節(jié)水灌溉監(jiān)控系統(tǒng)遠程管理軟件設計與實現(xiàn)

高榮官 葉 軍

（1泰興市水務局堤管處江蘇泰興225400 2泰興市水務局江蘇泰興225400）

節(jié)水灌溉監(jiān)控系統(tǒng)遠程管理軟件設計與實現(xiàn)

高榮官1葉 軍2

（1泰興市水務局堤管處江蘇泰興225400 2泰興市水務局江蘇泰興225400）

本文基于Delphi語言設計遠程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過運用基于TCP/IP協(xié)議的Socket編程實現(xiàn)土壤參數(shù)的實時采集，與Access數(shù)據(jù)庫的結合實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的查詢，此外曲線圖的繪制、水晶報表打印、遠程視頻監(jiān)控、短信貓的設計增加了系統(tǒng)的智能化。

監(jiān)控系統(tǒng)；管理軟件；數(shù)據(jù)庫

1 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，總用水量的70%用于農(nóng)業(yè)用水，但傳統(tǒng)的大水漫灌耕作方式，使農(nóng)業(yè)用水的有效利用率僅為40%左右，因此采用先進的節(jié)水灌溉方式對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。節(jié)水灌溉不僅可以提高水資源的利用率，而且可以緩解我國水資源緊張的局面，對于生態(tài)環(huán)境的改善、經(jīng)濟效益的提高，以及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。

本系統(tǒng)是基于Delphi語言、采用分層次、分模塊化設計的遠程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過運用基于TCP/IP協(xié)議的Socket編程實現(xiàn)土壤參數(shù)的實時采集，與Access數(shù)據(jù)庫的結合實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的查詢，此外曲線圖的繪制、水晶報表打印、遠程視頻監(jiān)控、短信貓的設計增加了系統(tǒng)的智能化。

2 系統(tǒng)架構設計

圖1 系統(tǒng)功能架構

本系統(tǒng)通過Web遠程登陸到管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)主要分為用戶管理系統(tǒng)及綜合管理系統(tǒng)，用戶管理系統(tǒng)主要進行用戶權限、密碼等操作。綜合管理系統(tǒng)主要是對地圖進行操作，具體分為地圖操作、目標選擇、屬性修改、數(shù)到圖綜合查詢以及圖層控制。如圖1所述。用戶層主要分為系統(tǒng)管理員以及用戶。應用層主要是為用戶操作提供一個軟件平臺。數(shù)據(jù)層主要應用于數(shù)據(jù)的存儲與查詢。

節(jié)水灌溉子系統(tǒng)結構系統(tǒng)框圖如圖1所示。分模塊式的設計使系統(tǒng)的架構清晰，且具有多種功能?；诖谕ㄐ旁O計實現(xiàn)了水泵閘門以及支渠流量的采集?；?G的無線通信，實現(xiàn)了農(nóng)田土壤參數(shù)的采集，進而得以實現(xiàn)農(nóng)田的智能化管理?；?G的視頻監(jiān)控，使管理員對于農(nóng)田作業(yè)的動向能夠更直觀的管理。

3 遠程傳輸通信模塊程序設計

3.1 TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議作為一種網(wǎng)絡協(xié)議，在當今網(wǎng)絡不斷發(fā)展的趨勢下應用也越來越廣泛，它包含了許多實現(xiàn)網(wǎng)絡通信協(xié)議，因此也被稱作TCP/IP協(xié)議棧。其中TCP以及IP協(xié)議是這些協(xié)議中最重要的兩個通信協(xié)議。TCP/IP與標準的OSI協(xié)議相比，精簡了會話層和表示層，將其加入到應用層上，減少通信結構的層次關系，從而提高信息傳輸?shù)乃俾?。處于傳輸層的TCP協(xié)議表示的是傳輸控制協(xié)議，它可以實現(xiàn)無差錯、無重復的順序數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡層的IP協(xié)議，為因特網(wǎng)中的每一臺電腦給予了一個唯一標識。在應用程序中應用TCP/IP協(xié)議進行通信時，利用TCP套接字在本機與目的機之間建立一個套結字虛擬連接，然后兩者之間便可以開始一種雙向的字節(jié)流交換。在通信原理中，通信協(xié)議大多是以報文的形式進行數(shù)據(jù)傳輸，TCP/IP協(xié)議也有自己特定的報文形式。

3.2 Socket接口

Socket又稱“套接字”，是一組用于描述IP地址與端口號的接口。Socket是應用層和TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件層，打開一個Socket會綁定一個端口。它隱藏了復雜的TCP/IP協(xié)議族，使一組簡單、通用的接口展現(xiàn)給用戶。

TCP/IP的Socket提供以下3種套接字：流式套接字、數(shù)據(jù)報套接字、原始套接字。和其他兩種方式相比，本系統(tǒng)選用的流式套接字提供了一個因面向連接而比較可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。數(shù)據(jù)無差錯、無重復、有序地發(fā)送和接收。建立網(wǎng)絡連接成功后，服務器端和客戶端都會產(chǎn)生一個Socket接口，通過操作此接口完成所需對話。本系統(tǒng)需要實時通信，網(wǎng)絡消息的傳輸是以異步的方式進行。所以在設計考慮使用多線程來操作Socket以避免程序的阻塞。

3.3 服務器端與客戶端的通信

不成功則創(chuàng)建套接字失敗

4 模塊設計

4.1 數(shù)據(jù)庫模塊

本系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)庫管理模塊對數(shù)據(jù)進行處理。主要完成數(shù)據(jù)的存儲、查詢、曲線圖的繪制以及水晶報表打印等功能。

數(shù)據(jù)庫是信息存儲的載體。數(shù)據(jù)庫設計的好壞直接影響了整個系統(tǒng)的控制。本文以Access2010數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為基礎，建立一個最優(yōu)性能的數(shù)據(jù)庫設計方案。本系統(tǒng)選用集中式中央數(shù)據(jù)庫模型，將由采集模塊采集到的數(shù)據(jù)信息都儲存在一個中央數(shù)據(jù)庫中。Web服務器和3G應用服務器均使用數(shù)據(jù)訪問接口ADO實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接。

4.2 曲線圖繪制

遠程傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)校驗分析后，存入Access數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表中，字段包括ID、日期、土壤濕度值、土壤溫度值以及土壤Ph值，使用DBChart控件，綁定該數(shù)據(jù)源，并進行曲線圖的繪制。使得管理員能夠更直觀方便的分析每一個節(jié)點土壤參數(shù)的變化規(guī)律。

4.3 水晶報表打印

為了便于管理員更直觀了解農(nóng)田的土壤狀況，本系統(tǒng)采用了水晶報表設計器用以生成報表，將存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進行保存及打印。采用QReport和DBChart控件控件進行簡單報表界面設計以及數(shù)據(jù)源的綁定。報表菜單上有導出報表、打印報表等功能。

5 結語

本文設計了節(jié)水灌溉監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件，該軟件包括登錄界面、選擇界面、3G遠程通信和數(shù)據(jù)管理模塊等?；赥CP/IP協(xié)議的Socket編程，系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集以及遠程傳輸，并且按條件查詢歷史數(shù)據(jù)，并生成報表，供查詢與打印。

[1]孫艷紅.無線傳感器網(wǎng)絡在農(nóng)田溫濕度信息采集中的構建與應用[D].河南農(nóng)業(yè)大學,2010,6.

[2]楊明慧.無線傳感器網(wǎng)絡在蔬菜大棚監(jiān)測中的應用研究[D].揚州大學,2010,4.