地下水资源监测系统实施方案范本

1、地下水资源监测系统实施方案 1 目目 录录 1 综述.4 1.1 实施方案的建设背景.4 1.2 项目的建设地点.4 1.3 实施方案的建设原则.4 1.4 实施方案的建设内容.5 1.5 实施方案的建设标准和依据.5 2 实施方案的需求分析.7 2.1 实施方案的功能需求.7 2.2 实施方案的信息量指标.8 2.2.1 系统数据处理量的分析.8 2.2.2 系统数据存储量的分析.8 2.2.3 系统数据传输量的分析.9 2.2.4 系统采集与共享的信息量的分析.10 2.2.5 系统存储与备份的信息量的分析.10 2.2.6 系统处理与展示的信息量的分析.10 2.2.7 系统存储能力的需

2、求总量.11 3 实施方案的配置设计.11 3.1 实施方案的总体构架.11 3.2 信息资源规划和数据库设计.12 3.2.1 地下水资源监测系统的通信组网设计.12 3.2.2 地下水资源监测系统数据库的配置设计.14 数据库的物理与逻辑结构.15 数据库的建设内容.19 数据量测算.19 地下水资源监测系统实施方案 2 数据库的技术特性.19 数据库管理软件的选配.20 服务器的要求.20 3.3 应用支撑系统的配置设计.20 3.3.1 监测站点的土建设计.20 3.3.2 监测站点的主要硬

3、件产品.21 投入式水位计.21 在线 5 参数水质监测仪.22 数据采集器 RTU.22 通信 Modem.24 充放电控制器.24 蓄电池.25 地下水位监测点设备拓扑图.25 3.3.3 中心站的主要硬件产品.25 中心站的路由器.25 中心站数据库服务器.26 中心站的交换机.27 中心站服务器机柜.28 3.3.4 中心站工作平台软件.28 中心站的服务器操作系统软件.28 中心

4、站的服务器数据库软件.28 中心站的网络杀毒软件.28 数据接收处理监控软件.28 软件安全与策略.30 3.4 数据处理和存储系统设计.31 3.4.1 信息处理和数据存储系统的结构.31 地下水资源监测系统实施方案 3 3.4.2 信息处理和数据存储系统的技术特征.32 3.5 终端系统与接口设计.36 3.5.1 系统终端的技术设计.36 3.6 计算机网络的配置与要求.38 3.6.1 机房建设.38 3.6.2 计算机网络配置设计.41 4 项目建设与运行管理.41 4.1 系统运行管理维护机构.41 4.2 项目施工管理制度.42 5

5、 系统使用维护人员的配置与培训.44 5.1 人员培训计划.44 5.1.1 施工过程的培训目标计划.44 5.1.2 培训专业科目及其教材师资的安排计划.46 6 附图.47 6.1 预计效果图 1.47 6.2 预计效果图 2.48 7 项目投资概算.49 7.1 投资预算编制说明.49 7.2 系统投资预算表.50 7.2.1 监测站点设备材料费用预算表.50 7.2.2 企业信息中心网络设备材料费用预算表.52 7.2.3 地下水资源监测系统建设费用预算表.54 地下水资源监测系统实施方案 4 1 综述综述 1.1 实施方案的建设背景实施方案的建设背景 随着人口的增长和社会经济的快速发

6、展,对水资源的需求量也大幅度增长。 近 30 年来,我国地下水的开采量以每年 25 亿立方米的速度递增,全国有 400XX 市开采地下水,40%的耕地部分或全部依靠地下水进行灌溉,地下水的供给量已经 占到了全国总供水量的 20%,北方缺水地区占到了 52%,在华北和西 XX 市供水 中占到了 72%和 66%,有 XX 市基本上是依靠地下水来满足对水资源的需求。 地下水是水资源重要的组成部分,虽属可再生资源,但地下水更新和自净非常 缓慢,一旦被污染,所造成的环境与生态破坏,往往长时间难以逆转。目前中国 90%XX 市地下水遭受污染,已呈现由点向面扩展的趋势。而我国地下水污染治 理技术与工程应用

7、刚刚起步,因此,加强对地下水的监控和相应技术的开发成为一 种迫切需要。 1.2 项目项目的建设地点的建设地点 乐山古称嘉州,地处 XX 省中南部,幅员面积 12826 平方公里。是一座有近 3000 年历史的历史文化名城,是文化巨匠郭沫若的故乡,以拥有世界文化和自然 遗产峨眉山-乐山大佛而享誉中外。 乐山城依水而建,因水而兴,无论它的物质文明还是精神文明,都与水息息相 关。乐山的自然景观和人文遗产都离不开水。青衣山由于麻浩河的开凿而被分 解为凌云、乌尤、马鞍三山。有了麻浩河,才有“绿影一堆漂不去”。波光云影,鸥 鸟飞翔,“两三渔火疑星落,千百帆樯戴月收”。 “山水乐山”,“水”是乐山不可或缺

8、XX 市符号,爱乐山,就要爱护乐山的水资源。 随 XX 市化进程与工业的发展,XX 市对地下水的需求量也大幅增大,为了保 证地下水质不受污染、地下水量不过分采取,维持整个水的储量平衡和不受污染, 实时掌握地下水位、水质尤为重要。 1.3 实施方案的建设原则实施方案的建设原则 项目建设遵循以下原则: 实用性:满足水资源监测管理系统的功能需求,并能够产生积极的效果。 先进性:采用成熟可靠的前沿技术,顺应技术发展的主流方向,确保系统整体 地下水资源监测系统实施方案 5 技术先进。 整体性:注重整体规划,确保系统各个环节指标协调一致。 经济性:追求最佳性能/价格比,充分利用已建、在建和后续建设的信息化

