基于GPRS 的水資源遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究

張廣馳

摘要：針對安徽省鳳臺縣大型煤礦和電廠對地表水需求量的不斷增加，水資源浪費的加劇，提出了水資源監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。系統(tǒng)介紹了以流量計和嵌入式系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集終端的硬件結(jié)構(gòu)，設計了GPRS傳輸協(xié)議利用GPRS APN專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，最后監(jiān)測中心通過中心WEB軟件將數(shù)據(jù)庫服務器處理的信息以友好的界面顯示出來。實際證明，該系統(tǒng)具有可靠性高，傳輸速度快，費用低等特點，能夠?qū)λY源進行科學有效的管理。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測終端； GPRS；中心WEB軟件

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）11-2543-05

Abstract： According to the water resource management requirements of Fengtai area， Anhui province，the waste of water resources intensifies， puts forward the design scheme of water resources monitoring system. The system introduced in the meter and the embedded system as the hardware structure of the data acquisition terminal， designed GPRS protocol to transfer the data network， the monitoring center through the WEB software center database server processes the information displayed through friendly interface. In practice， the system has high reliability， quick transmission speed， low cost， to carry out scientific and effective management of water resources.

Key words： monitoring terminal；GPRS； center WEB software

隨著鳳臺縣境內(nèi)煤炭企業(yè)和火力發(fā)電廠的不斷建設，地表水資源的需求量正在不斷增加，水資源管理不足的問題日益突出。如何盡可能的節(jié)約、利用水資源，提高水資源的信息化管理水平，已經(jīng)成為迫切解決的問題。針對這一實際，鳳臺縣水利局以現(xiàn)代水資源科學管理手段，大力推行計量取水工作，打造節(jié)水型社會，著力建設科學的水資源管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)為典型的工程應用型遠程監(jiān)測系統(tǒng)，在水資源遠程計量監(jiān)測中，每個監(jiān)測點可安裝GPRS模塊作為遠端通訊設備，數(shù)據(jù)采集模塊可以連接多臺流量計或單臺流量計，通過RS232/485串行口與GPRS模塊連接，然后利用GPRS網(wǎng)絡與在連接中心的主GPRS模塊對數(shù)據(jù)進行傳輸通信，主GPRS模塊再通過串口將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心計算機。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1，可分為三大部分，監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采集，GPRS無線通信網(wǎng)絡以及監(jiān)測中心的軟件設計。具體內(nèi)容如下：

1） 監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采集：監(jiān)測終端主要是利用超聲波傳感器對水資源流量等數(shù)據(jù)進行采集，存儲，并響應監(jiān)測中心的指令，通過設定的協(xié)議將數(shù)據(jù)打包發(fā)送。這要求對監(jiān)測點軟件、硬件都要進行設計。

2） GPRS無線通信網(wǎng)絡：作為監(jiān)測終端和軟件中心的通信的橋梁，它能實時接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸提供支持。通信網(wǎng)絡的設計關(guān)乎到系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，可靠性，數(shù)據(jù)容量以及傳輸?shù)乃俣?。因此這就要求必須選擇并組建良好的通信網(wǎng)絡及通信協(xié)議。

3） 監(jiān)測中心：通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判斷系統(tǒng)運行的實時動態(tài)，通過對數(shù)據(jù)的存儲，分類，分析對信息進行管理，為管理者提供決策參考。要求設計中心軟件，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的存儲，備份和處理實現(xiàn)一定的功能[1]。

系統(tǒng)監(jiān)測終端的硬件設計主要有三部分組成：

1）傳感器 ：作為監(jiān)測設備的最前端，流量計是采集數(shù)據(jù)的基礎，它將采集的水量數(shù)據(jù)及時輸入到控制器中。系統(tǒng)采用超聲波流量傳感器，根據(jù)超聲波傳輸?shù)奈锢硖匦?，可以穿透一般的物體，利用傳輸時間差來計算采集量[2]。

2）通信模塊：將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡傳輸?shù)街付ㄔO備上，它是連接監(jiān)測中心與監(jiān)測終端的橋梁，是實現(xiàn)遠程傳輸?shù)闹匾糠?。系統(tǒng)采用SIEMENS公司MC39i模塊，作為無線傳輸模塊。該模塊特點主要有：提供中心專線方式、GPRS專網(wǎng)方式以及短信等多種組網(wǎng)方式；模塊可設置成主站和監(jiān)測中心服務器PC機連接或設置成從站點和監(jiān)測終端設備通信；模塊支持兩種協(xié)議PAP和CHAP，能夠進行短信，傳真等通信傳輸方式；導軌式安裝，有良好的擴展性。監(jiān)測點可直接連接現(xiàn)場設備，使用上位機對協(xié)議處理，簡單方便；工業(yè)級設計，不受環(huán)境條件的限制，適用各種場合；能夠保持永久在線，掉線重連，自動檢測等功能；能夠在線對遠程設備進行參數(shù)設置和功能維護，大大簡化了設備維護步驟，降低了成本。通過MC39i模塊能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信的傳輸[3]。

