LDAWYZ-I型壓力水位儀網(wǎng)站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

燕 云，高業(yè)欣，鄒天鳴，趙龍梅，盧 山

LDAWYZ-I型壓力水位儀網(wǎng)站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

燕 云，高業(yè)欣，鄒天鳴，趙龍梅，盧 山

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽(yáng) 110031）

對(duì)LDAWYZ-1型壓力水位儀的網(wǎng)站設(shè)計(jì)與制作以及功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹，詳細(xì)闡述了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能以及數(shù)據(jù)下載功能的設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

網(wǎng)絡(luò)控制；JAVA語(yǔ)言；數(shù)據(jù)下載

0 引言

水位儀是地震監(jiān)測(cè)中的重要的儀器之一，現(xiàn)在運(yùn)行的水位儀普遍傳輸?shù)氖请妷盒盘?hào)，隨著電纜線的增長(zhǎng)電壓信號(hào)會(huì)出現(xiàn)衰減，導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，LDAWYZ-I型壓力水位儀傳輸?shù)氖穷l率信號(hào)，它不會(huì)隨著距離的增長(zhǎng)而衰減；另外，現(xiàn)行的水位儀大多需要放置在水井旁邊，容易受潮損壞儀器，儀器會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)斷電等現(xiàn)象，LDAWYZ-I型壓力水位儀采用投入工作方式，無(wú)機(jī)械隨動(dòng)系統(tǒng)，可以放置在觀測(cè)室，隔絕潮濕環(huán)境；LDAWYZ-I型壓力水位儀其觀測(cè)精度不受水位埋深、井斜等因素影響，并具有很高的水位跟蹤速度。

現(xiàn)行的儀器網(wǎng)站多數(shù)只能夠通過(guò)IP地址訪問到儀器的基本狀態(tài)以及數(shù)據(jù)，而對(duì)采集儀器數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬x器軟件無(wú)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，針對(duì)這一問題一些測(cè)震臺(tái)站監(jiān)控設(shè)備和智能設(shè)備已經(jīng)在臺(tái)站設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了相關(guān)解決方案[1-2]。多數(shù)方案需要設(shè)計(jì)中心軟件，并且在遠(yuǎn)端設(shè)備上編寫相關(guān)軟件。對(duì)軟件的依賴性，使監(jiān)測(cè)通信技術(shù)有一定的局限性。LDAWYZ-I型壓力水位儀網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)了可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)直接監(jiān)控儀器和儀器軟件是否正常工作，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器軟件運(yùn)行界面，避免了由于儀器軟件死機(jī)造成的采集數(shù)據(jù)為空或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的影響，并且當(dāng)水位儀的采集值超過(guò)正常范圍時(shí)能夠在監(jiān)控界面進(jìn)行預(yù)警提示。

1 LDAWYZ-I型壓力水位儀概述

1.1 LDAWYZ-I型壓力水位儀功能概述

LDAWYZ-I型壓力水位儀主要用于地震地下流體井孔水位（含靜水位和動(dòng)水位）觀測(cè)，對(duì)于井口封閉的自流井還可以作為高精度井孔壓力計(jì)使用。水位傳感器采用投入工作方式，無(wú)機(jī)械隨動(dòng)系統(tǒng)，其觀測(cè)精度不受水位埋深、井斜等因素影響，并具有極高的水位跟蹤速度。

水位傳感器采用進(jìn)口擴(kuò)散硅半導(dǎo)體壓力芯片，具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、觀測(cè)精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)每分鐘采集一次，所有觀測(cè)數(shù)據(jù)可以通過(guò)IP（RJ-45）接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

本儀器適用于地震地下流體動(dòng)態(tài)觀測(cè)井網(wǎng)、水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)井網(wǎng)以及其他需要精密檢測(cè)和遙測(cè)地下水動(dòng)態(tài)變化的領(lǐng)域。

1.2 LDAWYZ-I型壓力水位儀整體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)組成

LDAWYZ-1型水位儀主要通過(guò)水位儀傳感器將測(cè)量的水位值傳送給測(cè)量放大器，再用模擬電信號(hào)輸出，傳送給可編程邏輯控制器PLC，在此基礎(chǔ)上用LabView編寫水位儀軟件。