9、系 统成果,避免重复建设。 可扩展性和兼容性:保障系统在其生命周期内能够与其主流技术兼容,系统功 能可扩充,并能够在不同档次、不同规模的平台上运行。 可靠性:确保系统整体运行稳定、安全、可靠。 1.4 实施方案的建设内容实施方案的建设内容 1)项目建设的目标是项目建设的目标是: 运用先进的信息采集传输技术、水质检测技术、计算机信息系统集成技 术,实现对项目地区的地下水的水位、水质等信息的自动、连续、实时地在线 监测,为水环境的保护与决策提供科学的依据。 2)项目建设的规模是项目建设的规模是: 系统建设规模为 1123134 元人民币。 3)项目建设的内容是项目建设的内容是: (1)水资源监测中

10、心站 1 个(包括:中心站机房计算机局域网、水资源监测 系统数据接收处理软件、水资源监测系统中心站机房及值班室的配套设备)。 (2)地下水监测点 2 个(从地下水系的上游选取 1 个监测点、下游选取 1 个监测点；实现地下水水位、水质常规五参数的在线实时监测)。 1.5 实施方案的建设标准和依据实施方案的建设标准和依据 本项目建设的标准包括: 1)中华人民共和国水法(1988 年颁布,20_年修改)； 2)中华人民共和国环境保护法(1989 年颁布)； 3)中华人民共和国水污染防治法(1984 年颁布,20_年修改)； 4)中华人民共和国可再生能源法(20_年颁布)； 5)取水许可和水资源费征

11、收管理条例(中华人民共和国国务院第 460 号 地下水资源监测系统实施方案 6 令)； 6)水资源费征收使用管理办法(财政部、发改委、水利部200879 号 文)； 7)中华人民共各国可再生能源产业发展指导目录(发改委 20_年制订)； 8)可再生能源发展专项资金管理暂行办法(财政部 20_年颁布)； 9)关于大力推进浅层地热能开发利用的通知(国土资发2008249 号)； 10)取水许可管理办法(水利部第 34 号令)； 11)建设项目水资源论证管理办法(水利部、国家计委2002第 15 号 令)； 12)XX 省实施办法(XX 省政府第 99 号令,20_ 年)； 13)XX 省人民政府关

12、于加强节能工作的决定(川府发20078 号)； 14)XX 省建设项目水资源论证报告书编制要求(试行)(XX 省水利厅 川 水函(2004)100 号)； 15)关于全面推进节水型社会建设的意见(川府发201139 号)。 16)关于调整水资源费征收标准的通知(川办函(2005)110 号)； 17)XXXX 市供水管理条例(20_年颁布,20_年修正)； 18)XX 市水资源管理条例(1992 年 6 月实施)； 19)XX 市地下水资源管理办法(20_年 9 月实施)； 20)XX 市节约用水管理条例(20_年 1 月实施)； 21)国务院关于实行最严格水资源管理制度(国发20123 号)

13、； 22) XX 省人民政府关于全面推 地下水资源监测系统实施方案 7 进节水型社会建设的意见(川府发201139 号)； 23)XX 省取水许可和水资源费征收管理办法 XX 省政府 258 号令,20_年 8 月 1 日实施)； 24)XX 省建设项目水资源论证报告书编制要求(试行)(XX 省水利厅川 函(20_年)100 号) 25)建设项目水资源论证导则(试行)(SL/Z322-2005)； 26)XX 省地源热泵系统工程技术实施细则(DB51/5067-2010)； 27)水文调查规范(SL196-97)； 28)水资源评价导则(SL/T322-1999)； 29)供水水文地质勘查规范

14、(GB/T50027-2001)； 30)当前国家鼓励发展的节水设备(产品)目录(第一批)(公告 20_年第 5 号)； 31)地源热泵系统工程技术规范(GB50366-2005)； 32)浅层地热能勘查评价规范(DZ/T0225-2009)； 33)环境影响评价技术导则(HJ/T2.1-2.3-93、2.4-1890)； 34)公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)； 35)居住建筑节能设计标准(JGJ134-2001)； 36)采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)； 37)注水试验规程(YS5214-2000)； 38)地下水资源勘察规范(SL454-2010)

15、； 39)水资源监控设备基本技术条件(SL426-2008)； 40)水资源实时监控系统建设技术导则(SL349-2006)； 41)夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ134-2010)； 地下水资源监测系统实施方案 8 42)地表水和污水监测技术规范(HJ/T 91-2002 ) 43)PH 水质自动分析仪技术要求(HJ/T 96-2003) 44)电导率水质自动分析仪技术要求(HJ/T 97-2003) 45)浊度水质自动分析仪技术要求(HJ/T 98-2003) 46)溶解氧(DO)水质自动分析仪技术要求(HJ/T 99-2003) 47)氨氮水质自动分析仪技术要求(HJ/T 10