3）微控制器：系統(tǒng)的核心模塊，主要對采集數(shù)據(jù)的處理，存儲并將數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送到監(jiān)測中心。STM32系列是實現(xiàn)高性能、多功能、低功耗而專門設計的ARM Cortex-M3嵌入式應用內(nèi)核。它采用32位的RISC處理器，并行總線結(jié)構(gòu)，嵌套中斷向量控制單元，為用戶提供卓越的計算性能和先進的中斷系統(tǒng)響應。STM32F103xx為增強型系列，內(nèi)置ARM內(nèi)核包含所有的ARM工具和兼容軟件。STM32F103xx芯片的還包括通用串行總線（USB），獨立的看門狗，RTC（實時時鐘）和后備寄存器，嵌套的向量式中斷控制器（NVIC）等功能單元，能夠滿足系統(tǒng)的要求[4]。endprint

3 GPRS 網(wǎng)絡及傳輸協(xié)議設計

GPRS作為遠程無線傳輸方式，它的組網(wǎng)方式大致可分為兩種：接入INTERNET的公網(wǎng)傳輸方式和使用專網(wǎng)接入的傳輸方式。本系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，保證通信的實時性，安全性，穩(wěn)定性，且費用不能太高，所以決定使用VPN專網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸接入方式。利用VPN專網(wǎng)劃分的指定用戶使用的范圍和SIM卡的獨特性，能夠有效的降低安全風險，避免黑客入侵。通過移動公司提供的指定APN接入到無線網(wǎng)絡中，對APN和SIM卡進行綁定，唯有劃定的專門行業(yè)的卡號才能接入到專用VPN。一般的SIM卡手機號不能夠?qū)χ付ǖ腣PN進行呼叫連接 。這樣就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全可靠的傳輸[5]。

系統(tǒng)的通信設備GPRS DTU能夠支持PPP、TCP/IP協(xié)議、UDP協(xié)議能夠提供透明，雙向的數(shù)據(jù)傳輸。在系統(tǒng)中，監(jiān)測中心與其連接的主GPRS模塊，以及主從GPRS模塊要進行數(shù)據(jù)通信需要定義一定的通信格式。數(shù)據(jù)接收方數(shù)據(jù)傳輸器的地址碼。源地址與目的地址相同時，認為是本地操作；只有當源地址與目的地址不相同時，才認為是遠程操作，操作對象是目的地址的內(nèi)容。

4 監(jiān)測中心軟件設計

本系統(tǒng)軟件的設計主要分三大部分，中心WEB軟件，前置機和數(shù)據(jù)庫設計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3：前置機處于各現(xiàn)場終端和監(jiān)測中心的之間，它能夠和終端及監(jiān)測中心建立連接，并進行數(shù)據(jù)的交換，可以起到對數(shù)據(jù)向上傳輸向下發(fā)送的作用。它接受監(jiān)測終端向上發(fā)送的數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務器上，同時，中心可以通過前置機向下發(fā)送請求指令。當數(shù)據(jù)庫接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行存儲、分析、處理，然后就可以通過中心WEB軟件來對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行實時顯示和數(shù)據(jù)查詢。

4.1中心WEB軟件的設計

監(jiān)測中心作為整個系統(tǒng)的核心，其軟件功能的需求分析是進行軟件設計的首要步驟。根據(jù)實際需要，監(jiān)測中心WEB軟件主要實現(xiàn)的功能如圖4所示。

軟件的主要功能包括：數(shù)據(jù)自動采集，各個監(jiān)測點裝置運行狀態(tài)監(jiān)測以及對系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲，分析，處理等。其主要通過以下功能模塊來具體實現(xiàn)：

1）實時監(jiān)測模塊：作為監(jiān)測系統(tǒng)的核心模塊。它能夠遠程監(jiān)測各個監(jiān)測終端設備運行狀況，判斷流量計，GPRS通信模塊是否處于正常的工作狀態(tài)。同時還可以通過主GPRS設備向下發(fā)送操作指令，實時接收各監(jiān)測點傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)查詢模塊：用戶或管理人員可以利用數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)信息，通過關(guān)鍵詞如時間，監(jiān)測點的名稱來查詢用水量或其他信息。

