大型灌区基础数据库的设计

大型灌区基础数据库的设计工程硕士生姓名:张肠肠指导教师:陈金水教授工程领域:软件工程摘要:国家从2002年开始分期分批对全国402个大型灌区实施信息化建设，在这样的前景下，进行大型灌区基础数据库建设是为了更好的实现灌区信息化。大型灌区数据量大，信息面广，因此需要将灌区的全部属性信息存储在基础数据库中，并按照信息的物理属性建立不同的数据分类，每个数据分类划分成若干个数据表，存放不同种类的数据，以便于管理和应用。本文根据数据库的设计原则，按照数据库的设计步骤，描述了整个大型灌区基础数据库的设计过程和结果。主要完成了以下工作:按照信息的物理属性即灌溉水资源调配过程对数据进行分类;确定数据间的实体关系;阐述数据库设计的原则和步骤;对数据库进行逻辑结构定义;实现具有多表查询功能的数据库应用;其中，着重描述了数据库设计中的基础数据分类和逻辑结构定义。关键词:灌区、信息化、水资源调配、逻辑结构、多表查询、数据导入/导出目录第一章绪论.…………………………………………………………………11.1研究背景.………………………………………………………………11.2研究目的.………………………………………………………………11.3主要研究内容.…………………………………………………………21.4论文组织.………………………………………………………………2第二章大型灌区基础数据分类……………………………………………32.1数据分类方法.…………………………………………………………32.2数据分类结果.…………………………………………………………42.1.1取水数据类………………………………………………………42.1.2输水数据类………………………………………………………42.1.3分水数据类………………………………………………………52.1.4用水数据类………………………………………………………52.1.5测控数据类………………………………………………………52.1.6管理数据类.………………………………………………………62.3数据实体关系…………………………………………………………7第三章大型灌区基础数据库逻辑结构设计………………………………83.1数据库设计原则………………………………………………………83.2数据库设计步骤………………………………………………………83.3数据库逻辑结构………………………………………………………103.3.1约定与标识………………………………………………………103.3.2逻辑结构定义示例…………………………………………12第四章基础数据库的应用……………………………………………234.1多表查询…………………………………………………………234.2数据导出…………………………………………………………244.3数据导入…………………………………………………………28第五章总论及展望……………………………………………………295.1总结………………………………………………………………295.2展望………………………………………………………………30致谢……………………………………………………………………31参考文献…………………………………………………………………32附录………………………………………………………………………33表l灌区基础数据库数据表及字段定义………………………………33表2灌区基础数据库数据表名称及标识一数据表名字典D(D7001)……45第一章绪论1.1研究背景当今的人类社会，正从工业化向信息化迈进，信息化技术的发展速度日新月异，己在各个领域里发挥了无法替代的作用。随着信息化技术的发展与应用，人们对信息化应用效果的认识也愈来愈高。根据时代发展的需要和我国信息化技术的现状，国家提出:“要在全社会广泛应用信息技术，提高计算机和网络的普及应用程度，加强信息资源的开发和利用。政府行政管理、社会公共服务、企业生产经营要运用数字化、网络化技术，加快信息化步伐”。