艾建軍 李 坤
(河北省承德水文水資源勘測(cè)局,河北 承德 067000)
地下水監(jiān)測(cè)作為水文工作的一項(xiàng)常規(guī)業(yè)務(wù),為地下水動(dòng)態(tài)分析和灌排管理等工作提供著重要的基礎(chǔ)資料和歷史參考依據(jù)。多年來(lái),對(duì)于灌域的地下水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作一直沿用比較傳統(tǒng)和落后的運(yùn)作模式,隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展,已越來(lái)越不適應(yīng)新時(shí)期地下水工作發(fā)展的需要,存在的弊端和不足也日益嚴(yán)重地顯現(xiàn)出來(lái)。“IC卡地下井水位(水溫)自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)處理整編分析系統(tǒng)”(本文稱“自動(dòng)采集及數(shù)據(jù)整編處理系統(tǒng)”)主要是利用現(xiàn)代先進(jìn)的單片機(jī)電子技術(shù)和微機(jī)編程技術(shù),通過(guò)自行研制的地下水位(水溫)采集、存儲(chǔ)、顯示裝置和自行編制的程序軟件操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下水?dāng)?shù)據(jù)的自動(dòng)化采集存儲(chǔ)和地下水資料的自動(dòng)化整編處理,從而提高地下水監(jiān)測(cè)分析水平。
本系統(tǒng)是針對(duì)地下井外業(yè)工作,在現(xiàn)有的地下水監(jiān)測(cè)井的井壁內(nèi)部安設(shè)一個(gè)自行開(kāi)發(fā)研制的數(shù)據(jù)采集裝置,外面加設(shè)保護(hù)裝置。自動(dòng)采集裝置每隔24小時(shí)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)一次,然后將采集到的數(shù)據(jù)(水位、水溫)存入插在采集裝置內(nèi)的IC卡上。管理人員可定時(shí)將IC卡取回,把此卡插入讀卡器,讀卡器與計(jì)算機(jī)聯(lián)接,運(yùn)行計(jì)算機(jī)上的讀卡程序就可將存儲(chǔ)在IC卡上的數(shù)據(jù)信息讀出。
該系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)方案主要包括進(jìn)行水深傳感器的研制開(kāi)發(fā)、水溫傳感器的研制開(kāi)發(fā)、自動(dòng)采集裝置的研制開(kāi)發(fā)和讀卡裝置等的研制開(kāi)發(fā)。具體要求一是要保證水深(水溫)傳感器的穩(wěn)定性和測(cè)量精度要求,而且要爭(zhēng)取盡量低廉的價(jià)格;二是要使采集裝置盡量做到小巧堅(jiān)固,利于保護(hù),設(shè)備應(yīng)具有防潮、防水并便于安裝、調(diào)試;三是盡可能使系統(tǒng)省電,以保證其更長(zhǎng)的工作時(shí)間。
該系統(tǒng)主要是針對(duì)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理與資料整編分析工作,應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)手段對(duì)外部輸入的水位、水化、土壤水鹽等基礎(chǔ)資料通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的軟件處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與資料整編分析的自動(dòng)化,并可對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行瀏覽和打印輸出。系統(tǒng)操作便捷,整體適應(yīng)性強(qiáng),瀏覽查詢方便,并且各項(xiàng)處理均滿足水文規(guī)范要求。
由于該系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)代微機(jī)手段和處理功能,將Windows95/98作為該系統(tǒng)的主要支持系統(tǒng)和運(yùn)行環(huán)境。因此,要求所加載的計(jì)算機(jī)主頻要在133M以上,內(nèi)存達(dá)到16M以上,硬盤(pán)空間要在500M以上。另外,對(duì)該系統(tǒng)的編程手段采用了VB編程語(yǔ)言。
該系統(tǒng)是以地下水資料整編為中心,將水位處理、水質(zhì)分析、土壤含水率計(jì)算、土壤鹽分分析以及數(shù)據(jù)備份等程序模塊封裝在一個(gè)統(tǒng)一的項(xiàng)目處理主程序下實(shí)行系統(tǒng)的統(tǒng)一控制與管理。
系統(tǒng)主要采用VB6.0數(shù)據(jù)庫(kù)編程技術(shù)和Access數(shù)據(jù)庫(kù)軟件進(jìn)行信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中,主要使用VB數(shù)據(jù)對(duì)象訪問(wèn)和更新Access數(shù)據(jù)庫(kù)原理,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入窗體并為它編寫(xiě)代碼(包括使用Visdata程序創(chuàng)建和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù);設(shè)計(jì)約束數(shù)據(jù)控件在鍵擊、數(shù)據(jù)字段、窗體等不同級(jí)別上編寫(xiě)輸入確認(rèn)過(guò)程;使用SQL結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行備份恢復(fù))以及報(bào)表程序的編寫(xiě)等。同時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)置對(duì)處理結(jié)果的瀏覽和打印輸出功能。
2.2.1 水位資料處理的編程原理
采用VB6.0中文版和Access數(shù)據(jù)庫(kù)工具,實(shí)現(xiàn)了測(cè)井水位資料錄入、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的建立、測(cè)量資料的錄入、報(bào)表的生成、水位過(guò)程線的繪制及打印和其它處理等功能。為實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)的聯(lián)系和關(guān)聯(lián),本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的字典庫(kù),實(shí)現(xiàn)不同測(cè)量?jī)?nèi)容中數(shù)據(jù)的共享。
