主要组成模块的结构与功能设计

5.4.2　主要组成模块的结构与功能设计

5.4.2.1　人机接口结构与功能设计

人机接口的结构与功能采用图5-4-6的人机交互界面概念模型，并力求在各模块中体现。

5.4.2.2　数据库系统的结构和功能设计

PIIDSS的数据库系统包括源数据库、源数据库管理系统、数据字典和数据查询模块，其结构如图5-4-7所示。

图5-4-6　人机交互界面概念模型

图5-4-7　数据库系统数据析取流程

由于灌溉调配问题的不同阶段(实时、短期、中长期)需要不同类型、不同时段、不同量纲的数据支持，因此，就需要数据析取模块为模型运行准备和组织数据。数据析取模块实际上是各种源数据库与IDSS数据库的接口，由它所形成的新数据文件再由数据转换模块转化成模型计算所需的数据形式。数据库管理系统则是负责管理和维护PIIDSS使用的各类数据，其功能包括数据库结构的建立、修改和删除以及数据的增添、修改、删除、查询、统计、打印等。数据字典是用来维护系统中的数据定义、类型描述和对数据源的描述。

5.4.2.3　模型库系统的结构与功能

模型接近于实际问题，方法接近于基础和求解算法。但模型和方法只是表现形式上的不同，在本质上代表了同一个问题的两个侧面。从宏观上看，可以把模型和方法统一看成是模型，特别是在计算机中，模型的方程形式不是主要的，模型的算法才是主要的。在DSS中，模型库和方法库都存在时，不但增加了各自库的管理工作，且为两库之间的联系增加了困难。为此把模型库和方法库合为一个，省掉方法库。

模型库系统包括模型库(ModleBase，即MB)、模型库管理系统(MBMS)、模型字典和内部数据库等，其结构如图5-4-8所示。

图5-4-8　PIIDSS模型库系统结构图

模型库是在计算机中按一定组织结构形式存贮多个模型的集合体，它是在模型库管理系统下得到有效的管理的，这类似于数据库及其数据库管理系统的概念。模型库区别于模型包，模型包有多个模型，但是各模型之间没有任何关系，也没有任何约束，模型库的模型是按一定组织结构形式存贮起来的。这种形式便于对模型的有效管理和使用，也提高了多模型组合能力及其辅助决策作用。

模型的计算机存贮有三种方法：

1.以子程序形式存贮模型的方法(源程序形式和目标程序形式)

把模型作为计算机的子程序来存贮是典型的传统构模形式，模型可以是由主程序调用的子程序，但不是具有自己的输入、输出和执行顺序的完整子程序，而是带有输入和返回主程序的计算机语言集合。模型程序有两种：一是源程序形式(用算法语言描述)，它是程序的输入形式，便于阅读和修改;二是目标程序形式(经过编译后形成机器语言程序)，它可以直接在计算机上运行。子程序和主程序所需的数据和参数值通过接口部分的一张自变量表来进行传递。

随着计算机的发展，出现了模型程序包，这种软件包各模型之间几乎没有什么联系。一般由菜单把它们挂上，通过菜单转向各模型程序。DSS的模型库原则上可以由任意规模的实体(子程序)组成，从很小到很大，而MBMS负责协调它们之间的关系。

2.以数据形式存贮模型的方法

就是借助于数据库和数据库管理技术，把模型像一组数据那样进行存贮和管理，其方法是将模型层层分解为若干个最基本的单元模型，并把它们以某种方式(如字符串形式)存入计算机内，用户决策时可根据需要把各个基本单元进行组合，以形成所需模型。

3.以逻辑形式存贮模型的方法

这种形式一般用谓词逻辑来表示，一般形式可以分解为四个基本要素：模型结构、约束集、参数集和变量集，每一部分用相关的谓词来表示。该谓词与模型公式组成的句子，就构成了模型的逻辑形式。当定量计算的模型用逻辑表示后，它可以和定性知识统一起来，用谓词演算的方法，实现对问题的求解。在DSS中，对计算量不大的模型，用逻辑形式表示，对计算量大的模型，用程序形式表示。

本章采用第一种形式存贮模型。模型库中的模型按功能分为几大类，每大类模型由一个或若干个单元模型构成。按用途分为自用模型和通用模型。

永久模型由数学规划模型(LP、NLP、IPL、DP)、目标规划模型、回归模型(线性回归、非线性回归、自回归、逐步回归等)、层次分析法模型、灰色系统模型等组成。其中，数学规划模型引进国外开发的“数学规划决策支持系统软件”，该软件能方便地求解线性规划模型、非线性规划模型、整数规划模型、动态规划模型;求解目标规划模型、回归模型、层次分析法模型、灰色系统模型的程序由作者自行编写。

用户自建模型由作物需水量预测模型、灌溉预报模型、作物—水模型、作物—水肥模型、灌溉制度优化模型、作物结构优化模型、水费成本核算模型、渠系优化配水模型、一体化实时灌溉调配模型等组成。作物—水模型、作物—水肥模型已在第2章介绍，一体化实时灌溉调配自优化模拟模型将在第6章介绍。

模型库管理系统主要是对模型的存取管理、运行管理和构模管理。模型存取管理是指模型的装入、修改、删除、更新、查询等功能;模型的运行管理是指用户通过界面输入有关的信息给人机交互系统，由决策者通过人机交互提出与问题类型链相匹配的模型链，然后进行模型组合，与数据连接;构模管理是指模型生成、模型连接、模型重构。

内部数据库是模型库自含的数据库，它与总系统中的数据是两个逻辑上和物理上独立的实体。

5.4.2.4　知识库系统的结构与功能

知识库系统由知识库和知识库管理系统构成。知识库存放专家的经验知识，知识库管理系统的功能是知识的获取、增加、修改、删除、查询，自然语言编辑，知识字典的维护与管理，其结构如图5-4-9所示。

5.4.2.5　图形库系统的结构与功能

图形库系统包括图形库、图形库管理系统和图形字典等。其主要功能是绘制和显示灌区平面图、泵站机组布置图、各斗渠流量过程线等。

图5-4-9　PIIDSS知识库系统结构

5.4.2.6　文本库系统的结构与功能

文本库系统包括文本库、文本库管理系统和文本字典等。主要功能是录入、查询各种计划类、总结类、制度类等文档。