组包、数据解码、平台推送、信息引擎ME接收，最终完成数据传输的全过程。数据传输框架见图2。

图2 数据传输框架图

2.4 信息汇集共享系统数据库设计

要完成大型水库的信息汇集共享系统，必须对该系统的数据库进行设计，制定数据库定义，选用开源的MySQL 数据库，对汇集采集到的数据进行存储。

大型水库信息引擎数接收实时数据后，存入接口数据库。接口数据库见表1。

表1 信息汇集共享系统数据库定义表

2.5 数据编码与信息汇集共享系统数据库的对应关系

设置数据校验符，以数据校验位为起始符进行数据行处理，判断测站编码是否在匹配的数据库中。符合规则的数据存储在数据库中的十六进制表中，对表中的数据进行拆包。数据拆包关系见图3。

图3 数据拆包关系图

2.6 实时信息数据解码

在大型水库业务报文进行解码时，在提取原始报文SID，ITEM，DT，Value四要素的基础上进行二次组包推送，已确保数据通过平台推送到信息引擎ME客户端。组包的过程是一个加密的过程，也是一个对数据进行格式化、标准化的过程。DTU终端数据传输流程见图4。

图4 DTU终端数据传输流程图

3 信息引擎的介绍

信息引擎ME软件（简称ME）接收软件是新一代的水文遥测数据接收软件，通过浙江省水文通信平台，强大的云端同步功能让接收计算机能第一时间掌握云端数据变动，同时ME接收软件也内置了水文业务所需插件以满足用户不断变化的业务需求。信息引擎数据结构见图5。

图5 信息引擎数据结构图

4 信息汇集共享系统的应用实验

为了测试基于信息引擎的浙江省大型水库信息汇集共享系统的工作性能，随机选取新安江水库、富春江水库、乌溪江水库、紧水滩水库4个水位站、4个雨量站、4个预报站进行统计，选取时间跨度为72 h（2020年6月20 — 22日），对水库DTU终端发出的数据条数和信息汇集共享系统接收到的数据进行对比测试。

水位、雨量站数据频率为1次/h，预报信息为6次/h，模式为定时自动发送。实验结束后从水库DTU终端的发送记录及信息汇集共享系统数据库中提取相应信息进行统计、分析，系统发送成功率见表2。实验证明，基于信息引擎的浙江省大型水库信息汇集共享系统满足设计要求。

表2 系统发送成功率统计表

5 结 语

基于信息引擎的浙江省大型水库信息汇集共享系统目前已完成调试，相关成果已应用在浙江省大型水库GPRS水情数据接收与处理系统上，达到预期的效果。

本项目的实施，为各级防汛部门及时掌握非水利行业的水库流域的水雨情信息，消除信息孤岛，提供水雨情信息的数据共享，有非常广阔的应用前景。通过实现水雨情信息的数据共享，对于减少系统的重复建设，提高水雨情信息的使用价值，有显著的经济效益[2]。