16、1-2003) 2 实施方案的需求分析实施方案的需求分析 2.1 实施方案的功能需求实施方案的功能需求 1)业务功能:实现水位检测、水质检测、检测数据自动上传上位机、实时数 据超阈值报警、数据处理整编入库、数据高级应用。 2)业务流程:地下水资源监测项目的核定监测点的建设监测点验收 投运监测数据(水位、水质)上传。 3)业务处理量:2 个地下水位采集处监测管理。 2.2 实施方案的信息量指标实施方案的信息量指标 2.2.1 系系统统数数据据处处理理量量的的分分析析 现场机数据处理任务包括通信协议解析、传感器数据采集标定、报警条件 判断、历史数据存储查询和工况监视管理等,地下水资源监测系统采集周

17、期一般 设为 5 分钟,通过高效的程序设计,一般处理能力为 8MIPS 的 MCU 均能在 20 秒 内完成 20 路传感器的巡测和数据处理存储,应答上位机历史数据召测的时间一 般小于 10 秒。 上位机数据处理任务包括以下内容: 1) 接收解码存储来自监测点现场机的监测数据； 2)对接收到的水情水质数据和工况数据进行监视预警； 3)指定时间内最大,最小,平均,折算,累计； 4)查询统计,图形图表的生成显示和打印； 地下水资源监测系统实施方案 9 5)正常运行网络操作系统、数据库管理系统和 WEB 服务器软件等应用软件。 其中最后一项与应用软件的功能和开发运行方式有很大关系,并随时有修 改扩充

18、的可能,对上位机处理能力有较高要求,方案设计中由专用服务器充当。 2.2.2 系系统统数数据据存存储储量量的的分分析析 现场机的存储量需求与历史数据库的构成、监测指标数、存储周期、要求 最长存储时间有关,如要求现场机最多可监测 30 个理化指标(实际只测五参数,这 里按 30 个理化指标计算,是为了增加存储容量的充分冗余度),每小时带时标存储 一次数据,存储时间 1 年以上；则容量应大于: 30 4 8760 1 MB 考虑时间戳、标志和报警数据等的存储,现场机历史数据存储器应大于 1.2MB。 上位机数据存储量与监测范围(现场机数量),监测频次(现场机存储上传周期) 有关,设现场机上传周期为

19、 60 分钟,现设计现场机总数为 6 台,考虑到扩展性按 20 台计算,每台现场机可采样的理化指标项数为 30 项；则每项数据(8 字节)加时间 戳(8 字节)和设备标识(14 字节)、测站编号(8 字节)后占用: 8 + 8 + 14 + 8 = 38 字节 污染物超限和设备故障等报警数据按 15%估算； 上位机招测产生的数据按 15%估算； 则每小时数据库入库数据量约为: (203038)1.3 = 29.64 KB 上位机存一年历史数据需存储量: 29.64 KB 8760 0.26 GB 真实的存储量需求还与具体的数据库管理系统的实现有关。如果再考虑 来自信息监测中心站的数据,一年历史

20、数据可能会大于 1 GB. 2.2.3 系系统统数数据据传传输输量量的的分分析析 项目的信息传输包括以下两类:(1)上位机与现场机(监测站)之间的信息传输 地下水资源监测系统实施方案 10 (通过 GPRS,GSM , PSTN 等)；(2)计算机之间通过 TCP/IP 进行的信息传输,例如 数据接收机与通信服务器之间,数据库服务器与客户端之间的通信；B/S 结构中 WEB 服务器与浏览器之间的信息传输；C/S 结构中服务器与客户端之间的通信。 上位机与现场机之间的数据传输量与监测范围(现场机数量)和监测频次成 正比关系,其主要部分是现场机的自动上传,外加不定期出现的远程参数设置和数 据召测操

21、作。如果采用HJ/T212-2005 污染源在线自动监测系统数据传输标准 作为应用层协议进行通信,上传数据通讯包结构如下: 包头(2)+ 数据段长度(4)+ 数据段 + CRC 校验(4) + 包尾(2) 数据段构成如下: 请求编号(20)+ 系统编号(5)+ 命令编号(7)+ 设备标识(14)+ 密码(6)+ 总 包号(4)+ 包号(4)+ 数据 可算出每次传输由协议附加的字节数为 73 字节； 由于数据区采用的结构形式为“字段名=字段值”的格式,“字段名=”和 ,分隔符号平均长度约 6 个字符。 如每台现场机采集 30 个理化指标,平均每个指标长度为 5 字符,则每次传输 的数据包长度约为

22、:(6 + 5) 30 + 73 = 403 字节 如采用 GPRS 方式上报,中心站接收全部监测站数据总量约为:403 208KB GPRS 传输速率按 30kbps 计算,20 各监测站的数据传输时间小于 1 分钟。 信息监测中心站采用 2M 带宽接入网络 INTERNET。 2.2.4 系系统统采采集集与与共共享享的的信信息息量量的的分分析析 系统需要采集的信息分为实时信息、基础信息两类。 实时信息是指水位、水量、水温、水质等实时监测信息。基础信息指水工 程、地理信息、整编后的水文及水资源信息、社会经济等基础信息。 监测点要求支持如下实时信息的采集:水位、供排水量等水情信息及 PH 值、