党和政府如此重视信息化建设，是因为信息化己是当今世界经济和社会发展的大趋势，又是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。同时，也是我国赶超世界发达国家的重要步骤。作为国民经济和社会发展重要基础设施的水利设施，其发展的速度和现代运行管理水平的程度，对确保国民经济的持续稳定发展将起着至关重要的作用。正因为如此国家将水利排在国民经济和社会发展基础设施建设的首位。科学家预测，21世纪的中国，随着经济和社会的发展，洪涝灾害、干早缺水、水污染严重等水资源三大问题日益突出，将严重制约着国民经济和社会的发展。为了解决好新世纪水的问题，《全国水利发展第十个五年计划和2010年规划》中确定了调整治水思路、转变治水方针的原则，要实现从工程水利向资源水利的转变，从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变。在这个历史性转变过程中，水利信息化是必由之路，是实现水资源统一管理、优化配置以及提高水资源利用效率、实现水利现代化的基础和前提。因此，水利信息化是社会信息化的重要组成部分。1.2研究目的灌溉工程，尤其是大型灌溉工程，是重要的水利设施，是国民经济和社会发展的重要基础产业。从我国的实际情况来看，全国拥有5300万hn12(计.795亿亩)灌溉面积，占农田总面积的41%，生产了占总产量75%的粮食和95%以上的其它作物。因此，灌溉工程在现代农业和农村经济发展中的重要地位和作用是显而易见的了。然而，由于灌区所具有的工程分散性、水资源的有限性、水情雨情的变化性、农作物需水的时效性、灌溉供水的动态性、提高水资源利用效益的系统性、灌区性质特殊性等方面的特点，其水管理工作的任务是很艰巨的。如果没有先进的现代管理手段，将很难实现水资源优化配置、优化利用以及提高灌区工程安全运行保证率和用水效率的管理目标。因此，灌区管理手段的先进程度，不仅反映我国科学技术的发展水平，也是确保灌区工程安全运行、实现水资源优化配置、提高用水效率、保障灌区持续发展的实际需要。根据《全国水利发展“十五”计划和2010年规划》、《全国水利信息化规划纲要》所确定的目标，以及水利部农水司农水灌[2002』09号文《关于开展大型灌区信息化建设试点工作的通知》精神，国家从2002年开始分期分批对全国402个大型灌区实施信息.化建设，这个建设要求以需求为导向，坚持长远目标与近期目标相结合，因地制宜，讲求效益的指导思想，通过3-8年的建设，逐步建立起能有效促进灌区技术优化升级和提高灌区管理水平的信息化系统。1.3主要研究内容大型灌区无论是自身管理，还是行业管理工作都涉及大量的资料和信息，既有静态的，也有动态的;既有属性资料，也有空间资料，而且信息量大。目前由于灌区管理及行业管理信息化建设还较落后，大量资料信息仍然以传统的手工作业为主，既无法实现对各类资料信息的有效管理、维护，也无法做到信息共享。传统的管理方式由于层次多、效率低、费用高，信息沟通不畅，在灌区工程建设与管理过程中，容易产生条块分割，从而不可避免地存在重复建设、低水平重复开发等浪费资源、浪费人力、浪费财力等与现代化管理工作的要求不相适应的现象。由此对灌区自身管理水平的提高形成障碍，对于各级水利行业主管部门也难以作到及时、准确和全面了解掌握灌区及行业发展的状况及变化趋势。为此，全国灌区信息化系统在设计初期，就充分考虑解决以上问题，建立大型灌区基础数据库、工程建设专题数据库、土地资源专题数据库、经营管理专题数据库、节水灌溉项目管理专题数据库。本文就是配合大型灌区的信息化建设，主要研究并设计了其中的基础数据库，成果己经被应用于江西、山东的部分大型灌区信息管理系统中。1.4论文组织本文分为五章。第一章绪论。简单讨论了国家对信息化的精神和水利系统对灌区建设的大力提倡，以及实际灌区工作的主要内容。第二章大型灌区基础数据分类。先总体概述了大型灌区基础数据分类方法，再详细描述每个数据分类的分类结果和数据间的实体关系。