基于電子信息技術(shù)的水利工程信息管理系統(tǒng)設(shè)計

姚 嘉，王 靜

(西安交通工程學(xué)院，西安 710300)

水利工程信息資料種類繁多，只有通過合理有效的匯編和管理，才能使其價值得到充分利用。為解決大量數(shù)據(jù)資料存儲管理混亂、工作效率低下、資料安全性差、資料共享困難等問題，基于電子信息技術(shù)，采用信息化管理方式，建立了水利工程資料數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出一套專門的信息管理系統(tǒng)。

分析了電子信息技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計了水利工程信息管理系統(tǒng)的主要功能，運用Java語言，開發(fā)了信息管理軟件，基于SQL Sever數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建了水利信息資料數(shù)據(jù)庫，通過Java數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)，實現(xiàn)了水利工程信息管理，以期提高水利工程信息管理效率，實現(xiàn)信息資料的有效利用。

1 電子信息技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

電子信息技術(shù)是一系列具有電子技術(shù)、信息技術(shù)綜合特征的技術(shù)統(tǒng)稱[1]，其核心包括電子、計算機、信息等技術(shù)[2]。電子信息技術(shù)通過提高數(shù)據(jù)處理效率，使信息的共享性得到提高，結(jié)合計算機的高效計算和模擬，使數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用準確性得到保障。隨著人工智能的發(fā)展，電子信息技術(shù)通過深度挖掘海量信息中的重要因素，在智能決策上發(fā)揮了重要作用。

目前，電子信息技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水利工程中，主要體現(xiàn)在水利信息管理、水利工程計算及水利工程規(guī)劃等方面。水利信息管理是通過計算機規(guī)范、整編、校準數(shù)據(jù)資料，將其存入數(shù)據(jù)庫中，提供便利的查詢、應(yīng)用服務(wù)。如廣西水庫管理信息系統(tǒng)應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)和GIS(地理信息系統(tǒng))等高新技術(shù)，利用Client/Server(客戶機/服務(wù)器)和Browser/Sever(瀏覽器/服務(wù)器)相結(jié)合的模式，建立了水利普查數(shù)據(jù)資料管理信息系統(tǒng)[3]。水利工程計算在計算機、大數(shù)據(jù)及云計算技術(shù)的支持下，具有準確、高效的特點，如abquse等有限元計算分析軟件，可以通過建立模型，對擬建建筑結(jié)構(gòu)進行相關(guān)應(yīng)力分析，保證結(jié)構(gòu)的安全性。水利工程規(guī)劃是專門針對某一水利建設(shè)項目進行規(guī)劃，屬于流域規(guī)劃、地區(qū)水利規(guī)劃、專業(yè)水利規(guī)劃的一部分，地理信息系統(tǒng)、信息查詢技術(shù)等在流域規(guī)劃中也得到了廣泛應(yīng)用。

2 水利工程信息管理系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 功能需求

本研究設(shè)計的水利工程信息管理系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)庫及管理軟件于一體的綜合性資料信息管理平臺，包含水利工程信息管理軟件和水利信息資料數(shù)據(jù)庫兩個部分。

2.1.1 用戶登錄功能

為了保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料的安全，只有登錄到系統(tǒng)中的用戶才能使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，且不同用戶有不同的使用權(quán)限。本系統(tǒng)用戶包含普通用戶、高級用戶和管理員用戶[4]。普通用戶僅有查詢資料的權(quán)限，高級用戶享有查詢功能的同時也擁有數(shù)據(jù)資料下載功能，可提升數(shù)據(jù)利用率。管理員用戶可對系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行添加、修改和刪除，可隨時進行數(shù)據(jù)庫資料的更新和維護，還可以對本系統(tǒng)的普通用戶和高級用戶進行管理。

