基于物聯(lián)網(wǎng)水泵測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

范志華 楊光 蘇成貴 鐘文才

摘要：提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)水泵測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法以MySQL、LabVIEW和自動控制技術(shù)為核心，可實(shí)現(xiàn)對多傳感器節(jié)點(diǎn)的信息（流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速等水泵運(yùn)行參數(shù)）遠(yuǎn)程采集和數(shù)據(jù)存儲功能；實(shí)現(xiàn)對多控制節(jié)點(diǎn)（電機(jī)、閥門等）的遠(yuǎn)程控制。經(jīng)測試，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無線監(jiān)控，一臺手機(jī)便可以管理水泵的運(yùn)行狀態(tài)，具有硬件成本低、性價比高的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)； MySQL； LabVIEW； 測控系統(tǒng)

中圖分類號：TH38文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.009

0引言

智能手機(jī)是近年來發(fā)展迅速的移動式智能設(shè)備，具有價格便宜、體積小、易攜帶、硬件配置高、功能接近PC 機(jī)等特點(diǎn)。利用智能手機(jī)為物聯(lián)網(wǎng)水泵測控系統(tǒng)搭載平臺，可大大提高其便攜性和普及性，可以將現(xiàn)場處理和通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程處理有機(jī)地結(jié)合，有利于水泵測控系統(tǒng)產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用。

本文結(jié)合MySQL、LabVIEW和自動控制技術(shù)，設(shè)計(jì)出一套硬件成本低、功能全、穩(wěn)定性好、性價比高的水泵測控系統(tǒng)軟件。它將采集到的水泵運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)及視頻信息由互聯(lián)網(wǎng)傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫接收數(shù)據(jù)并儲存，再將采集到的水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送至手機(jī)APP，從而實(shí)現(xiàn)對流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、電機(jī)、電動閥門等參數(shù)的動態(tài)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。通過操作手機(jī)APP可對電機(jī)、電動閥門的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行修改并發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中儲存。該系統(tǒng)為擬采用便攜式測控系統(tǒng)的建設(shè)單位提供了一套可行的技術(shù)解決方案。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由水泵運(yùn)行參數(shù)采集、執(zhí)行設(shè)備自動控制、數(shù)據(jù)采集儀、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、主控計(jì)算機(jī)以及Android手機(jī)客戶端等組成。該系統(tǒng)的技術(shù)路線如圖1所示。通過手機(jī)APP監(jiān)測水泵運(yùn)行過程中流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速的實(shí)測數(shù)據(jù)；能夠控制電機(jī)的啟/停和閥門的開/關(guān)（閥門開度可調(diào)），實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的功能。

2主控計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)

主控計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件采用LabVIEW系統(tǒng)語言開發(fā)，它實(shí)現(xiàn)了對水泵運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時采集；水泵啟動/停止，電動閥門開/關(guān)的手動控制，實(shí)時數(shù)據(jù)的本地存儲和服務(wù)器存儲等功能。包含：參數(shù)設(shè)置子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、控制面板子程序、數(shù)據(jù)查詢子程、實(shí)時曲線子程序。參數(shù)設(shè)置子程序可以對水泵運(yùn)行需要控制的參數(shù)（電機(jī)功率、電動閥門的口徑）進(jìn)行輸入，對流量、出口壓力、入口壓力、轉(zhuǎn)速等傳感器的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行輸入，同時對數(shù)據(jù)采集的時間、數(shù)據(jù)存儲路徑等系統(tǒng)管理參數(shù)進(jìn)行輸入。 數(shù)據(jù)采集子程序可以圖形化顯示所測量參數(shù)（流量、出口壓力、入口壓力、轉(zhuǎn)速）的實(shí)測值，同時進(jìn)行實(shí)測數(shù)據(jù)的本地存儲，并上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫?？刂泼姘遄映绦蚰軐?shí)現(xiàn)電機(jī)啟動/停止，電動閥門開/關(guān)的手動控制。該界面可以通過工控機(jī)對水泵運(yùn)行情況進(jìn)行人工調(diào)整，并把實(shí)時運(yùn)行參數(shù)上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)查詢子程序?qū)λ眠\(yùn)行的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行定時記錄，記錄的數(shù)據(jù)包括：流量、出口壓力、入口壓力、轉(zhuǎn)速的實(shí)測值及電機(jī)、閥門的當(dāng)前狀態(tài)。該記錄可實(shí)現(xiàn)依據(jù)要查詢的起止時間進(jìn)行篩選查詢，查詢結(jié)果存儲在EXCEL文件中，可進(jìn)行對數(shù)據(jù)的編輯、打印。實(shí)時曲線子程序?qū)⑺眠\(yùn)行的流量、出口壓力、入口壓力、轉(zhuǎn)速等實(shí)測數(shù)據(jù)，以曲線的形式展現(xiàn)出來，更具有直觀性。

