摘要:水利行业是一个历史十分悠久的行业，也是信息十分密集的行业。水利部门要向国家和相关行业提供大量的水利信息，如汛情旱情信息、水量水质信息和水环境信息。水文信息智能终端利用微电子技术、通信技术和计算机网络技术，为防汛抗旱、防汛会商决策提供雨水情等信息的监视会商支持平台，将防汛实时数据库与历史水文数据库相联接，分析总结汛期水雨情形势，供各级用户参考和决策。本文将介绍水文信息智能终端的设计及其实现。

       水文信息智能终端根据各用户不同层次的业务需求，综合运用计算机信息处理技术、商用数据库管理系统，采用标准化的数据处理及表示模型，为防汛抗旱、水文情报预报、水文分析计算提供简洁、友好的对比分析与查询功能，生成相应的数据成果表和中间结果表。实现对实时水文资料、历史水文资料、水文统计产品和数值预报产品的有效管理和共享，为防汛决策提供快速、准确的资料检索和分析应用服务。

1. 水文信息智能终端的设计

1.1系统功能

1.1.1 网络数据服务

       网络数据服务介于数据库和应用模块之间，处理网络上各种应用数据的存取请求。实时接收各类遥测及其他水情相关数据，并按时段自动进行分析和整理，计算提取出各种特征量，存入中心区数据库。实现海量水情数据的快速存取，系统数据和业务数据按主数据库和实时数据库分别存储。主数据库存储系统定义表等系统关键数据及历史雨水情、墒情等业务数据。实时数据库实时刷新系统最新数据，支持应用数据快速调用。

1.1.2 实时报警功能

      动态监视系统实时数据，根据设定的预警项目、报警限值和报警级别，在水位、雨量超过限值和网络中端等异常发生时自动报警。##end##

1.1.3 自动演示功能

       实时滚动显示水位流量过程线、当前水情、历史洪水资料、水位流量关系、大断面、流域降雨量分布图、天气预报等重要信息。系统人机界面友好，美观实用，提供各类编辑工具，配备遥控器和无线键盘鼠标，易于操作。

1.1.4 系统管理维护

      系统提供管理维护功能，系统参数配置可根据用户需求动态调整。主要包括测站设置、数据点定义、报警项目及限值设定、数据备份、数据人工插补等功能。

1.1.5 第三方数据接口

      系统所有数据及图片均存入数据库，数据库支持《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》和《水情信息编码标准》，可供第三方应用软件访问。

1.2 系统结构

1.2.1 系统硬件

         存储体，8G高速CF卡，搭配 PC Card Type II adapter，方便资料快速传输。

         GPRS通讯模块，四频 GSM、GPRS模块，支持用户定制的 MMI 和键盘。

         42英寸LCD，分辨率1920×1200。

         塔式服务器,配置Intel 至强3400核心，支持Windows Server。

1.2.2 终端结构

水文信息智能终主界面由控制工具栏、显示栏两个部分组成。控制工具栏由时间标签、联网状态标签和终端选项、流域概况、天气预报、雨水情监视、水情过程监视、强制刷新、开始演示、显示欢迎词、关闭等按钮组成。显示栏由防汛概况、天气预报、动态雨水情监视和水情过程监视显示框组成。显示栏中各项目按演示设定自动分屏显示。



2. 水文信息智能终端的实现

2.1网络数据服务的实现

在Windows 2000 Server平台上采用Winsock实现网络数据服务程序。网络数据服务程序采用多线程的软件结构，主线程用于维护程序自身状态，同时触发两个工作线程。一个工作线程专用于和远程水文信息智能终端通信，另一个工作线程处理业务数据。每个线程负责各自的网络连接，在多个线程同时操作同一资源时添加资源同步处理操作。