23、 水温、电导率、溶解氧等水质信息以及信道质量、蓄电池电压等工情信息。 地下水资源监测系统实施方案 11 如每个监测站采集 20 路水情水质信息,每项信息平均占用 4 字节,考虑系统 今后扩展的可能,按 100 个监测站计算,则系统每采集周期(假设平均为 60 分钟,各 遥测站/监测项可能不同)采集的信息量为: 20 20 4 = 1.6KB； 系统中存在一些在目前技术条件下无法做到自动采集或采用自动采集方式 成本过高的信息项,主要是一些水质监测项,如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、挥 发性酚、总氰化物、氟化物、砷、汞、镉、六价铬、铁、锰、大肠菌群等参数, 拟通过现场采样、实验室测定分析；采用人工方

24、式完成。 除自动采集设备采集的数据以外,系统中还存在一些通过人工方式录入的数据, 系统共享的信息量为自动采集量加人工录入的数据量,若人工录入数据量按 100 条/小时计算,共享信息量为: 1.6KB + 100 4 = 2KB。 2.2.5 系系统统存存储储与与备备份份的的信信息息量量的的分分析析 按一年 1G 计算,采用 160G 硬盘(RAID),完全能存储 10 年以内的历史数据。 2.2.6 系系统统处处理理与与展展示示的的信信息息量量的的分分析析 系统需要的处理能力指标应为:中心站服务器为 DELL 机架 2950 服务器, CPU 为两颗四核 Xeon 5405 2.0GHz 处理

25、器,内存 2GB 全缓冲。 2.2.7 系系统统存存储储能能力力的的需需求求总总量量 监测点:1MB/年、-存储周期 1 小时,30 采样参数 中心站数据库服务器:2G/年、-20 个监测站,存储周期小于 1 小时。 3 实施方案的配置设计实施方案的配置设计 3.1 实施方案的总体构架实施方案的总体构架 地下水水资源监测信息系统包括以下部分:信息采集传输系统、计算机网络 系统和监控中心。其中: 信息采集传输系统,包括监测点、GSM/GPRS 网络、中心站数据接收机等信 地下水资源监测系统实施方案 12 息采集与传输部分,采集的信息包括水位等水资源信息及 PH 值、水温、电导率、 TDS、溶解氧

26、等水质信息以及信道质量、蓄电池电压等工情信息。信息传输包 括通信方式选择、路由组织和信息质量控制等内容。 计算机网络系统,包括局域网和广域网,涉及监控中心、相关业务部门的计算 机网络互联,实现信息共享。 监控中心,包括支撑系统运行的硬件、软件环境,是系统监控信息的最终汇集、 数据交换共享、辅助决策和指挥调度的中心。以及支撑系统运行的平台。 地下水资源监测系统实施方案 13 3.2 信息资源规划和数据库设计信息资源规划和数据库设计 3.2.1 地地下下水水资资源源监监测测系系统统的的通通信信组组网网设设计计 1) 各类监测点数据的传输路径、入网节点、网络路由 地下水信息中心通过路由器接入 Int

27、ernet,并在 Internet 上具有固定 IP 地址, 数据接收工作站接收数据的 TCP/UDP 端口映射到路由器的某个固定端口上。各 监测点配置的 GSM/GPRS 通信设备通过 GPRS 网络接入 Internet,与该路由器端 口建立连接,与数据接收工作站进行数据通信,自动上传数据并接收召测命令。数 据接收工作站负责监测站点的认证和连接链路的维持。此方式为监测站点与中 心站之间通信的主信道。 地下水水资源企业信息中心的数据接收工作站同时连接一部 GSM 通信设 备,当 Internet 连接出现问题时可临时以 SMS 短信方式直接与监测站点进行通信。 各监测站在通过 GPRS 网络

28、与中心站通信失败时会自动转入 SMS 方式工作,并 自动定期检测尝试主信道的恢复情况。 2) 系统中心站的通信网关的配置 路由器主要性能指标: (1)、处理器:RISC 新一代处理器(400MHz)； (2)、转发性能:180Kpps； (3)、固定以太网路由端口:2 个百兆接口； (4)、固定以太网交换端口:8 个百兆以太网接口； (5)、模块插槽:2 个 SIC 插槽； (6)、ESM 插槽:1； (7)、USB:1； (8)、AUX:1； (9)、配置口:1； (10)、硬件加密:支持； (11)、内存 XX 省/最大):256M/384M(SDRAM)； (12)、CF:256M/1G

29、； (13)、最大功耗:54W； (14)、电源(AC):输入额定范围:100240V 50/60Hz； 地下水资源监测系统实施方案 14 (15)、环境温度:040； (16)、环境相对湿度:590%(不结露)。 交换机主要性能指标: (1)固定端口:24 个 10/100Base-TX 自适应端口；2 个 Combo 口； (2)管理端口:1 个 Console 口； (3)交换容量:所有端口支持线速转发 5.20Gbit/s； (4)包转发率:3.72Mpps； (5)VLAN；最多支持 4K 个符合 IEEE 802.1Q 标准的 VLAN；支持基于端口 的 vlan； (6)VLAN

30、 接口:支持一个 VLAN 虚接口； (7)GVRP:支持； (8)广播风暴抑制:支持基于端口带宽百分比的广播风暴抑制； (9)组播:IGMP v1/v2/v3 Snooping；MVR；256 个二层组播表项； (10)端口汇聚:支持 LACP；支持手动端口汇聚；支持最多三个聚合组；每 个聚合组支持 8 个端口； (11)MAC 地址表:支持地址自学习；符合 IEEE 802.1D 标准；最多支持 8K 个 MAC 地址；支持 1K 个静态 MAC 地址；支持添加动态/静态单播 MAC 地址、 多播 MAC 地址和黑洞 MAC 地址； (12)管理:支持命令行接口(CLI)配置；支持 Tel

