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摘要:為了及時掌握塔里木河流域地下水動態變化，研究項目在塔里木河流域周邊11個轄區縣共布設79個地下水監測站點，主要依靠B/S網絡結構模式、Net操作平臺架構集成技術、結構化查詢語言（SQL）、C#語言編程等技術，實現塔里木河流域地下水監測管理系統設計。
關鍵詞:塔里木河流域；地下水；監測管理系統
水是生命之源，是自然界進行生態循環的重要資源。隨著經濟社會的發展用水需求量加大，一些地區地下水開采過度，形成地下水漏斗，進而造成地面沉降、水資源減少、水質下降等問題，影響周邊居民及生態安全。為了保護生態環境并及時掌握地下水的動態變化，針對塔里木河流域干旱區進行地下水監測，該研究在塔里木河流域周邊11個轄區縣共布設了79個地下水監測站點，以保證采集到的塔里木河流域地下水數據能及時傳輸接收到中央處理器上。監測系統分為采集層、傳輸層和數據處理中心，采集層主要負責主動采集監測位置的地下水埋深、水溫等數據信息，并將采集到的信息進行存儲。傳輸層主要負責監測點采集信息的傳輸，由于此研究涉及到的地域非常廣泛，所以選擇GPRS技術作為監測系統連接的通訊方式，實現GPRS信號的研究區域覆蓋，保證監測數據能及時傳輸到數據終端。數據處理中心主要負責地下水監測數據的整合分析處理。
1.監測系統設計
1.1監測系統總體結構設計
塔里木河流域地下水監測系統總結構設計采用B/S結構，B/S結構系統又分為3個物理結構模式：一是數據層，主要負責數據庫的建立及數據的存儲，采用分布式結構形式對數據進行管理，實現數據層內儲存數據的讀取及檢索功能。數據庫的存在為系統進行決策分析提供一線的地下水監測數據資料，數據庫也是存儲數據進行編碼、分類、運行等分類管理的重要場所。二是邏輯層，又稱為應用層，主要負責系統軟件的計算機處理，主要模塊包括地下水基礎信息服務模塊、地下水統計分析模塊、系統管理模塊。所有監測數據邏輯計算均在邏輯層進行，數據層將采集到的一線地下水監測數據傳輸到邏輯層，邏輯層根據提前設置好的算法對所得數據進行計算分析，然后將計算分析后的數據傳輸到表現層。三是表現層，又稱為客戶服務層，主要提供人機交換數據服務，通過建立的人性化用戶服務界面，指導用戶提出服務請求，從而實現各種監測數據的獲取或指令的下達。
1.2監測系統軟件設計
塔里木河流域地下水監測系統軟件設計采用微軟操作平臺（NET）、微軟VS、網絡地理信息系統（WebGIS）、結構化查詢語言（SQL）進行。監測系統軟件設計前端設置IE瀏覽器端口進行系統數據查看及相關指令的下達。用戶請求信號發出，傳輸到集成Web服務器上進行處理，然后利用結構化查詢語言（SQL）編程技術完成監測數據的讀取，實現用戶服務請求，并將用戶查詢數據在計算機客戶終端顯示。
1.3監測數據庫系統設計
塔里木河流域地下水監測數據庫是進行地下水埋深數據變化趨勢分析的重要數據資料，其中包含各監測井采集的地下水埋深數據、數據圖形分析等重要信息，而且隨著研究時間的增加，數據量不斷遞增，因此需要龐大的技術支持。所以在進行數據庫結構設計時，既要要求數據庫系統具備較強的靈活性，方便資料的查閱和整理，又要要求監測數據庫系統具有較好的可擴充性、可維護性和安全性，保證數據存儲的有序、有效、安全及完整。本系統的數據庫設計依據SL183-2005《地下水監測規范》標準，嚴格按照《規范》的數據庫表結構進行設計，不符合研究要求的方面，需要根據實際監測系統設計需求進行設計，在數據庫系統設計時既要符合數據庫建立的常規邏輯，又要和實際監測數據存儲要求相結合，避免出現數據錄入錯誤、冗余，對監測到數據進行高效、規范、系統的管理。數據庫系統設計是利用關系型數據庫管理系統（SQLServer）將監測到的地下水相關數據輸入到此系統中進行統一管理管理。塔里木河流域地下水監測數據庫系統主要組成部分見圖1。
1.4監控系統安全性設計
塔里木河流域地下水監控系統安全性設計的主要目的是保證系統運行各個環節有可靠的安全性，從而使系統運行的數據安全、應用安全及網絡安全得到有效保障：數據安全主要根據不同使用用戶對數據庫設計使用要求，例如普通用戶、相關維護人員及開發人員等，滿足不同用戶對系統設計要求，并建立使用規范，就能保證數據庫在各個層面均能運行安全；應用安全主要對監測系統應用服務器進行安全設置，保障服務器運行安全，除此之外對監控系統、監控日志管理、應用服務進行安全設置，為整個系統的安全運行提供保障；網絡安全主要依靠防火墻保護和入侵檢測系統相關技術，通過建立全面防火墻系統，全面檢測外界可能發生的入侵行為，并對入侵行為及時識別，然后生成入侵檢測報告采用建立的警報系統及時報警，并通過有效應對措施保證監測系統網絡安全，保護Web服務器和后臺數據庫的連接運行正常。
1.5監測系統功能設計