本軟件利用LabVIEW圖形化的優(yōu)勢對水泵運(yùn)行中各個實(shí)測參數(shù)值的圖形化顯示、執(zhí)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行直觀的顯示，使用戶易于操作。

3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)水泵測控系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫，必須在主控計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)下配置ODBC數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)源是指數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序所使用的數(shù)據(jù)庫或者數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。ODBC是微軟公司開放服務(wù)結(jié)構(gòu)中有關(guān)數(shù)據(jù)庫的一個組成部分，它建立了一組規(guī)范，并提供了一組對數(shù)據(jù)庫訪問的標(biāo)準(zhǔn)API，這些API利用SQL來完成其大部分任務(wù)。

Navicat for MySQL是一套管理和開發(fā)MySQL的理想解決方案，支持單一程序。它是功能齊備的前端軟件，為數(shù)據(jù)庫管理、開發(fā)和維護(hù)提供了直觀而強(qiáng)大的圖形界面，為MySQL新手及專業(yè)人士提供了一組全面的開發(fā)工具。依據(jù)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)原則和基于物聯(lián)網(wǎng)水泵測控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基本參數(shù)表（如圖2）、實(shí)時數(shù)據(jù)表（如圖3）、存儲記錄表（如圖4）。基本參數(shù)表里定義了數(shù)據(jù)庫的字段信息；實(shí)時數(shù)據(jù)表里存儲系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)，實(shí)時測量數(shù)據(jù)及電機(jī)、閥門的狀態(tài)信息；存儲記錄表實(shí)現(xiàn)了將實(shí)時數(shù)據(jù)存儲到MySQL中，可隨時隨地讀取數(shù)據(jù)。實(shí)時數(shù)據(jù)表中的信息，主控計(jì)算機(jī)軟件和手機(jī)APP同時更新或讀取，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能的關(guān)鍵。

4Android手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

手機(jī)APP的開發(fā)環(huán)境選用開放源代碼、基于Java 語言的可擴(kuò)展的 Eclipse。將 Android 智能手機(jī)與無線路由器通過WiFi 建立無線連接，通過訪問無線路由器獲取MySQL中實(shí)時數(shù)據(jù)表的相應(yīng)信息，并且將實(shí)時測量水泵運(yùn)行的流量、出口壓力、入口壓力、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)顯示到手機(jī)界面上。同時，手機(jī)界面也可以控制水泵開關(guān)和閥門開度按鈕，并把修改后的狀態(tài)信息存儲到MySQL的實(shí)時數(shù)據(jù)表中，實(shí)現(xiàn)了異地監(jiān)測與控制。這種設(shè)計(jì)，保證了APP端和上位機(jī)軟件的信息同步。

5結(jié)束語

經(jīng)測試，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸快、準(zhǔn)確率高、可視化程度高，能實(shí)現(xiàn)手機(jī)和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測控等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用到一切物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，更適用于郊區(qū)或者深山的水泵、高位水池、化工廠、制藥廠等人員不便接近的地方。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃小根.基于Java+MySQL的基層社會組織信息管理系統(tǒng)[J].信息系統(tǒng)工程，2016（4）.

[2]項(xiàng)鵬，鐘楊，陳東紅，等.基于安卓的植物遠(yuǎn)程澆灌系統(tǒng)研發(fā)[J].科技信息，2014（8）.

[3]高偉，范青，高文強(qiáng)，等.基于PHP+MySQL的高校教師工作量管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（5）.

[4]何鵬，那立陽.基于物聯(lián)網(wǎng)和LabVIEW的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2016（9）.

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