31、net 远程配置；支持通过 Console 口配置；支持 SNMP(Simple Network Management Protocol)；支持 RMON (Remote Monitoring)1,2,3,9 组 MIB；支持 H3C QuidView 网管系统；支 持 WEB 网管；支持系统日志；支持分级告警； (13)电源:采用交流输入:额定电压范围:100V240V AC；50/60Hz；最大电 压范围:90V264V AC；47Hz63Hz； 整机最大功耗:14W；工作环境温度:045。 GSM/GPRS 通信终端,其主要性能指标如下: 频段:900/1800MHZ 发射功率:2W(G

32、SM900MHz Class 4) 1W(GSM1800MHz Class 1) 最高 DTE 速率:115200 bps；工作电压:7.5V - 24V； 地下水资源监测系统实施方案 15 待机功耗:3mA ；工作功耗:20mg/L,分辨率 0.01mg/L；3)电导率:量程 0-100ms/cm,读数的1%,0.01PSS；分辨率: 4digits；4)PH:量程 0-14,准确度0.2,分辨率 0.01；5)浊度:量程 1-100。 数据采集器数据采集器 RTU 数据采集器设备技术性能指标: 采用四川水文水资源系统SCSW008-2008协议标准； 遥测数据能够与 XX

33、省水文水资源系统 Monitor 接收软件进行无缝链 接； 输出:420mA(自行转换瞬时流量与液位) 可按照设置自动采集、存储、 传输水雨情要素； 具有灵活方便的传感器接口 :至少12 位并行数字输入接口,并行接口按照 设定可识别格雷码、二进制、 BCD 等常用水文传感器输出编码。具有 RS-485 或 SDI-12 串行接口数字输入接口,可至少并行连接3 个相同通讯 协议标准的串行智能传感器；具有一个2 线或3 线的脉冲式增量接口,增 量接口具有仪器唤醒功能； 具有与光纤专线、PSTN、GSM 等多信道设备相连的接口不少于3 个； 可通过包括光纤专线通信、PSTN 通信、GPRS 通信、G

34、SM 短信等信道 方式传送数据。可同时连接上述两种或以上的信道设备、设置优先顺序 , 地下水资源监测系统实施方案 24 具有对通信信道的自动监测并 实现信道间的自动切换。为实现通过上 述 信道的自报工作和单一信道的 多目标传送,数据采集器对每一信道必须具 有至少两个目标号码的设置和 呼叫(拨号)能力； 具有连接计算机、人工置数装置的RS-232C 接口,RS-232C 和 PSTN 接口 均具有接收信号后唤醒数据采集器工作的能力 ； 具有至少4 路开关量输出接口。可用于控制外部设备工作或供电 ； 能将测量的数据在本地显示出来 ,具有采集数据的存储功能,每组存储数据 必须包括时间和采集要素的全量

35、信息。存储容量应满足1 年以上长期存 储的需要。存储器必需采用非易失技术。存储数据可以在测站用计算机 读取,也可以通过电话从分中心实现远程下载读取 ； 具有定时器、事件、通信接口等多种唤醒工作方式。 有灵活的编程设置能力。可现场和远程配设、修改系统参数 ,支持远程诊 断、维护；可选择设置多种工作模式和标准 :定时采集、增量采集、根据 水位级标准采集。水资源数据采集模式可分别设置。具有测试功能 ,测试 数据不进入固态存储器； 具有可靠的低功耗设计,静态值守电流8mA,具有可靠的支持外接设备 节电的功能； 水情信息采集、存储段次和发送段次可以分别设置。但一般应满足 :采集 段次存储段次发送段次；

36、支持定时自报、加报和召测以及增量自报等兼容的工作体制 ； 具有实时钟,可通过PSTN、卫星信道实现校时； 具有人工置数接口,实现人工键入信息的发送。人工置数器有数字显示窗 和键盘,通过人机对话方式可输入水位、 水量、水质等水资源要素并发送 的功能； 数据采集器具备可以增加如水位、 水量、水质等水资源要素的自动采集、 存储和传输功能； 环境温度:-1045； 环境湿度:95%RH(40)； 平均无故障工作时间:25000h。 地下水资源监测系统实施方案 25 通信通信 Modem 设备技术性能指标: 支持 EGSM900 和 GSM1800 双频；采用 GPRS 分时复用的 Cl

37、ass 8 的标 准； 小巧、轻薄的的设计；支持数字、语音、短消息和传真； 提供 SIM 应用工具箱；经过 R自动服务器恢复功能可以在 OS 挂起 的情况下重新启动系统(Watchdog 定时器);预执行环境(PXE)支持,可以在 OS 安装之前通过网络启动系统;网络唤醒(WOL)支持,可以远程启动服务 器 。 系统支持 Windows Server 2003 R2 Enterprise Edition、Windows Server 2003 R2 Web Edition、Windows Server 2003 R2 x64 Enterprise Edition、Windows Server