2.1.2 數(shù)據(jù)查詢功能

水利工程信息管理系統(tǒng)搭建的主要目的是對水利工程數(shù)據(jù)資料進行高效利用和共享，因此本系統(tǒng)最基本和最重要的功能是查詢功能。為了滿足不同用戶的多種需求，查詢功能包含普通查詢和高級查詢功能。普通查詢直接在搜索框輸入關(guān)鍵詞即可查詢到數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)內(nèi)容，查詢結(jié)果按照相關(guān)性降序排列。高級查詢可在多個搜索框輸入不同的關(guān)鍵詞，每個關(guān)鍵詞之間可以用and者or連接。

2.1.3 數(shù)據(jù)下載功能

查詢到想要的數(shù)據(jù)之后，為了便于數(shù)據(jù)使用，高級用戶享受一鍵下載功能。點擊頁面的下載按鈕后，會彈出文件的保存路徑，高級用戶可自主更改下載路徑，數(shù)據(jù)將以Excel格式保存到目標文件中。

2.1.4 數(shù)據(jù)管理功能

為了使系統(tǒng)能夠長期健康有序運行，需要通過數(shù)據(jù)管理功能對系統(tǒng)進行定期維護和管理，僅管理員用戶擁有此功能的權(quán)限。數(shù)據(jù)管理功能包含對數(shù)據(jù)的添加、編輯和刪除，對普通用戶和高級用戶的添加、編輯和刪除。為了提高管理員的工作效率，減輕工作負擔(dān)，添加數(shù)據(jù)時除了可以應(yīng)用手動錄入功能，還應(yīng)具有批量導(dǎo)入功能。

2.2 信息管理軟件設(shè)計與實現(xiàn)

Java語言是由美國計算機公司于1995年開發(fā)，具有簡單、面向?qū)ο?、分布式、平臺獨立、安全性、可移植性、多線程等諸多優(yōu)點的編程語言。計算機系統(tǒng)軟件的設(shè)計和開發(fā)大多采用Java語言[4]，管理軟件與數(shù)據(jù)庫之間的連接可通過Java數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)實現(xiàn)，Java數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)在軟件設(shè)計和開發(fā)過程中有著廣泛應(yīng)用[5]。

通過Java編程語言搭建了水利工程信息管理平臺，具體模塊如圖1所示。主要包括以下3個結(jié)構(gòu)：一是基礎(chǔ)模塊，主要包含數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)下載兩部分，該模塊可以滿足普通用戶和高級用戶的功能需求。二是管理模塊，提供了數(shù)據(jù)資料和用戶添加、修改和刪除功能，該模塊為管理員用戶提供了操作空間。三是系統(tǒng)登錄模塊，主要包括用戶登錄、用戶注冊和用戶注銷功能。

圖1 水利工程信息管理軟件功能模塊Fig.1 Function module of water conservancy project information management software

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)

目前主要有4種類型的數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具：Oracle，DB2，Sybase和SQL Sever。通過查閱文獻，對各數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)特點進行比較。水利信息資料數(shù)據(jù)庫建立選擇SQL Sever 數(shù)據(jù)庫，它的資源占用率較低，具有更高的安全性和可用性[5]，對數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器均可設(shè)置權(quán)限。

如圖2所示，建立的水利信息資料數(shù)據(jù)庫資料分為4類：天然水系數(shù)據(jù)資料、水利工程建設(shè)數(shù)據(jù)資料、水利工程運行資料和行政管理數(shù)據(jù)資料。天然水系數(shù)據(jù)資料包括河流信息、湖泊信息、流域信息。水利工程建設(shè)數(shù)據(jù)資料包含可行性研究報告、工程設(shè)計資料、工程施工資料及竣工驗收報告。水利工程運行資料包括運行監(jiān)測數(shù)據(jù)資料、檢修數(shù)據(jù)資料。行政管理類數(shù)據(jù)資料包括行政區(qū)劃表、涉水組織機構(gòu)信息。

圖2 水利工程信息資料數(shù)據(jù)庫Fig.2 Database of water conservancy project information resources

