楊 杰 ，胡德秀 ，梁德勝

（1.西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，西安 710048；2.水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430072；3.西安理工大學(xué)自動(dòng)化與信息工程學(xué)院，西安710048）

大壩安全[1]直接影響水利水電工程的運(yùn)行，更與人民的生命財(cái)產(chǎn)安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，一旦發(fā)生潰壩，后果不堪設(shè)想，因此對(duì)大壩進(jìn)行科學(xué)有效的安全監(jiān)測(cè)與控制管理十分重要。

目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)種類繁多，大多為C/S（客服端/服務(wù)器）模式，這些系統(tǒng)在水利工程安全監(jiān)控管理中正在發(fā)揮著作用。目前來(lái)看，基于C/S模式的管理信息系統(tǒng)能夠滿足大壩安全監(jiān)測(cè)管理的普通要求，但是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅速發(fā)展，基于C/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)就暴露出維護(hù)工作量大、升級(jí)困難、可移植性差、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)和信息難以共享等自身難以克服的缺點(diǎn)。

與C/S結(jié)構(gòu)相比，B/S結(jié)構(gòu)（瀏覽器/服務(wù)器）[2-5]的主要優(yōu)勢(shì)在于：沒(méi)有客戶端，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)的成本低；良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性；界面友好，使用方便；更強(qiáng)的信息系統(tǒng)集成性。因此，針對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的諸多缺點(diǎn)，研究基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)，對(duì)于加強(qiáng)大壩安全監(jiān)測(cè)信息的有效管理十分重要，這也正是本文的研究目的所在。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)

基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是依據(jù)現(xiàn)行大壩安全監(jiān)測(cè)規(guī)范，利用目前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一套具有先進(jìn)性、可靠性、通用性和可擴(kuò)充性的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)[6]。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、處理、分析，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按一定的方式組織生成特定的信息，通過(guò)對(duì)這些信息的集中管理，對(duì)大壩安全狀態(tài)作出快速、準(zhǔn)確的評(píng)判，為大壩運(yùn)行管理與科學(xué)決策提供依據(jù)，確保水庫(kù)大壩安全。

1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境為：

數(shù)據(jù)庫(kù) Microsoft SQL Server 2005；

技術(shù)平臺(tái) Microsoft.NET Framework 2.0；

IIS Internet Information Sever 6.0；

開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 ASP.NET2.0，采用C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)；

服務(wù)器操作系統(tǒng) Windows 2000/2003 Server。

1.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)采用B/S模式的三層體系結(jié)構(gòu)，利用ASP.NET（C#）技術(shù)和SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)[7-9]。B/S模式的三層體系結(jié)構(gòu)為用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層。大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）用戶界面層 用戶界面層也叫用戶表示層，封裝人機(jī)界面的所有表單和組件，是應(yīng)用系統(tǒng)與系統(tǒng)用戶之間的直接接口。主要用于從業(yè)務(wù)邏輯層獲取數(shù)據(jù)并顯示；或者與用戶進(jìn)行交互，將相關(guān)數(shù)據(jù)送回業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行處理。用戶界面層以瀏覽為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)信息的管理，通過(guò)圖表和文字等形式表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)信息資源和分析成果的共享。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層 業(yè)務(wù)邏輯層包含了與核心業(yè)務(wù)相關(guān)的邏輯，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)則和業(yè)務(wù)邏輯，并完成應(yīng)用程序運(yùn)行所需要的處理。同時(shí)，業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理來(lái)自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、計(jì)算、分析等，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)業(yè)務(wù)管理。

（3）數(shù)據(jù)層 數(shù)據(jù)層包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和與之交互的組件或服務(wù)，這些組件或服務(wù)在功能上和業(yè)務(wù)邏輯層相互獨(dú)立。數(shù)據(jù)層以數(shù)據(jù)庫(kù)為平臺(tái)，存儲(chǔ)大壩安全監(jiān)測(cè)的所有數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)邏輯層提供處理數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)，應(yīng)具備系統(tǒng)管理、工程資料管理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、圖形管理、報(bào)表管理、建模分析等基本功能。大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)功能模塊