38、2003 R2 x64 Standard Edition、Windows Storage Server 2003 R2 Workgroup Edition 。 中心站的交换机中心站的交换机 固定端口:24 个 10/100Base-TX 自适应端口；2 个 Combo 口； 管理端口:1 个 Console 口； 交换容量:所有端口支持线速转发 5.20Gbit/s； 包转发率:3.72Mpps； VLAN；最多支持 4K 个符合 IEEE 802.1Q 标准的 VLAN；支持基于端口 的 vlan； VLAN 接口:支持一个 VLAN 虚接口； GVRP:支持； 广播风暴抑制

39、:支持基于端口带宽百分比的广播风暴抑制； 组播:IGMP v1/v2/v3 Snooping；MVR；256 个二层组播表项； 端口汇聚:支持 LACP；支持手动端口汇聚；支持最多三个聚合组；每个 聚合组支持 8 个端口； MAC 地址表:支持地址自学习；符合 IEEE 802.1D 标准；最多支持 8K 个 MAC 地址；支持 1K 个静态 MAC 地址；支持添加动态/静态单播 MAC 地址、多播 MAC 地址和黑洞 MAC 地址； 地下水资源监测系统实施方案 29 管理:支持命令行接口(CLI)配置；支持 Telnet 远程配置；支持通过 Console 口配置；支持 SNMP(Simpl

40、e Network Management Protocol)；支 持 RMON (Remote Monitoring)1,2,3,9 组 MIB；支持 H3C QuidView 网管 系统；支持 WEB 网管；支持系统日志；支持分级告警； 电源:采用交流输入:额定电压范围:100V240V AC；50/60Hz；最大电压 范围:90V264V AC；47Hz63Hz； 整机最大功耗:14W；工作环境温度:045。 中心站服务器机柜中心站服务器机柜 中心站数据库服务器机柜 60010002000； 带键盘鼠标显示器套件、高度:1U / LCD 尺寸:15 寸液晶； 外配 KVM

41、切换器输入接口数量:4 /输出接口数量:1； PDU 数量:2 /输出接口数量:12。 3.2.6 中中心心站站工工作作平平台台软软件件 中心站的服务器操作系统软件中心站的服务器操作系统软件 系统选配 Windows Server 2008 R2 中文企业版。 中心站的服务器数据库软件中心站的服务器数据库软件 系统选配 SQL SERVER 2008 中文标准版。 中心站的网络杀毒软件中心站的网络杀毒软件 系统选配诺顿网络版 25 用户。 数据接收处理监控软件数据接收处理监控软件 其模块结构如下图所示: 地下水资源监测系统实施方案

42、 30 遥测数据接收处理应完成如下功能:1)接收、解码、存储通过GPRS 或其他 信道传输的水质水情和工况信息。 2)能实时监视遥测站最新的水情、水质数据、 工况信息和遥测站的基本参数。 3)能实时监视接收工作站的运行工况 (包括通信信 道状态、通信端口状态)。4)使操作员能向遥测站发送召测、数据补传、参数设置 等控制命令。5)对所有接收的数据按规定的存储格式以数据库形式和文本文件格 式两种方式保存。6)提供完善的运行日志功能 ,运行日志提供运行监视、故障处理 所需的相关信息。7)对遥测系统出现的各种异常提供报警功能 ,可能的报警包括: 遥测站数据未按指定时间到达； 水情水质数据和工况数据异常

43、；遥测站信道异常； 接收工作站通信端口、MODEM 池和终端服务器异常。 报警功能报警功能 报警功能主要包括:测站数据未按指定时间到达报警、蓄电池电压报警、暴 雨报警、超警戒水位报警、通信信道报警: 测站数据未按指定时间到达报警:以测站最新数据按测站发送控制标准、 发送时间间隔控制,判断测站数据是否按时到达,如果未按时到达则启动 报警。在实时数据显示表格中对应该测站编号显示的表格单元的背景色 显示为红色,置系统报警为报警状态。 电池电压报警:当采集的电池电压值低于设置的报警电池电压值,则启动 报警。在实时数据显示表格中对应该测站电池电压显示的表格单元的背 地下水资源监测系统实施方案 31 景色

44、显示为红色,置系统报警为报警状态。 超警戒水位报警:当采集的水位值大于该测站设置的警戒水位值,则启动 报警,在实时数据显示表格中对应该测站水位显示的表格单元的背景色 显示为红色,置系统报警为报警状态。 通信信道报警:当采集的数据是通过备用信道获得,则启动报警,在实时数 据显示表格中对应该测站通信信道显示的表格单元的背景色显示为红色,置 系统报警为报警状态。 系统报警:当系统报警为报警状态时,系统状态栏中的报警指示图标会闪 烁,同时伴有扬声器的语音提示。 软件安全与策略软件安全与策略 软件安全主要包括数据独立性、数据安全性、数据完整性、并发控制、故 障恢复等几个方面。 数据独立性

45、数据独立性 数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性两个方面。物理独立性是指用户 的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是相互独立的；逻辑独立性是指 用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。 数据安全性数据安全性 操作系统中的对象一般情况下是文件,而数据库支持的应用要求更为精细。 通常比较完整的数据库对数据安全性采取以下措施: (1)将数据库中需要保护的部分与其他部分相隔。 (2)采用授权规则,如账户、口令和权限控制等访问控制方法。 (3)对数据进行加密后存储于数据库。 数据完整性数据完整性 数据完整性包括数据的正确性、有效性和一致性。正确性是指数据的输入 值与数据表对应域的类型一样；有效

