摘要：“水利工程水下结构质量安全评估智慧系统”根据工程基本情况和结构检测成果，结合典型质量安全隐患案例，在工程出险时能够提供快速处理方案，数据库作为整个系统的统一数据源，要求安全、可靠地存储和管理水利工程方面的各种基本数据，为系统提供多种数据存储管理、查询维护、共享安全等功能。
关键词：水下结构；安全评估；智慧；系统；数据库
前言
“水利工程水下结构质量安全评估智慧系统”是根据水利工程的基本情况和水下结构检测的成果，结合典型质量安全隐患分析案例，通过简单的人机交互，对工程的安全隐患进行初步地自动识别，以便在工程出险时能够提供快速的处理方案，减少经济财产的损失，避免工程险情的扩大。该系统涉及监测仪器、数据库技术、信息管理、计算机通信、网络工程、统计分析、结构分析、人工智能、图形处理等众多学科，由综合数据库、数据输入子系统、数据管理子系统、数据分析子系统、成果输出子系统等子系统组成，其数据库系统开发是一项重要的基础性工作。数据库作为整个评估智慧系统的统一数据源，要求安全、可靠地存储和管理水利工程方面的各种基本数据，包括工程的水文地质数据、结构材料数据、地形数据、水下结构质量安全隐患案例、处理技术与数据、简单的设计处理方案等，为系统提供数据存储、数据管理、数据查询、数据维护、数据共享、数据安全、数据交换等多项功能。是整个系统赖以运行的基础，并决定着整个系统的运行效率。
1数据库建立
建立数据库时考虑以下几个环节：数据源分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、资料收集等。
1）数据源分析：本系统的数据量巨大、种类繁多、结构复杂。从数据形式上分，包括量化的数值型数据和非数值型的文本、图形、图像、音视频、超文本等信息；从数据获取时程上分，包括在线采集、人工观测、巡视检查的实时监测数据和各种形式存放的历史监测资料；从数据内涵上分，包括直接检测得到的原始数据，经过整编计算的整编数据和经过分析处理的成果数据等。随着系统的不断运行，数据量将大幅增加，对数据的实用性、全面性的要求也急剧提高。这就要求数据库的容量、性能、效率、扩充性等方面的功能也必须大幅度提高。
2）数据库概念设计：数据库处于系统的最底层，它直接为各应用子系统提供数据支持。主要是针对数据输入子系统、数据管理子系统、数据分析子系统和其他辅助子系统（包括输出显示、帮助、打印等）等。
3）数据输入子系统：该子系统将自动采集的数据、仪器及人工观测数据、检查数据、环境量数据、处理建议方案等数据入库；以及装载案例数据资料到数据库中，通过数据接口实时地将自动化系统的检测数据输入到数据库中。包括测点信息、测值、质量隐患信息，管理员或用户可以通过表格式录入界面将人工观测数据、检测对象的特性以及周围环境数据手工输入到数据库中，或者用目录扫描的方式处理移动数据采集设备的文件，人工输入的方式输入案例处理方法与成果数据资料，数据输入过程中应具备进行有效性检验、依据设定的整编计算公式自动进行粗差剔除、误差检验等功能。确保入库信息的可靠性，实现可根据需要选择使用服务器端触发器技术或应用程序编程处理。
4）数据管理子系统：主要提供方便灵活的检查数据、检测系统、工程信息和多媒体信息的查询等功能，也有安全可靠的数据添加、删除、修改等功能，以及输出功能，生成规范要求或用户定制的各类报表。绘制形象直观、种类丰富的专业图形。并且还要具有强大的统计、分类、汇总功能等，这既需要应用程序与数据库之间有迅捷、可靠的数据接口，也要求数据库本身具有简洁、完整的数据结构。
5）数据分析子系统：该子系统能提供进行专业模型分析、在线综合分析、离线分析推理、专家系统、正反分析等操作所需的模型、方法、知识以及相关参数。这些数据对用户是开放的、可查询、可维护、可扩充的，数据库还能保存中间信息，为应用程序之间的数据交换、数据共享、控制信息传递提供充分的支持。成果信息同样需要保存，对于处理建议发布子系统，能将检查成果、分析成果进行有效地管理并通过WEB向外界发布。
2 数据库组成
系统数据库由以下内容组成：
1）工程监测信息库：用于存放与水利工程有关的地理、地质、水文、气象、流域、水库、工程概况、枢纽状况、建筑物特性、监测系统设置、监测项目、测点布置、仪器参数、自动化系统设置、观测房站信息、网络拓扑结构等内容。
2）原始数据库：存放人工测读的仪器原始监测数值信息；
3）整编数据库：存放按要求整编换算、初步处理后的实际检测物理数值信息；
4）现实数据库：存放以检查项目为单位进行分折推理的现实对象。包括处理后的实测数据和描述当前临时测验及结构性态的各类信息；
5）生成数据库：存放各建筑物及重点工程部位的在线综合分析、离线分析推理、正反分析的成果信息；
6）图形库：存储各类工程图形图表，如工程布置网、工程结构图、地质图、观测布置图、地理信息图、正反分析计算简图、有限元网格、分析成果各类图表等；
7）图像库：存储各类图像、音视频信息、大文本、超文本信息等。如枢纽施工期备阶段现状及施工情况、重大历史事件的记录、有关观测仪器埋设的录像照片资料等；
8）方案与成果库
用于处理方案信息和处理后效果信息的存储和管理。包括统计分析模块、结构分析程序集、各类安全质量隐患分析程序集、反分析程序集、综合分析模块等；
9）知识库：用于专家系统中知识信息的存储和管理，包括安全质量评估指标、各类评判准则、专家经验知识、法律法规、规程规范、标准导则等。
3 主要数据库设计
1）数据库逻辑设计
数据库逻辑设计是关系数据库系统优化设计的核心。一个良好的逻辑设计是数据库及应用程序性能优化的基础。其中主要任务是数据字典，本系统的数据字典为是多张元数据表，包括表元数据表和列元数据表。根据需求分析结果将数据库表结构按元数据表设计好，利用自编的应用程序将表的内容转化为创建数据库表的SQL语句，从而很快地将数据库建立起来。元数据表还可用在数据库系统的查询功能开发中。根据元数据表可任意选择查询列，给出过滤条件、排序方式和结果显示方式，开发灵活方便的组合在线查询功能。
2）数据库物理设计
在数据库逻辑设计的基础上，对数据库中数据在物理设备上的存放结构和存取方法进行设计，使数据库上各项事务能高效率地运行。数据库物理结构依赖于给定的计算机系统和系统的数据库管理系统DBMS。在选定DBMS后，确定其属性(字段)数据类型、长度、精度，DBMS的数据页面大小、内存分配、一致性保证、索引选择、存储方式等。
物理设计的软硬件环境选择主要考虑满足系统对运行效率、数据容量、安全性等方面的实际要求。并考虑充分利用已有的硬件资源和发挥已往投资的作用。本系统的可靠性要求十分重要，这就意味着对于数据库的适用性、代表性要求更高，要求系统具有很高的可用性和可靠性。
3）表结构的设计
在数据库逻辑设计阶段完成了以下内容：创建数据字典和E—R关系图表，定义标准的对象命名规范，进行表、字段、索引、主键、外键的设计等。水利工程水下结构质量安全评估智慧系统的数据库对重要的工程特性以及问题进行定义。
4结语
水利工程水下结构质量安全评估智慧系统的数据库建设是整个系统开发的基础。它的存储效率、运行效率、安全性和可靠性也对整个系统造成直接影响。数据库系统的设计与开发具有十分重要的意义。