3）數(shù)據(jù)分析模塊：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)繪制相關(guān)的變化曲線圖或直方圖，通過對這些歷史數(shù)據(jù)的分析，為地下水的管理和決策提供幫助。

4）監(jiān)測點管理模塊：主要是監(jiān)測點信息的維護，對監(jiān)測點的相關(guān)信息進行增加、刪除和修改。

5）水資費的征收：用戶可以通過查詢用水量情況，快速及時的獲取用水的費用，以便更好的控制和利用水資源。

6）報表打印模塊：對數(shù)據(jù)庫中歷史保存的信心進行分析，處理，匯總、統(tǒng)計，生成符合國家水量監(jiān)測規(guī)范要求的各種數(shù)據(jù)報表并進行打印輸出，如年報表、月報表等。

監(jiān)測中心WEB軟件采用三層B/S架構(gòu)進行設計。B/S即瀏覽器/服務器，這種結(jié)構(gòu)下，用戶可以使用WWW瀏覽器來訪問工作界面，此外主要事件通過服務器端來實現(xiàn)，只有很少的事務出現(xiàn)在前端，這樣就很大程度上簡化了客戶端計算機的負載，降低了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，同時能有效地對數(shù)據(jù)平臺進行保護，管理用戶訪問權(quán)限，數(shù)據(jù)庫服務器也具有較高的安全性[6]。

4.2前置機的設計

本系統(tǒng)之所以采用前置機，主要是因為它在保證數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)那闆r下，能夠有效的減輕服務器的工作負擔，而且一定程度上可以避免了黑客或非法數(shù)據(jù)的入侵，保護監(jiān)測中心主機系統(tǒng)的安全。同時在與主站其它部分脫離聯(lián)系后（通訊部分還正常），維持系統(tǒng)運行的設備。最后通信前置機還能夠?qū)Χ喾N協(xié)議進行添加，數(shù)據(jù)傳輸功能更加靈活。5 系統(tǒng)實現(xiàn)

1）主界面

在登錄成功后，進入水資源遠程監(jiān)測管理界面主界面如圖5所示，包括了功能菜單、快捷工具欄和控制面板。主要功能多用戶監(jiān)控、單用戶監(jiān)控、水資源論證、取水許可、水資源費征收、水資源費打印、多用戶取水量查詢、單用戶取水量查詢、取水許可證查詢、繳費查詢、用戶設置、征收費用設置、數(shù)據(jù)備份還原、告警設置、退出。下面將重點介紹關(guān)鍵功能。

2）多用戶的取水監(jiān)測

6 結(jié)束語

系統(tǒng)根據(jù)“監(jiān)測終端—通信網(wǎng)絡—監(jiān)測中心”模式的設計的方案，已投入使用，大大提高工作效率和信息化管理水平，達到了預期的要求，同時系統(tǒng)也可以為工業(yè)監(jiān)測或監(jiān)控領(lǐng)域提供一定的參考。

參考文獻：

[1] 朱琨.基于 GPRS 的雨量監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].上海：復旦大學，2008.

[2] 段允.高精度低功耗超聲流量計關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)[D].寧波：寧波大學， 2011.

[3] 陳杰.基于 MC39i 的智能儀器遠程控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)[D]. 淄博：山東理工大學，2011.

[4] 陳宮，王三勝，張慶榮，等.基于 STM32F103VCT6 的微位移控制系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012， 35（3）： 144-146.

[5] 何慶泥，周懷北.GPRS 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及實時數(shù)據(jù)采集應用[J].通訊和計算機 2005（7）.

[6] 胡勝利，萬晉軍.基于 GPRS 的地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].水利水電技術(shù)，2011，42（1）： 89-91.endprint

3 GPRS 網(wǎng)絡及傳輸協(xié)議設計

GPRS作為遠程無線傳輸方式，它的組網(wǎng)方式大致可分為兩種：接入INTERNET的公網(wǎng)傳輸方式和使用專網(wǎng)接入的傳輸方式。本系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，保證通信的實時性，安全性，穩(wěn)定性，且費用不能太高，所以決定使用VPN專網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸接入方式。利用VPN專網(wǎng)劃分的指定用戶使用的范圍和SIM卡的獨特性，能夠有效的降低安全風險，避免黑客入侵。通過移動公司提供的指定APN接入到無線網(wǎng)絡中，對APN和SIM卡進行綁定，唯有劃定的專門行業(yè)的卡號才能接入到專用VPN。一般的SIM卡手機號不能夠?qū)χ付ǖ腣PN進行呼叫連接 。這樣就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全可靠的傳輸[5]。