而水位儀網(wǎng)站主要通過(guò)交換機(jī)與PC機(jī)相連，PC機(jī)主要作為網(wǎng)站的載體，水位儀作為服務(wù)器，便于同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的任何一臺(tái)PC機(jī)訪問。整個(gè)水位儀網(wǎng)站主要的實(shí)現(xiàn)了對(duì)水位儀軟件的監(jiān)控和水位儀數(shù)據(jù)的下載（圖1）。

圖1 系統(tǒng)組成圖Fig.1 Diagram of system composition

2 需求分析和功能設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

網(wǎng)站需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問儀器，在遠(yuǎn)程端輸入IP地址即可實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器運(yùn)行狀態(tài)和儀器軟件運(yùn)行狀態(tài)，判斷水位儀主機(jī)和水位儀軟件是否正常工作，能夠顯示水位儀軟件的運(yùn)行界面，并對(duì)水位儀軟件運(yùn)行的界面進(jìn)行修改和設(shè)置。當(dāng)接收到的水位儀采集值為空或者錯(cuò)誤時(shí)能夠及時(shí)的判斷是否為水位儀軟件故障造成的問題，當(dāng)接收到的水位儀采集值超過(guò)正常范圍可以產(chǎn)生預(yù)警。

網(wǎng)站需要采用B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），B/S結(jié)構(gòu)是Web興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，Web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件（圖2）。這種應(yīng)用系統(tǒng)由客戶端、Web服務(wù)器和客戶端與服務(wù)器的動(dòng)態(tài)交互接口組成，客戶端的用戶界面完全通過(guò)Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都存放在服務(wù)器上，客戶端的運(yùn)行程序是靠瀏覽器軟件（如Netscape Navigator，Internet Explorer等）登錄服務(wù)器進(jìn)行的[3]。

圖2 系統(tǒng)組成圖Fig.2 Diagram of system composition

2.2 運(yùn)行環(huán)境需求

操作系統(tǒng)：Windows XP系統(tǒng)

瀏覽器：IE6.0以上

程序開發(fā)框架：SSH（struts+spring+hiber nate集成框架）

所需語(yǔ)言：JAVA

JAVA虛擬機(jī)及環(huán)境配置：

安裝jdk-8u20-windows-i586到默認(rèn)文件夾下，并且配置三個(gè)環(huán)境變量：

JAVA_HOME：JDK根目錄

PATH：;%java_home%in

CLASSSPATH：;%java_home%lib

配置完成后在cmd中用javac或者javaversion命令測(cè)試，如果能顯示JDK的版本號(hào)，則表示JDK配置正確，可以使用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行編程。

安裝apache-tomcat-6.0.20，在文件夾中找到server.xml ，在該文件中找到＜ Connector port=“8080”＞語(yǔ)句，更改為＜ Connector port=“80”＞；修改端口號(hào)后，在解壓后的文件夾中找到startup.bat文件，并啟動(dòng)，在網(wǎng)頁(yè)中輸入儀器的IP地址就可以直接訪問儀器了。

2.3 主要功能

本系統(tǒng)主要通過(guò)JAVA語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了以下功能（圖3）：

（1）基本信息顯示功能：對(duì)于儀器的基本信息進(jìn)行顯示，如儀器介紹、技術(shù)參數(shù)、儀器狀態(tài)以及儀器時(shí)間等的顯示對(duì)儀器有初步的簡(jiǎn)單的了解。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：對(duì)水位儀軟件的運(yùn)行界面的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，可以對(duì)儀器的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改和顯示；還可以對(duì)不同時(shí)間不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖，觀察是否存在異常。

（3）數(shù)據(jù)下載功能：對(duì)于儀器采集和存儲(chǔ)以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，便于對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和了解；還可以對(duì)儀器的日志文件進(jìn)行下載，了解儀器的運(yùn)行狀態(tài)；隨著儀器運(yùn)行時(shí)間的不斷加長(zhǎng)，數(shù)據(jù)文件會(huì)越來(lái)越多，所以在顯示時(shí)增加了分頁(yè)顯示功能，每頁(yè)顯示20條數(shù)據(jù)文件。