塔里木河流域地下水監測系統功能設計的基礎是地下水監測的實時數據及整編數據，主要功能設計分為3個模塊，分別是地下水數據管理模塊、地下水統計分析模塊及系統管理模塊，進而實現地下水監測系統的數據處理、監測點地理信息管理及整編管理、報表生成、水文情況相關分析預測等系統功能見圖2。在進行監測系統功能設計時，要求各種功能分界清晰，功能設計邏輯清楚、功能全面、設計符合使用邏輯，不僅如此還要具備獨立使用和聯合使用處理功能，具有較強穩定性、實用性及科學性。
1.5.1系統數據統一管理
該地下水監測系統將監測到的基礎數據、圖形數據、屬性數據采取統一的數據管理系統進行管理，除此之外還要對數據結構進行優化，設置數據庫訪問安全控制及數據備份，簡化數據組織結構，方便用戶進行數據查詢，維護人員對數據進行管理，
1.5.2系統數據及圖形編輯、顯示、查詢
對數據、數據屬性、圖形圖像進行管理，實現數據及圖形的顯示、編輯、查詢功能，能夠對各個監測站點數據情況進行查詢、編輯；實現監測數據的統計分析及關系曲線的繪制；實現各個監測站點屬性、空間的信息查詢及管理。
1.5.3系統業務報表設計及輸出
根據《規范》針對業務報表設計要求，運用業務報表邏輯算法對地下水監測原始數據、整編數據進行讀取，形成整編表。數據格式設置可以設置成常規格式、XLS文件格式，該監測系統還可以外接打印機，用于報表的打印。
1.5.4系統專業分析功能
監測數據專業分析功能主要包括對地下水水位及水溫數據分析處理、整編數據分析處理、統測數據分析處理，對上述數據能夠運用多種表現形式，例如數據、圖形（折線圖、餅狀圖、柱狀圖）等進行表示，有利于監測人員進行數據分析，通過數據變化規律確定地下水運行規律。
1.5.5系統統計分析圖示
監測數據統計分析可以利用圖形、表格的形式進行地下水埋深變化趨勢分析及埋深對比分析，對單個監測點、多個監測點及區域監測點進行地下水數據動態分析。
2.信息管理系統功能實現
塔里木河流域地下水監測系統功能主要依靠B/S網絡結構模式、Net操作平臺架構集成技術、結構化查詢語言（SQL）、C#語言編程技術實現。利用B/S網絡結構模式建立Web瀏覽器，應用Net操作平臺架構集成技術進行系統的編程，支持多數據適配，具有較好的系統擴展性。結構化查詢語言（SQL）進行數據庫編程，實現地下水監測系統的實時數據同步以及各種查詢、分析功能的實現，以及分析圖的繪制。信息管理系統功能實現主要包括地下水數據管理系統實現、地下水統計分析系統實現、系統管理實現3部分。
2.1地下水數據管理系統實現
地下水數據管理系統是整個系統運行的基礎，它主要包括原始數據、基本信息、整編數據管理及業務報表的繪制等功能，在系統中實現數據的瀏覽、編輯、查詢、數據導入及導出、打印等功能。原始數據管理，主要負責管理地下水監測的原始數據，主要管理兩個部分，一是人工監測數據管理，二是遙測數據管理?；拘畔⒐芾恚饕撠煿芾淼叵滤O測的基本信息，例如監測點基本信息、監測點成井施工信息、監測點地質信息、監測點水文信息等。整編數據管理，主要負責管理地下水監測的整編數據，將原始表中的地下水數據錄入到整編表中進行分類管理，增加數據管理效率。業務報表，業務報表數據主要從整編表中讀取，按照一定邏輯算法生成各種業務報表。
2.2地下水統計分析系統實現
地下水統計分析系統是將監測到的地下水數據轉化成圖形信息，同時這些圖形信息具有縮小、放大、移動、復制、刷新等編輯功能，方便對地下水數據進行統計分析。地下水統計分析系統主要包括地下水信息查詢、地下水動態GIS、地下水分析等功能。地下水信息查詢涵蓋了所有地下水數據信息的查詢，建立全方位的查詢系統，設定監測點編碼、監測點區域、監測點名稱、監測時間查詢，同時建立模糊查詢系統，方便用戶全方位了解地下水監測基本信息、地下水分布統計。地下水動態GIS采用監測區域地理數據對地下水的情況進行分析，該系統提供點選或區域選擇設定，及時了解所選點位或區域的地下水埋深數據，附近河流、流域等屬性信息，并將所屬流域、河流、監測井等位置在地圖上顯示。同時可以對圖層、圖例進行控制管理，使其具有各種編輯功能。地下水分析主要包括地下水時空分析及動態分析，地下水時空分析主要是對地下水監測數據進行變化趨勢分析及時間數據對比分析，地下水動態分析運用系統將數據生成等值線和變幅等值線，然后根據生成圖形進行變幅分析。
2.3系統管理實現
系統管理實現主要進行日志管理、用戶管理、權限管理、系統框架管理、數據庫管理等功能的實現。日志管理主要負責日常操作日志的錄入，并具有一定檢索查詢功能。用戶管理主要對使用用戶權限進行設定，添加用戶角色分配、角色成員管理等功能。權限管理是進行權限分配管理，主要包括用戶權限分配管理和角色權限分配管理。系統框架管理主要進行系統框架的定制、系統權限維護管理等。數據庫管理主要是進行數據的備份及恢復。
3.結語
塔里木河位于新疆南部地處歐亞大陸腹地，是我國最大的內陸河，也是我國典型的干旱荒漠區。為了保護生態環境并及時掌握地下水的動態變化，利用多種技術實現對塔里木河流域干旱區地下水監測分析，通過地下水監測及時掌握塔里木河流域地下水變化規律，然后進行水資源的合理調配應用管理。
作者:王建宏