系統(tǒng)的通信設備GPRS DTU能夠支持PPP、TCP/IP協(xié)議、UDP協(xié)議能夠提供透明，雙向的數(shù)據(jù)傳輸。在系統(tǒng)中，監(jiān)測中心與其連接的主GPRS模塊，以及主從GPRS模塊要進行數(shù)據(jù)通信需要定義一定的通信格式。數(shù)據(jù)接收方數(shù)據(jù)傳輸器的地址碼。源地址與目的地址相同時，認為是本地操作；只有當源地址與目的地址不相同時，才認為是遠程操作，操作對象是目的地址的內(nèi)容。

4 監(jiān)測中心軟件設計

本系統(tǒng)軟件的設計主要分三大部分，中心WEB軟件，前置機和數(shù)據(jù)庫設計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3：前置機處于各現(xiàn)場終端和監(jiān)測中心的之間，它能夠和終端及監(jiān)測中心建立連接，并進行數(shù)據(jù)的交換，可以起到對數(shù)據(jù)向上傳輸向下發(fā)送的作用。它接受監(jiān)測終端向上發(fā)送的數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務器上，同時，中心可以通過前置機向下發(fā)送請求指令。當數(shù)據(jù)庫接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行存儲、分析、處理，然后就可以通過中心WEB軟件來對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行實時顯示和數(shù)據(jù)查詢。

4.1中心WEB軟件的設計

監(jiān)測中心作為整個系統(tǒng)的核心，其軟件功能的需求分析是進行軟件設計的首要步驟。根據(jù)實際需要，監(jiān)測中心WEB軟件主要實現(xiàn)的功能如圖4所示。

軟件的主要功能包括：數(shù)據(jù)自動采集，各個監(jiān)測點裝置運行狀態(tài)監(jiān)測以及對系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲，分析，處理等。其主要通過以下功能模塊來具體實現(xiàn)：

1）實時監(jiān)測模塊：作為監(jiān)測系統(tǒng)的核心模塊。它能夠遠程監(jiān)測各個監(jiān)測終端設備運行狀況，判斷流量計，GPRS通信模塊是否處于正常的工作狀態(tài)。同時還可以通過主GPRS設備向下發(fā)送操作指令，實時接收各監(jiān)測點傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)查詢模塊：用戶或管理人員可以利用數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)信息，通過關(guān)鍵詞如時間，監(jiān)測點的名稱來查詢用水量或其他信息。

3）數(shù)據(jù)分析模塊：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)繪制相關(guān)的變化曲線圖或直方圖，通過對這些歷史數(shù)據(jù)的分析，為地下水的管理和決策提供幫助。

4）監(jiān)測點管理模塊：主要是監(jiān)測點信息的維護，對監(jiān)測點的相關(guān)信息進行增加、刪除和修改。

5）水資費的征收：用戶可以通過查詢用水量情況，快速及時的獲取用水的費用，以便更好的控制和利用水資源。

6）報表打印模塊：對數(shù)據(jù)庫中歷史保存的信心進行分析，處理，匯總、統(tǒng)計，生成符合國家水量監(jiān)測規(guī)范要求的各種數(shù)據(jù)報表并進行打印輸出，如年報表、月報表等。

監(jiān)測中心WEB軟件采用三層B/S架構(gòu)進行設計。B/S即瀏覽器/服務器，這種結(jié)構(gòu)下，用戶可以使用WWW瀏覽器來訪問工作界面，此外主要事件通過服務器端來實現(xiàn)，只有很少的事務出現(xiàn)在前端，這樣就很大程度上簡化了客戶端計算機的負載，降低了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，同時能有效地對數(shù)據(jù)平臺進行保護，管理用戶訪問權(quán)限，數(shù)據(jù)庫服務器也具有較高的安全性[6]。

4.2前置機的設計

本系統(tǒng)之所以采用前置機，主要是因為它在保證數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)那闆r下，能夠有效的減輕服務器的工作負擔，而且一定程度上可以避免了黑客或非法數(shù)據(jù)的入侵，保護監(jiān)測中心主機系統(tǒng)的安全。同時在與主站其它部分脫離聯(lián)系后（通訊部分還正常），維持系統(tǒng)運行的設備。最后通信前置機還能夠?qū)Χ喾N協(xié)議進行添加，數(shù)據(jù)傳輸功能更加靈活。5 系統(tǒng)實現(xiàn)