通過(guò)微機(jī)輸入各地下水位觀測(cè)值后,經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)行處理后,相應(yīng)的地下水位、埋深值便自動(dòng)得以計(jì)算和處理,并根據(jù)要求自動(dòng)生成相應(yīng)的地下水位月報(bào)表及水位年度成果表。同時(shí),可點(diǎn)繪地下水位變化過(guò)程線,結(jié)合外部輸入的氣象和引排水資料可同時(shí)點(diǎn)繪綜合變化過(guò)程線等。
2.2.2 水質(zhì)分析資料處理的編程原理
通過(guò)微機(jī)輸入各地下井水樣化驗(yàn)的滴定用量,系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)計(jì)算相應(yīng)的離子含量和相應(yīng)的其它水化指標(biāo),并自動(dòng)將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總為對(duì)應(yīng)的成果表,并可瀏覽與打印輸出。特別是在這一項(xiàng)目的處理中,解決了對(duì)水化所要求的數(shù)據(jù)特殊格式的自動(dòng)識(shí)別和處理。
由于水化記錄表和成果表表格較為復(fù)雜,VB6.0又不易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜報(bào)表的生成,系統(tǒng)同樣采用了與Excel的接口技術(shù),繪制符合整編要求的表格。同時(shí)系統(tǒng)對(duì)在水化分析中包含的水位、埋深、水溫等測(cè)井資料實(shí)現(xiàn)了彼此間數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)。
2.2.3 土壤含水率資料處理的編程原理
通過(guò)微機(jī)輸入各取樣定位點(diǎn)的含水率測(cè)定資料,系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行含水率的計(jì)算和計(jì)算成果表的生成,并可按要求點(diǎn)繪生成相應(yīng)的含水率對(duì)比分布圖,以便直觀地進(jìn)行對(duì)比與分析。特別是在這一項(xiàng)目的處理中,實(shí)現(xiàn)了選擇統(tǒng)計(jì)功能,解決了含水率計(jì)算數(shù)據(jù)的取舍問(wèn)題。同時(shí),調(diào)用了VB6.0與Excel的接口技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)中繪制點(diǎn)位及層次橫向、縱向的水位含水率分布圖,使含水率數(shù)據(jù)更加直觀。
2.2.4 土壤鹽分分析資料處理的編程原理
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了土樣分析計(jì)算中分析記錄表和成果表的打印。
2.2.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的編程原理
本系統(tǒng)主要采用了SQL結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言及ODBC技巧,將本系統(tǒng)所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了分類備份與恢復(fù)。實(shí)現(xiàn)了水文資料檔案化及歷史查詢的便捷功能。
本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)包括兩個(gè)方面:一方面將地下水文資料長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)人工整編的工作方式轉(zhuǎn)化為利用最新計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)整編,節(jié)約了人力和物力投入。另一方面是將水位單井過(guò)程線和綜合過(guò)程線進(jìn)行了計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成和利用打印機(jī)仿真輸出。在這方面,不僅回避了以往人工點(diǎn)圖的誤差,而且可以實(shí)時(shí)的觀察水位變化過(guò)程,同時(shí)也節(jié)省了使用繪圖儀繪制的費(fèi)用。
通過(guò)對(duì)“自動(dòng)采集及數(shù)據(jù)整編處理系統(tǒng)”的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,為傳統(tǒng)的地下水?dāng)?shù)據(jù)采集和整編處理工作提供了科學(xué)手段并注入了新的活力,大大提高了數(shù)據(jù)處理與資料整編分析水平和工作效率,為灌排管理及地下水動(dòng)態(tài)規(guī)律的研究提供了更為及時(shí)準(zhǔn)確的依據(jù)和基礎(chǔ)資料,主要體現(xiàn)在:
3.1 避免了人工觀測(cè)資料中存在的資料缺漏測(cè)、真實(shí)性差等弊端,增強(qiáng)了資料的連續(xù)性、可分析性和精度。
3.2 簡(jiǎn)化和壓縮了地下水資料的計(jì)算、整編工作量,提高了整編處理的精度和質(zhì)量,節(jié)省了人力、物力的配置。
同時(shí),通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用,一方面由于對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集將由系統(tǒng)本身自動(dòng)完成,再無(wú)需人工觀測(cè),因此,它將免去委托觀測(cè)費(fèi)用,另一方面將節(jié)省大量?jī)?nèi)業(yè)資料整編和數(shù)據(jù)處理所需的人力、物力投入,降低內(nèi)業(yè)工作業(yè)務(wù)費(fèi)用的支出,從而帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
因此,隨著對(duì)“自動(dòng)采集及數(shù)據(jù)整編處理系統(tǒng)”在今后的不斷應(yīng)用和技術(shù)容量及技術(shù)處理水平的進(jìn)一步加大以及其處理內(nèi)容和通用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大,必將實(shí)現(xiàn)并使其成為真正的業(yè)務(wù)“思維”化和“領(lǐng)域”化處理系統(tǒng),從而帶來(lái)向全業(yè)務(wù)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用的廣闊前景。
[1]錢(qián)易,劉昌明,邵益生.中國(guó)城市水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用[M].北京,中國(guó)水利水電出版社 2002。
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