SQL Sever 數(shù)據(jù)庫的存儲方式是將每類數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的形式存儲其中，為方便查詢，要保證數(shù)據(jù)的一致性，因此要進行數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計[6]。參考規(guī)范《基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》(SZY301-2013)對表結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，共設(shè)計了11個數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。采用SQL Server 命令進行數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建，命名為hydraulic_data，將設(shè)計好的數(shù)據(jù)表建立到數(shù)據(jù)庫中，并進行數(shù)據(jù)資料的錄入，最終建立好水利工程信息資料數(shù)據(jù)庫。

2.4 水利工程信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用

通過Java編程語言實現(xiàn)了信息管理軟件的功能。建立好水利信息資料數(shù)據(jù)庫后，通過Java數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)將二者進行連接，完成水利工程信息管理系統(tǒng)的搭建。打開系統(tǒng)，首先出現(xiàn)的是平臺登錄界面，如圖3所示。普通用戶可通過登錄界面進行賬號注冊、登錄和注銷。當(dāng)普通用戶注冊賬號時，系統(tǒng)通過管理模塊進行用戶添加，當(dāng)普通用戶注銷賬號時，系統(tǒng)通過管理模塊進行用戶刪除，系統(tǒng)定期維護，為節(jié)約內(nèi)存，管理員用戶也可以通過管理模塊將長時間未登錄平臺的用戶進行注銷，當(dāng)用戶密碼遺忘時，也可向管理員用戶申訴，通過系統(tǒng)設(shè)定的管理模塊修改密碼。普通用戶在平臺登錄界面輸入正確的用戶名和密碼后，點擊登錄按鈕，即可成功登錄到水利工程信息管理系統(tǒng)中。

圖3 軟件登錄界面Fig.3 Software login page

普通用戶登錄界面后進入到軟件中，工具欄包含4個模塊，即天然水系數(shù)據(jù)資料、水利工程建設(shè)數(shù)據(jù)資料、水利工程運行資料、行政管理數(shù)據(jù)資料。每個模塊的下拉菜單包含對應(yīng)的子數(shù)據(jù)信息表，如圖4(a)所示。工程運行數(shù)據(jù)資料的下拉菜單包含監(jiān)測數(shù)據(jù)資料和檢修數(shù)據(jù)資料。當(dāng)管理員用戶登錄到系統(tǒng)中時，工具欄在包含以上4個模塊的基礎(chǔ)上還包含用戶和數(shù)據(jù)管理模塊，用戶和數(shù)據(jù)管理模塊菜單如圖4(b)所示。

圖4 水利工程信息管理軟件部分菜單圖Fig.4 Partial menu diagram of water conservancy project information management software

普通用戶和高級用戶點擊需要的資料類別后，如水利工程建設(shè)數(shù)據(jù)資料中的可行性研究報告，即可出現(xiàn)查詢對話框，可在查詢對話框中輸入關(guān)鍵字查詢到需要的信息，管理員用戶除了可以在系統(tǒng)中查詢資料外，還可以通過管理模塊進行用戶和資料數(shù)據(jù)維護，擁有添加、修改和刪除數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的權(quán)限。系統(tǒng)運行初期，需要將大量的數(shù)據(jù)資料存入數(shù)據(jù)庫中，水利資料的準確、快速錄入是系統(tǒng)的另一項重要功能，既添加功能，為了進一步降低操作門檻，擴大數(shù)據(jù)庫應(yīng)用范圍，大幅度提升工作效率，特別為系統(tǒng)設(shè)計了通過Excel 直接導(dǎo)入資料的功能。向系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中添加大量同類型數(shù)據(jù)時，可在Excel中將數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)填寫好后，通過水利工程信息管理軟件的批量導(dǎo)入功能批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

水利工程數(shù)據(jù)資料的管理是電子信息技術(shù)在水利行業(yè)應(yīng)用中不可分割的部分，是水利信息化的重點建設(shè)內(nèi)容。分析了電子信息技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計了水利工程信息管理系統(tǒng)的主要功能，基于SQL Sever數(shù)據(jù)庫建立了全面、詳實、準確的水利信息資料數(shù)據(jù)庫，運用Java語言開發(fā)了操作簡便、可擴展性強的信息管理軟件，實現(xiàn)了信息化管理和數(shù)據(jù)資料的高效共享。