1）主界面

在登錄成功后，進入水資源遠程監(jiān)測管理界面主界面如圖5所示，包括了功能菜單、快捷工具欄和控制面板。主要功能多用戶監(jiān)控、單用戶監(jiān)控、水資源論證、取水許可、水資源費征收、水資源費打印、多用戶取水量查詢、單用戶取水量查詢、取水許可證查詢、繳費查詢、用戶設置、征收費用設置、數(shù)據(jù)備份還原、告警設置、退出。下面將重點介紹關(guān)鍵功能。

2）多用戶的取水監(jiān)測

6 結(jié)束語

系統(tǒng)根據(jù)“監(jiān)測終端—通信網(wǎng)絡—監(jiān)測中心”模式的設計的方案，已投入使用，大大提高工作效率和信息化管理水平，達到了預期的要求，同時系統(tǒng)也可以為工業(yè)監(jiān)測或監(jiān)控領(lǐng)域提供一定的參考。

參考文獻：

[1] 朱琨.基于 GPRS 的雨量監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].上海：復旦大學，2008.

[2] 段允.高精度低功耗超聲流量計關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)[D].寧波：寧波大學， 2011.

[3] 陳杰.基于 MC39i 的智能儀器遠程控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)[D]. 淄博：山東理工大學，2011.

[4] 陳宮，王三勝，張慶榮，等.基于 STM32F103VCT6 的微位移控制系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012， 35（3）： 144-146.

[5] 何慶泥，周懷北.GPRS 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及實時數(shù)據(jù)采集應用[J].通訊和計算機 2005（7）.

[6] 胡勝利，萬晉軍.基于 GPRS 的地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].水利水電技術(shù)，2011，42（1）： 89-91.endprint

3 GPRS 網(wǎng)絡及傳輸協(xié)議設計

GPRS作為遠程無線傳輸方式，它的組網(wǎng)方式大致可分為兩種：接入INTERNET的公網(wǎng)傳輸方式和使用專網(wǎng)接入的傳輸方式。本系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，保證通信的實時性，安全性，穩(wěn)定性，且費用不能太高，所以決定使用VPN專網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸接入方式。利用VPN專網(wǎng)劃分的指定用戶使用的范圍和SIM卡的獨特性，能夠有效的降低安全風險，避免黑客入侵。通過移動公司提供的指定APN接入到無線網(wǎng)絡中，對APN和SIM卡進行綁定，唯有劃定的專門行業(yè)的卡號才能接入到專用VPN。一般的SIM卡手機號不能夠?qū)χ付ǖ腣PN進行呼叫連接 。這樣就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全可靠的傳輸[5]。

系統(tǒng)的通信設備GPRS DTU能夠支持PPP、TCP/IP協(xié)議、UDP協(xié)議能夠提供透明，雙向的數(shù)據(jù)傳輸。在系統(tǒng)中，監(jiān)測中心與其連接的主GPRS模塊，以及主從GPRS模塊要進行數(shù)據(jù)通信需要定義一定的通信格式。數(shù)據(jù)接收方數(shù)據(jù)傳輸器的地址碼。源地址與目的地址相同時，認為是本地操作；只有當源地址與目的地址不相同時，才認為是遠程操作，操作對象是目的地址的內(nèi)容。

4 監(jiān)測中心軟件設計

本系統(tǒng)軟件的設計主要分三大部分，中心WEB軟件，前置機和數(shù)據(jù)庫設計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3：前置機處于各現(xiàn)場終端和監(jiān)測中心的之間，它能夠和終端及監(jiān)測中心建立連接，并進行數(shù)據(jù)的交換，可以起到對數(shù)據(jù)向上傳輸向下發(fā)送的作用。它接受監(jiān)測終端向上發(fā)送的數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務器上，同時，中心可以通過前置機向下發(fā)送請求指令。當數(shù)據(jù)庫接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行存儲、分析、處理，然后就可以通過中心WEB軟件來對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行實時顯示和數(shù)據(jù)查詢。

4.1中心WEB軟件的設計

監(jiān)測中心作為整個系統(tǒng)的核心，其軟件功能的需求分析是進行軟件設計的首要步驟。根據(jù)實際需要，監(jiān)測中心WEB軟件主要實現(xiàn)的功能如圖4所示。