远程水文信息智能终端与服务端程序的通信采用基于事件的异步模式实现。在网络数据发送过程中，使用回车换行符作为每条数据的结束标识符。网络数据接收端程序采用IAsyncResult接口实现。数据接收函数声明为public void ReceiveMessage(IAsyncResult ar)。在ReceiveMessage方法内部，使用NetworkStream实例的BeginRead和EndRead方法开始和结束从NetworkStream异步读取网络数据。在IAsyncResult接口实例ar的状态对象中提取包含的缓冲区，获取异步调用的返回值。

2.2 实时报警功能的实现

在水位、雨量超过限值和网络中端等异常发生时，水文信息智能终端可以通过短信和语音方式及时将异常情况报告用户。语音报警方式可以通过微软公司提供的语音应用开发工具包SAPI SDK来实现。在安装SAPI SDK以后，终端可以通过引用Microsoft Speech Object Library

调用SpVoiceClass类的属性和方法。语音播报函数原形为SpVoice.Speak(Text As String, [Flags As SpeechVoiceSpeakFlags = SVSFDefault]) As Long。短信报警方式可以通过访问终端上的GPRS通讯模块实现。本文采用Windows平台调用的方式完成终端和GPRS通讯模块的串口通信。与串口通信需要实现打开、读写、关闭串口等功能，JustinIO类库相应的函数定义为public void Open()、public byte[] Read(int NumBytes)、public void Write(byte[] WriteBytes)、public void Close()。按照AT指令格式，通过调用Write函数向串口写入报警消息Encoding. Default.GetBytes(String.Format("AT+CMGS={0}\r", AlarmSms.nLength))实现通过短信方式提示用户。



2.3 自动演示功能的实现

水文信息智能终端能够实时滚动显示水位过程线、流量过程线、水位流量关系、流域降雨量分布图等雨水情信息。水位过程线、流量过程线等曲线可以使用Windows的GDI函数进行绘制，实现起来比较容易。这里主要讨论水位、降雨量分布图的显示实现。

水文信息智能终端的降雨量、水位分布图显示采用集成二次开发方式实现。Mapx是基于Windows操作系统的ActiveX控件，利用Mapx能够简单快速地在终端中嵌入地图化功能。Mapx组件的Map对象位于Mapx模型的顶层，包括Datasets、Layers和Annotation三个对象集合。Layers集合由一组MapInfo表的Layer对象构成，包括点、线、面和文本等地图图元。在Mapx中，终端降雨量、水位分布图中的流域、水系等背景图层为永久图层，在其创建时指定为miLayerInfoTypeNewTable,分布图中水位、雨量数据图层为临时图层在其创建时指定为miLayerInfoTypeTemp。永久图层在存储设备中创建，程序关闭后仍旧存在，临时图层在内存中创建，在程序关闭后丢失。

使用FeatureFactory 对象可以方便地创建新的地图图元，或通过对现有图元执行操作（例如缓冲）来创建图元。在绘制水位、雨量分布图时，我们使用FeatureFactory对象的CreateSymbol 方法来绘制水位，雨量等数据点据。CreateSymbol语法为 [Feature = ] OBJECT.CreateSymbol( [Point] , [Style] )。其中，Point对象表示应该放置符号的x，y位置，即图层数据结构中的经度和纬度。Tyle为图元外观对象。为闪烁显示时段雨量中的极值点，我们可使用Mapx中的动画图层来完成。Layers集合的AnimationLayer属性用以设置动画图层，其初始值为空。一个图层成为动画图层后，它将处于所有图层的顶端。实现时，在程序中新建临时图层，并将其AnimationLayer属性设置为真，通过FeatureFactory.CreateSymbol方法绘制代表雨量极值的特征点，使用定时器事件以一定的时间间隔刷新该特征点来完成极值点标示。



3.结束语

本文设计并实现了水文信息智能终端。水文信息智能终端包括网络数据服务、实时报警及自动演示等功能,本文简单探讨了上述功能的实现。水文信息智能终端在防汛抗旱工作中的应用，无疑会大大提高了水雨情信息服务效率，为防汛抗旱、会商决策提供可靠的信息支撑。


作者简介：张 帅（1987-）助理工程师，从事水文水资源工作