（4）用戶登錄功能：主要實(shí)現(xiàn)了三種不同賬戶登錄儀器網(wǎng)站，超級(jí)用戶：允許對(duì)用戶帳號(hào)和密碼進(jìn)行修改,本地系統(tǒng)調(diào)試，管理員：允許對(duì)儀器的參數(shù)進(jìn)行修改，普通用戶：允許一般網(wǎng)頁(yè)瀏覽，并且能夠?qū)θN不同的用戶名和密碼進(jìn)行更改。

2.3.1 信息顯示

對(duì)已知的儀器的主要特點(diǎn)，基本功能，技術(shù)指導(dǎo)等基礎(chǔ)信息進(jìn)行靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)的編輯排版和美化；并且通過(guò)js腳本讀取儀器的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，在網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，最終顯示形式為：XXXX年XX月XX日星期X上/下午XX:XX:XX。

圖3 主要功能圖Fig.3 Chart of main function

2.3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能主要由客戶端程序和服務(wù)器端程序兩部分組成（圖4）。

用戶首先通過(guò)客戶端程序輸入用戶名和密碼，驗(yàn)證成功后即可進(jìn)入客戶機(jī)端網(wǎng)頁(yè)界面，在網(wǎng)頁(yè)界面上設(shè)置好各種參數(shù)（如：臺(tái)站代碼、測(cè)項(xiàng)代碼和儀器編號(hào)等）。用戶既可以從客戶端網(wǎng)頁(yè)上看到實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線和系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

服務(wù)器端程序啟動(dòng)后便進(jìn)入偵聽狀態(tài)，等待用戶登錄，驗(yàn)證正確并受到客戶端控制指令后便開始向儀器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，并且將電壓信號(hào)傳給客戶端網(wǎng)頁(yè)[3-4]。

2.3.3 數(shù)據(jù)下載

數(shù)據(jù)下載功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠?jī)蓚€(gè)頁(yè)面，首先是列表顯示頁(yè)面，需要在列表顯示頁(yè)面獲取下載目錄，并且找到目錄中每個(gè)文件的名稱、路徑、最后修改日期、文件類型以及文件大小，按照已經(jīng)完成的靜態(tài)頁(yè)面的規(guī)律在頁(yè)面進(jìn)行分頁(yè)顯示。其次是下載頁(yè)面，需要獲取輸入的文件名稱以及存儲(chǔ)路徑將文件保存起來(lái)[5]。

圖4 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能流程圖Fig.4 The flow chart of real-time monitoring function

列表顯示頁(yè)采取分頁(yè)顯示的特點(diǎn)，每頁(yè)顯示20條文件信息，關(guān)鍵點(diǎn)在于如何選中每頁(yè)顯示的第一條和最后一條，可以通過(guò)判斷列表總長(zhǎng)度/每頁(yè)顯示數(shù)是否能整除，獲得總頁(yè)數(shù)，再判斷當(dāng)前顯示的頁(yè)面是否為最后一頁(yè)，獲得當(dāng)前顯示頁(yè)的最后一條（圖5）。

圖5 分頁(yè)顯示流程圖Fig.5 The flow chart of page display

2.3.4 用戶登錄

用戶登錄是不同用戶進(jìn)入客戶端頁(yè)面的入口點(diǎn)，只有提供了正確的用戶名和密碼才能夠進(jìn)入客戶端頁(yè)面，根據(jù)不同的用戶權(quán)限對(duì)客戶端的頁(yè)面可以進(jìn)行不同的操作，提高系統(tǒng)整體的安全性。在用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)中增加權(quán)限字段，對(duì)不同的用戶加以區(qū)分，本系統(tǒng)采用了三級(jí)用戶權(quán)限策略，對(duì)應(yīng)的權(quán)限字段的值分別為0、1、2，即超級(jí)用戶，管理員用戶和普通用戶（圖6）。

圖6 用戶登錄流程圖Fig.6 The flow chart of user login

3 軟件實(shí)現(xiàn)

3.1 軟件實(shí)現(xiàn)