軟件的主要功能包括：數(shù)據(jù)自動采集，各個監(jiān)測點裝置運行狀態(tài)監(jiān)測以及對系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲，分析，處理等。其主要通過以下功能模塊來具體實現(xiàn)：

1）實時監(jiān)測模塊：作為監(jiān)測系統(tǒng)的核心模塊。它能夠遠程監(jiān)測各個監(jiān)測終端設備運行狀況，判斷流量計，GPRS通信模塊是否處于正常的工作狀態(tài)。同時還可以通過主GPRS設備向下發(fā)送操作指令，實時接收各監(jiān)測點傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)查詢模塊：用戶或管理人員可以利用數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)信息，通過關(guān)鍵詞如時間，監(jiān)測點的名稱來查詢用水量或其他信息。

3）數(shù)據(jù)分析模塊：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)繪制相關(guān)的變化曲線圖或直方圖，通過對這些歷史數(shù)據(jù)的分析，為地下水的管理和決策提供幫助。

4）監(jiān)測點管理模塊：主要是監(jiān)測點信息的維護，對監(jiān)測點的相關(guān)信息進行增加、刪除和修改。

5）水資費的征收：用戶可以通過查詢用水量情況，快速及時的獲取用水的費用，以便更好的控制和利用水資源。

6）報表打印模塊：對數(shù)據(jù)庫中歷史保存的信心進行分析，處理，匯總、統(tǒng)計，生成符合國家水量監(jiān)測規(guī)范要求的各種數(shù)據(jù)報表并進行打印輸出，如年報表、月報表等。

監(jiān)測中心WEB軟件采用三層B/S架構(gòu)進行設計。B/S即瀏覽器/服務器，這種結(jié)構(gòu)下，用戶可以使用WWW瀏覽器來訪問工作界面，此外主要事件通過服務器端來實現(xiàn)，只有很少的事務出現(xiàn)在前端，這樣就很大程度上簡化了客戶端計算機的負載，降低了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，同時能有效地對數(shù)據(jù)平臺進行保護，管理用戶訪問權(quán)限，數(shù)據(jù)庫服務器也具有較高的安全性[6]。

4.2前置機的設計

本系統(tǒng)之所以采用前置機，主要是因為它在保證數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)那闆r下，能夠有效的減輕服務器的工作負擔，而且一定程度上可以避免了黑客或非法數(shù)據(jù)的入侵，保護監(jiān)測中心主機系統(tǒng)的安全。同時在與主站其它部分脫離聯(lián)系后（通訊部分還正常），維持系統(tǒng)運行的設備。最后通信前置機還能夠?qū)Χ喾N協(xié)議進行添加，數(shù)據(jù)傳輸功能更加靈活。5 系統(tǒng)實現(xiàn)

1）主界面

在登錄成功后，進入水資源遠程監(jiān)測管理界面主界面如圖5所示，包括了功能菜單、快捷工具欄和控制面板。主要功能多用戶監(jiān)控、單用戶監(jiān)控、水資源論證、取水許可、水資源費征收、水資源費打印、多用戶取水量查詢、單用戶取水量查詢、取水許可證查詢、繳費查詢、用戶設置、征收費用設置、數(shù)據(jù)備份還原、告警設置、退出。下面將重點介紹關(guān)鍵功能。

2）多用戶的取水監(jiān)測

6 結(jié)束語

系統(tǒng)根據(jù)“監(jiān)測終端—通信網(wǎng)絡—監(jiān)測中心”模式的設計的方案，已投入使用，大大提高工作效率和信息化管理水平，達到了預期的要求，同時系統(tǒng)也可以為工業(yè)監(jiān)測或監(jiān)控領(lǐng)域提供一定的參考。

參考文獻：

[1] 朱琨.基于 GPRS 的雨量監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].上海：復旦大學，2008.

[2] 段允.高精度低功耗超聲流量計關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)[D].寧波：寧波大學， 2011.

[3] 陳杰.基于 MC39i 的智能儀器遠程控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)[D]. 淄博：山東理工大學，2011.

[4] 陳宮，王三勝，張慶榮，等.基于 STM32F103VCT6 的微位移控制系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012， 35（3）： 144-146.

[5] 何慶泥，周懷北.GPRS 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及實時數(shù)據(jù)采集應用[J].通訊和計算機 2005（7）.

[6] 胡勝利，萬晉軍.基于 GPRS 的地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].水利水電技術(shù)，2011，42（1）： 89-91.endprint