第三章大型灌区基础数据库逻辑结构设计。按照一定的设计原则和设计步骤来设计数据库的逻辑结构并阐述了一下实际应用情况及原理。第四章总结与展望。对本文工作和内容的总结，并展望了灌区基础数据库建设与地理信息系统的结合应用。第五章附录。列举了大量的数据表:《灌区基础数据库数据表及字段定义》和《灌区基础数据库数据表名称及标识一数据表名字典(DD7001)》第二章大型灌区基础数据分类数据分类是为数据库布局方案设计、逻辑设计和物理设计提供依据。其任务是确定水利基础数据信息的范围和来源，设计数据的分类组织方法，对水文、水雨情、水资源、水环境、水土保持、水利工程、防灾减灾、农村水利、水利经济、水利建设与管理、水利人事、水利科技、水利法规、水政监察、水利档案等水利专业数据进行分析，析取各类数据的类别、属性及其相互关系，本章主要描述水利基础信息的数据分类方法、分类结果以及其概念特征和数据间的实体关系。2.1数据分类方法大型灌区基础数据是按照灌溉水资源调配的物理过程进行分类的，按这样划分比较容易的被人接受，并且易于规划。符合专业的要求。我们将灌区的全部属性信息存储在基础数据库中，并按照信息的物理属性建立不同的数据库，每个数据分类划分成若干个数据表，存放不同种类的数据，以便于管理和应用。图2-1灌溉水资源调配的物理过程按照图2一1所示的灌溉水资源的引用、输送、分配，以及测控和管理的物理过程，建立六个对应的数据库。它们是取水数据库、输水数据库、分水数据库、用水数据库、测控数据库和管理数据库。其中取水数据库主要存储、管理水源处的水资源及工程信息;输水数据库和分水数据库则包括供水和排水两大体系的信息:测控数据库主要存储、管理信息采集点和反馈控制点及其相关的监测和监控信息;管理数据库主要存储、管理与灌区行政办公有关的信息。2.2数据分类结果2.1.1取水数据类取水系统指灌区的水源及取水建筑物和取水设施。取水数据库共有10张数据表，用来存储灌区水源、取水建筑物、取水设施等的属性信息。这10张数据表是:水源表:水源表存储灌区的水源及取水工程信息。水源可以是一个，也可以有多个，它包括水库蓄水、自然河流、井水等。取水设施表:存储水源处取水设施的属性信息。取水设施包括挡水坝、泵站、引水闸等。河流表:存储灌区取水设施所在河段的自然信息。水库表:存储水库的设计及物理特征信息。水库水位与库容及面积关系表:存储水库(湖泊)的水位和蓄水量及面积之间的对应关系。泵站表:存储泵站的设计及物理特征信息。水泵表:存储泵站中各个水泵的特性指标信息。挡水坝表:存储拦蓄水源构成水库的挡水坝的特性指标信息。取水枢纽建筑物表:存储灌区取水枢纽中各种建筑物的等级特征信息。取水井表:存储灌区取水井的物理特征信息。2.1.2输水数据类输水系统是灌区内工农业用水和生活用水的供应通道，也是洪水及渍水的排泄途径。输水数据库包括10张数据表，用来存储输水渠道及其建筑物的属性信息。这10张数据表是:输水渠道表:存储灌区输水渠道的物理特征信息。输水渠段表:存储灌区输水渠段的物理特征信息以及上下渠段的关系。渠道工作制度表:存储灌区输水渠道的轮灌工作制度特征信息。渡槽表:存储渡槽的设计和物理特征信息。隧洞表:存储隧洞的设计和物理特征信息。倒虹吸表:存储倒虹吸的设计和物理特征信息。涵洞表:存储涵洞的设计和物理特征信息。跌水表:存储跌水的设计和物理特征信息。陡坡表:存储陡坡的设计和物理特征信息。沉沙池表:存储沉沙池的设计和物理特征信息。2.1.3分水数据类分水系统指渠系分水口的建筑物，包括供水和排水建筑物。分水数据库共划分成3张数据表，它们主要存储分水建筑物的建筑结构、水力特征等信息。这3张数据表是:分水闸表:存储灌区配水口(分水口)处控制闸的物理特性信息。闸门表:存储灌区各配水闸上所有闸门的物理特性信息。闸门维修表:存储灌区各配水闸上所有闸门的维修信息。2.1.4用水数据类用水系统指农业、工业、生活等用水单位。用水数据库共9张数据表，这些数据表存储用水单元的结构组成、用水情况等信息。这9张数