46、性是指数据库中的理论数值满足现实应用 中对该数值段的约束；一致性是指不同用户使用的同一数据应该是一样的。保 证数据的完整性,需要防止合法用户使用数据库时向数据库中加入不合语义的数 据。 并发控制并发控制 地下水资源监测系统实施方案 32 如果数据库应用要实现多用户共享数据,就可能在同一时刻多个用户要存取 数据,这种事件叫做并发事件。当一个用户取出数据进行修改,在修改存入数据库 之前如有其它用户再取此数据,那么读出的数据就是不正确的。这时就需要对这 种并发操作施行控制,排除和避免这种错误的发生,保证数据的正确性。 故障恢复故障恢复 由数据库管理系统提供一套方法,可及时发现故障和修复故障,从而防止

47、数据 被破坏。数据库系统能尽快恢复数据库系统运行时出现的故障,可能是物理上或 是逻辑上的错误。比如对系统的误操作造成的数据错误等。 3.3 数据处理和存储系统设计数据处理和存储系统设计 3.3.1 信信息息处处理理和和数数据据存存储储系系统统的的结结构构 系统充分考虑利用已有数据,对已有的常用数据提供数据接口可以导入；对 于实时采集的数据能实时导入到系统数据库中。 按照数据流的方向,系统层次结构自上而下可分为表示层、数据层和数据获 取层共 3 个层次。表示层包含系统管理和辅助决策总界面和信息查询子界面,结 果以可视化形式展示和返回给用户,完成对基础地理信息、水质水位监测信息、 水环境标准、污染

48、源信息、多媒体信息等和计算结果的查询和输出。服务层包 含数据服务,负责响应客户端发出的查询分析和计算请求,将所需要的数据从数据 库中提取出来,进行分析计算再将结果发送给表示层。数据层对数据进行组织、 管理和维护,存放基础数据、模型、专家知识和文本。数据获取层对系统所需各 种信息进行采集和处理,生成系统支持的通用数据格式,为数据库做准备。如下图 所示: 地下水资源监测系统实施方案 33 其中基础数据库具体包括水情数据库、水环境数据库和工况数据库。 3.3.2 信信息息处处理理和和数数据据存存储储系系统统的的技技术术特特征征 本着开放性和标准化目的,水情数据库严格按照水利部水情实时数据库表 结构及

49、标识符标准进行设计,如此可以在前端的数据采集系统与上层数据应用 系统之间建立标准的数据库平台,便于不同厂商系统的相互衔接,可有效降低项目 实施的风险,保护用户的投资。工况数据库和水环境数据库则根据项目的具体特 点单独设计, 数据库管理系统选用 MS SQL Server 2008,其特点如下: 高可用性:SQL Server 2008 的失败转移集群和数据库镜像技术确保企业向 员工、客户和合作伙伴提交高度可靠和可用的应用系统。 管理工具:SQL Server 2008 引进了一套集成的管理工具和管理应用编程接口 (APIs),以提供易用性、可管理性、及对大型 SQL Server 配置的支持。

50、 安全性增强:SQL Server 2008 旨在通过数据库加密、更加安全的默认设置、 地下水资源监测系统实施方案 34 加强的密码政策和细化许可控制、及加强的安全模型等特性,为企业数据提供最 高级别的安全性。SQL Server 2008 中的新安全模式将用户和对象分开,提供 fine-grain access 存取、并允许对数据存取进行更大的控制。另外,所有系统表格 将作为视图得到实施,对数据库系统对象进行了更大程度的控制。 可伸缩性:SQL Server 2008 可伸缩性的先进性包括表格分区、复制能力的增 强和 64 位支持。 Common Language Runtime (CLR)

51、集成:SQL Server 2008 引入了使用 Microsoft .NET 语言来开发数据库目标的性能。 深入的 XML 集成:SQL Server 2008 提供一种新的 XML 数据类型,使在 SQL Server 数据库中存储 XML 片段或文件成为可能。 Transact-SQL 增强:新的查询类型和在交易过程中使用错误处理的功能,为开 发人员在 SQL Server 查询开发方面提供了更高的灵活性和控制力。SQL Server 2008 为开发可升级的数据库应用软件,提供了新的语言功能。这些增强的性能包 括处理错误、递归查询功能、关系运算符 PIVOT, APPLY, ROW_N

52、UMBER 和 其他数据列排行功能,等等。 SQL 服务代理:SQL 服务代理为各个级别的可伸缩性提供一种创新的、分 发的、异步的应用系统体系结构。 分析服务:分析服务对数据仓库、商务智能和 line-of-business 解决方案的可 伸缩性、可管理性、可靠性、可用性和可规划性提供扩展。SQL SERVER 2008 的分析服务迈入了实时分析的领域。从对可升级性性能的增强、到与微软 Office 软件的深度融合,SQL SERVER 2008 将商业智能扩展到业务的每一个层次。 数据转换服务(DTS):对 DTS 结构合工具的全部重新设计为开发人员和数据 库管理员提供了增强的灵活性和可管理

53、性。DTS 数据传输服务是一套绘图工具 和可编程的对象,您可以用这些工具和对象,对从截然不同来源而来的数据进行摘 录、传输和加载(ETL),同时将其转送到单独或多个目的地。SQL SERVER 2008 将引进一个完整的、数据传输服务的、重新设计方案,这一方案为用户提供了一 个全面的摘录、传输和加载平台。 报表服务:报表服务是一种新的报表服务器和工具箱,用于创建、管理和配置 地下水资源监测系统实施方案 35 企业报告。在 SQL SERVER 2008 中,报表服务将为在线分析处理(OLAP)环境提 供自我服务、创建最终用户特别报告、增强查询方面的开发水平,并为丰富和便 于维护企业汇报环境,就