圖7為L(zhǎng)DAWYZ-I型壓力水位儀網(wǎng)站運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)施檢測(cè)界面，可以觀測(cè)到儀器獲取的數(shù)值及其波形變化。

圖7 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面Fig.7 The real-time monitoring interface

圖8為系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置圖，可以通過(guò)網(wǎng)站對(duì)儀器的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改。

圖8 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置圖Fig.8 Diagram of system parameter setting

3.2 部分代碼

下載頁(yè)主要功能是要獲取下載文件的名稱以及路徑，利用輸入流及輸出流的方式對(duì)需要下載的文件進(jìn)行保存。代碼如下：

response.setContentType（"application/ x-down load"）；//設(shè)置為下載application/xdownload

String filePath =request.getParameter（"filePath"）；//獲取需要下載文件的路徑

String filedisplay =request.getParameter（"fileName"）；//獲取需要下載文件的名稱

filedisplay=URLEncoder.encode （filedisplay, "UTF-8"）；//防止下載后的文件出現(xiàn)亂碼

response.setHeader（"Content-Disposition", "attachment; fileName="+filedisplay）；

response.setContentType（"text/html; char set=UTF-8"）；

OutputStream os = response.get Output Stream（）； //輸出流

InputStream in = new FileInputStream（filePath）；//輸入流

byte[] b = new byte[1024]；

int i = 0；

while （ （i = in.read（b）） ＞ 0 ）

{os.write（b, 0, i）；} //保存

in.close（）；

os.flush（）；

os.close（）；

out.clear（）；

//清緩沖區(qū)，保存當(dāng)前的out對(duì)象，并更新pageCintext中Page范圍內(nèi)Out對(duì)象

out = pageContext.pushBody（）；

//清緩沖區(qū)

4 結(jié)束語(yǔ)

該網(wǎng)站已經(jīng)在計(jì)算機(jī)上通過(guò)了測(cè)試，并且能夠在LDAWYZ-1型水位儀上正常運(yùn)行，各項(xiàng)功能都能夠正常使用。隨著LDAWYZ-1型壓力水位儀的不斷更新，將會(huì)有更多的功能加入到該網(wǎng)站中，我們會(huì)繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行修改和完善。由于不同的環(huán)境以及各種因素的影響，在程序運(yùn)行過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)BUG，為確保該網(wǎng)站的正常運(yùn)行，更好的服務(wù)于我們的防震減災(zāi)事業(yè)，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的日常維護(hù)，這是一項(xiàng)長(zhǎng)期且繁瑣的工作，項(xiàng)目組成員會(huì)盡所能的認(rèn)真解決今后遇到的每一個(gè)問題。

[1] 孫宏志, 王學(xué)成, 劉一萌, 等. 基于3G無(wú)線傳輸?shù)臏y(cè)震臺(tái)站監(jiān)控設(shè)備的研制[J]. 地震工程學(xué)報(bào), 2014, 36（2）：387-392.

[2] 孫宏志. 地震計(jì)智能恒溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 地震工程學(xué)報(bào)，2016，38（6）：1004-1009.

[3] 徐淑萍，陳飛, 孫昌會(huì). 基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程, 2013，21（5）：36-39.

[4] 鄭小寧. 基于因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)研究[D]. 西北工業(yè)大學(xué)， 2002.

[5] 楊鳴鏑. 基于JSP的動(dòng)態(tài)文件下載技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)仿真，2004，21（4）：77-79.

The Design and Realization of the Liquid level Device LDAWYZ-1's Website

YAN Yun，GAO Ye-xin ，ZOU Tian-ming，ZHAO Long-mei ，LU Shan
（Earthquake Administration of Liaoning Province, Liaoning Shenyang 110034，China）

This paper mainly introduced the process of the liquid level device LDAWYZ-1's website design and the realization of functions, expatiates the design and realization of the real-time monitoring function and the data download function.

network control; JAVA; data download

P315.69

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.01.010

1674-8565（2017）01-0057-06

遼寧省地震局科研專項(xiàng)（LZ-K201502）

2016-11-24

2017-01-21

燕云（1990-），女，甘肅省定西市人，本科，助理工程師，現(xiàn)主要從事儀器維修及軟件工程方面的工作。E-mail：774176917@qq.com