（1）系統(tǒng)管理模塊 主要功能是用戶管理、日志管理和退出系統(tǒng)。其中用戶管理可以對(duì)用戶的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，包括增加用戶、刪除用戶、更改用戶訪問(wèn)權(quán)限等。

（2）工程資料管理模塊 主要功能是對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)的工程基本資料進(jìn)行管理，用戶可進(jìn)行資料添加、查詢、瀏覽與維護(hù)、資料的上傳與下載等。

（3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模塊 主要功能是對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，可以對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)查詢和備份等。

（4）圖形管理模塊 主要功能是對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行過(guò)程線、浸潤(rùn)線、相關(guān)圖和分布圖繪制，所繪制的圖形均可以打印輸出和保存。

（5）報(bào)表管理模塊 主要功能是對(duì)各測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表管理，可以生成所需的各種報(bào)表 （如年報(bào)表、月報(bào)表等）。

（6）建模分析模塊 主要功能是生成環(huán)境量信息、變形建模分析和滲流建模分析。利用已有的測(cè)點(diǎn)觀測(cè)資料和環(huán)境量資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)手段來(lái)建立效應(yīng)量（如變形、滲流）與自變量之間的關(guān)系，分離出各環(huán)境影響分量，對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型作出解釋，并能繪制和打印實(shí)測(cè)值、擬合值和各環(huán)境影響分量的擬合結(jié)果和相應(yīng)的變化過(guò)程線。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)功能構(gòu)架的設(shè)計(jì)是為系統(tǒng)提供一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方案，并方便程序設(shè)計(jì)人員將此方案轉(zhuǎn)換為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)功能的具體程序代碼。大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)采用B/S模式的三層體系結(jié)構(gòu)，利用ASP.NET（C#）技術(shù)和SQL Server 2005作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。鑒于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的內(nèi)容繁多，這里僅以測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢?yōu)槔〝?shù)據(jù)庫(kù)名 為Cedian數(shù)據(jù)庫(kù)），分別說(shuō)明各層的實(shí)現(xiàn)。

3.1 數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)

測(cè)點(diǎn)查詢數(shù)據(jù)層由類庫(kù)文件組成，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢操作，并將數(shù)據(jù)傳遞給上層的業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行處理。先建立測(cè)點(diǎn)查詢數(shù)據(jù)層類庫(kù)DamSafe_Data，再添加類文件Cedian.cs，完成方法GetAll。其中GetAll方法用于以數(shù)據(jù)集的形式返回?cái)?shù)據(jù)表中的所有數(shù)據(jù)，返回的數(shù)據(jù)集將被業(yè)務(wù)邏輯層調(diào)用。程序主要代碼如下：

3.2 業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)

測(cè)點(diǎn)查詢業(yè)務(wù)邏輯層由類庫(kù)文件組成，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)層中傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并上傳到用戶界面層中。先建立測(cè)點(diǎn)查詢業(yè)務(wù)邏輯層類庫(kù)DamSafe_Business，再添加類文件Cedian.cs，完成方法GetAll及相關(guān)屬性。其中GetAll方法調(diào)用數(shù)據(jù)層中的同名方法GetAll，并將從數(shù)據(jù)層中返回的數(shù)據(jù)集向上傳遞到用戶界面層中，其中各屬性通過(guò)用戶界面層進(jìn)行賦值，從而實(shí)現(xiàn)更好的封裝和隱藏。程序主要代碼如下：

using System;

using System.Data;

namespace DamSafe_Business

{

public class Cedian

{

//實(shí)例化數(shù)據(jù)層中的類Cedian

Damsafe_Data.Cedian CDData =new DamSafe_Data.Cedian();

private string name;

private float chengguo;

//定義屬性Name,用于對(duì)私有字段name進(jìn)行讀/寫(xiě)操作

public string Name

{

get{ return name;}

set{ name=value;}

}

/定義屬性 Chengguo,用于對(duì)私有字段chengguo進(jìn)行讀/寫(xiě)操作

public string Chengguo

{

get{return chengguo;}

set{chengguo=value;}

}

//定義方法，調(diào)用數(shù)據(jù)層中同名方法

public DataSet GetAll()

{

return CDData.GetAll();