54、允许升级方面,提供增进的性能。 数据挖掘:数据挖掘的功能得以增强,主要归功于四种新的运算法则、改进的 数据模型和处理工具。 数据库镜像:通过新数据库镜像方法,将记录档案传送性能进行延伸。您将可 以使用数据库镜像,通过将自动失效转移建立到一个待用服务器上,增强您 SQL 服务器系统的可用性。 在线恢复:使用 SQL2005 版服务器,数据库管理人员将可以在 SQL 服务器运 行的情况下,执行恢复操作。在线恢复改进了 SQL 服务器的可用性,因为只有正 在被恢复的数据是无法使用的,而数据库的其他部分依然在线、可供使用。 在线检索操作:在线检索选项可以在指数数据定义语言(DDL)执行期间,允许 对基

55、底表格、或集簇索引数据和任何有关的检索,进行同步修正。例如,当一个集 簇索引正在重建的时候,您可以对基底数据继续进行更新、并且对数据进行查询。 快速恢复:新的、速度更快的恢复选项可以改进 SQL 服务器数据库的可用 性。管理人员将能够在事务日志向前滚动之后,重新连接到正在恢复的数据库。 安全性能的提高:SQL Server 2008 包括了一些在安全性能上的改进,例如数 据库加密、设置安全默认值、增强密码政策、缜密的许可控制、以及一个增强 型的安全模式。 新的 SQL Server Management Studio:SQL Server 2008 引入了 SQL Server Managem

56、ent Studio,这是一个新型的统一的管理工具组。这个工具组将包括一些 新的功能,以开发、配置 SQL Server 数据库,发现并修理其中的故障,同时这个工 具组还对从前的功能进行了一些改进。 专门的管理员连接:SQL Server 2008 将引进一个专门的管理员连接,即使在 一个服务器被锁住,或者因为其他原因不能使用的时候,管理员可以通过这个连接,接 通这个正在运行的服务器。这一功能将能让管理员,通过操作诊断功能、或 TransactSQL 指令,找到并解决发现的问题。 快照隔离:我们将在数据库层面上提供一个新的快照隔离(SI)标准。通过快 地下水资源监测系统实施方案 36 照隔离,

57、使用者将能够使用与传统一致的视野观看数据库,存取最后执行的一行数 据。这一功能将为服务器提供更大的可升级性。 数据分割:数据分割将加强本地表检索分割,这使得大型表和索引可以得到高 效的管理。 增强复制功能:对于分布式数据库而言,SQL Server 2008 提供了全面的方案 修改(DDL)复制、下一代监控性能、从甲骨文(Oracle)到 SQL Server 的内置复制 功能、对多个超文本传输协议(http)进行合并复制,以及就合并复制的可升级性和 运行,进行了重大的改良。另外,新的对等交易式复制性能,通过使用复制,改进了 其对数据向外扩展的支持。 .NET 框架主机:使用 SQL Serv

58、er 2008,开发人员通过使用相似的语言,例如 微软的 Visual C# .NET 和微软的 Visual Basic,将能够创立数据库对象。开发人员 还将能够建立两个新的对象用户定义的类和集合。 XML 技术:在使用本地网络和互联网的情况下,在不同应用软件之间散步数 据的时候,可扩展标记语言(XML)是一个重要的标准。SQL Server 2008 将会自身 支持存储和查询可扩展标记语言文件。 ADO.NET 2.0 版本:从对 SQL 类的新的支持,到多活动结果集(MARS),SQL Server 2008 中的 ADO.NET 将推动数据集的存取和操纵,实现更大的可升级性和 灵活性。

59、 SQL 服务中介:SQL 服务中介将为大型、营业范围内的应用软件,提供一个 分布式的、异步应用框架。 通告服务:通告服务使得业务可以建立丰富的通知应用软件,向任何设备,提 供个人化的和及时的 XXXX 公司票价等。在 SQL Server 2008 中,通告服务和其 他技术更加紧密地融合在了一起,这些技术包括分析服务、SQL Server Management Studio。 Web 服务:使用 SQL Server 2008,开发人员将能够在数据库层开发 Web 服务, 将 SQL Server 当作一个超文本传输协议(HTTP)侦听器,并且为网络服务中心应 用软件提供一个新型的数据存取功

60、能。 全文搜索功能的增强:SQL SERVER 2008 将支持丰富的全文应用软件。服 务器的编目功能将得到增强,对编目的对象提供更大的灵活性。查询性能和可升 地下水资源监测系统实施方案 37 级性将大幅得到改进,同时新的管理工具将为有关全文功能的运行,提供更深入的 了解。 集群支持:通过支持容错技术移转丛集、增强对多重执行个体的支持、以及 支持备份和恢复分析服务对象和数据,分析服务改进了其可用性。 可伸缩性和性能:并行分割处理,创建远程关系在线分析处理(ROLAP)或混合 在线分析处理(HOLAP)分割,分布式分割单元,持续计算,和预制缓存等特性,极大 地提升了 SQL Server 200