}

}

}

3.3 用戶界面層實(shí)現(xiàn)

測(cè)點(diǎn)查詢用戶界面層主要由Web窗體Sample.axpx、Gridview控件和按鈕控件組成，在按鈕單擊事件處理過(guò)程中調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層中的GetAll方法，并將該方法返回?cái)?shù)據(jù)集對(duì)象綁定到Gridview控件上，以顯示數(shù)據(jù)表中的所有數(shù)據(jù)。程序主要代碼如下：

using System;

using System.Data;

public partial class Sample:System.Web.UI.Page

{

DamSafe_Business.Cedian CDBiz;//聲明業(yè)務(wù)邏輯層中類Cedian

private void Page_Load(objectsender,System.EventArgs e)

{

CDBiz=new DamSafe_Business.Cedian();

//實(shí)例化業(yè)務(wù)邏輯層中類Cedian

}

private void btnGetAll_Click(object sender,System.EventArgs e)

{

dgGetAll.DataSource=CDBiz.GetAll();

dgGetAll.DataBind();

}

}

4 工程應(yīng)用實(shí)例

甘肅碧口水力發(fā)電廠原采用的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)于1994年，系統(tǒng)主要由觀測(cè)資料數(shù)據(jù)庫(kù)和綜合管理系統(tǒng)兩部分組成，由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)和設(shè)備的限制，這套軟件只能在DOS操作系統(tǒng)下運(yùn)行，資料的查詢和備份都不太方便，沒(méi)有各種報(bào)表的制作、觀測(cè)資料的整編分析等功能，只能繪制部分曲線圖。為加強(qiáng)大壩安全管理，及時(shí)了解大壩的安全性態(tài)，確保大壩安全運(yùn)行，必須對(duì)原碧口大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，因此開(kāi)發(fā)新的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)勢(shì)在必行。

根據(jù)碧口大壩及其相關(guān)樞紐建筑物、青崖嶺滑坡體、左右高邊坡、環(huán)境量等的安全監(jiān)測(cè)實(shí)際情況，基于前面提出的基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法，研發(fā)了基于B/S結(jié)構(gòu)的碧口水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)。

基于B/S結(jié)構(gòu)的碧口水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)界面友好，操作簡(jiǎn)單，具有良好的可擴(kuò)展性和可靠性。系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)了碧口大壩及其相關(guān)樞紐建筑物、青崖嶺滑坡體、左右岸高邊坡、環(huán)境量等各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與人工錄入管理、測(cè)值誤差辨識(shí)與處理、各種報(bào)表定制與生成打印、測(cè)值過(guò)程線任意定制與繪制、相關(guān)圖分析、浸潤(rùn)線動(dòng)態(tài)分析、統(tǒng)計(jì)建模與定量分析、工程安全監(jiān)測(cè)相關(guān)資料管理、網(wǎng)絡(luò)傳輸與實(shí)時(shí)查詢管理、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)幫助等功能。碧口水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)功能應(yīng)用頁(yè)面如圖3～8所示（系統(tǒng)首頁(yè)和系統(tǒng)功能主頁(yè)圖略）。

圖3 監(jiān)測(cè)資料上傳與下載

圖4 人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)錄入

圖5 測(cè)點(diǎn)水平位移過(guò)程線

圖6 滲流觀測(cè)斷面浸潤(rùn)線

圖7 大壩變形觀測(cè)月報(bào)表

圖8 滲流建模分析

碧口水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行狀況良好，碧口水力發(fā)電廠能及時(shí)、準(zhǔn)確、方便地管理大壩安全監(jiān)測(cè)的各類數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控大壩安全運(yùn)行，確保大壩安全。

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)大壩安全監(jiān)控管理的發(fā)展需要，對(duì)基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究，探討了基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與方法。通過(guò)工程實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)本文提出的基于B/S結(jié)構(gòu)的大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行狀況良好，能及時(shí)、準(zhǔn)確、方便地管理大壩安全監(jiān)測(cè)的各類數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控大壩安全運(yùn)行，具有較高的實(shí)用價(jià)值，這對(duì)于提高我國(guó)大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的研究水平，普及先進(jìn)大壩安全監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)具有積極意義。

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