远程供水监控系统设计
文章编号：1671 4598 C 2005】04一0335 03 中图分类号：TP31 文献标识码：A
远程供水监控系统设计
孙晓松，傅先凤，何志明
(重庆大学机械工程学院，重庆400044)
摘要：通过对供水系统的辣^研究，提出了一种新型供水系统的整体设计方案。这种供水系统通过利用主机与远程测控端通信，
实现埘远程端的监测与控制，并利用计算机对测量数据与控制信号进行趾理，从而实现刘供水系统的监控，在进行测控的同时，对采
集到的流量数据与已有的用户信息进行处理，为用户提供方便央捷地查询与交费。文章首先对这种供水系统的控制中心进行需求分析，
决定采用c／s与B／s结合的方式设计控制中心，分析该系统的数据流，并对系统进行模式划分。
关键词：GPRs MODEMI c／s；B／s；数据流图
Desigh of Remote Control and Monitor System for Water Supply
Sun Xiaosong，Fu Xlanfeng，He Zhiming
(Collcgc(】f Mechanical Engineermg，Chongqing Unlversl‘y，Cho“gqlng 400。44，Chlna)
Abstrad：A new design p。qect of wat吣upply sysrem is put fonh based on th profound research of th pre?t waters“Pp【y systcmTh?at㈤upply systemachieves theremot㈨nI【o?d∞ntroI by uslng GPRS modem Whllemonit。rlng，th?¨1f??alyzes the
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Key word：GPRS MoDEM{C1i蛐t／se～。；B州se吖Serve‘I(DFD)data flow dlaz?
0引言
当前的供水方式是以水塔供水为主，其它供水方式为辅。
由于水塔供水中的一个水塔要负责给一个较大区域供水，而
在这个区域中的各个楼层的高度、面积各不相同，造成供水系
统监铡控制十分困难，例如：出现长时间漏水故障竟无法及
时发现，水位过高或过低投有及时反馈，水质变差也不能及
时引起重视，新型高层住宅用户水表抄收困难等等情况。为，
改善诸多现在问题，新型供水系统应运而生。
科技高速发展，在供水系统中引入各种高科技技术是必然
趋势。变频调速技术的引入使得恒压供水系统应运而生．它
能按照压力的设定值实现恒压供水。GPRs远程通信技术的运
用，使各种设备的测控信号得以及时的反馈，实时控制因此
成为可能。cIient／server模式的引入使供水系统管理员能及
时在局域网中监控整个供水系统。Browser／server模式方便了
用户在任何地方用任何可接人Internet的设备查询自己的用
水量及交费情况，并可及时收到交费通知。
l总体方案设计
1．1 开发方式选择及系统软件平台
在该供水系统中，测控终端通过c51系列单片机实现对
流量、压力、浊度、振动(对电动机进行故障诊断需要)，水
位等进行检测，测量数据将通过GPRs M()DEMⅢ传送到控制
中心，控制中心将对所得的数据进行分解、计算处理、分析、
控制、供系统管理员查询和控制以及供用户随时随地查询。
收稿日期：2004—07一11l修回日期：2004 08 1l。
作者简介：孙晓橙，胃，副教授，博士，主要从事测量和控制方面的
研究。
供水系统实时监控，要求系统能对测量到的数据做出及时
的反应，包括分析数据并快速产生控制信号，如果出现故障
则要求及时通知系统管理员。若实现用户方便灵活地查询则要
求查询系统稳定性高、可靠性高并且使用方便。考虑到这两
方面的原因，我们将供水系统控制中心从设计方式上分为两
部分，系统测控部分和用户信息查询部分。
对于系统测控部分，测控终端安置在水厂及供水区的各个
地方管网上，实时性要求高，测控终端位置各不相同。clt—
ent／servef模式，其交互性强、能提供更安全的存取模式、降
低网络通信量。所以采用c／s实现数据采集与分析更合理。
在与GPRS交换数据时可以通过uD一2协议或TcP／IP口1协议
来实现数据远程传送，但uDP协议并不提供数据传送的保证
机制。如果从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢
失，协议本身并不能做出任何检测或提示。因此，通常人们
把uDP协议称为不可靠的传输协议。而1、cP／IP协议采用套
接字实现三路握手通信，实时性更高，因此在我们的设计中采
用的是TCP／IP协议来实现数据通信。
对于用户查询部分，因为用户信息查询是针对用户自己交
费及用水情况查询，用户的分布范围广，用户的计算机性能
各有不同。Browser／Server模式，简化了客户端，用户的操作
更简单，适用于网上信息发布。所以采用B／s实现信息查询
更有利于系统的维护与用户使用。
本系统中服务器端采用Wlndows 2000 server作为网络操
作系统．由于该网络操作系统安全可靠，并与Windows系列
界面和用法相似，所以非常适合构建控制与管理信息系统。
程序开发语言在c／s模式下我们选择vc++，因为它执
行效率较高。在B／s模式下我们选择AsP．NET，开发速度
更快。web服务器和数据库服务器系统分别采用IIs5 0和SQL
万方数据
! · ""# · 计算机测量与控制! 第 $
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
期
图 %! 系统总体架构图
&’()’(*+++，用 ,-.（,/01)’2 -303 .45’/0）作为数据库接口。
!" #$ 系统总体架构
本系统包括多个测控终端子系统（由 67% 系统单片机实
图 "! 测控子系统一层数据流图
现）、数据采集分析服务器子系统、数据浏览查询 8’4 子系
统。数据采集分析子系统与测控终端子系统采用 9:;& <=>’<
通过 ?6:@ A : 协议进行数据交换，数据浏览查询子系统与用户
终端通过 1B0’(B’0 技术在 AC 浏览器中实现 信息查询。如图 % 所
示。
首先，系统测控部分，系统测控中心可在局域网中快速了
解整个系统的安全状况，并可对某 部分区域实现跟踪分析，
并可由计算机自动（可以人为参与调节）发控制信号对系统
进行控 制；其次，用户信息查询部分，用户在任何地方只要
能上网，通过 AC 浏览器，就可以登录查 询用水量与水费甚至
于交费，方便用户交费及系统管理。
#$ 控制中心数据流图分析
&,（&0(D/0D(’> ,B3EFG1G） 结构化分析方法通常采用“ 分
解”的方式来理解一个复杂的系 统，数据流图［$］（-303 HE=I
-13J(3<）就是作为一种“分解”手段引进的。在此 我们通过
分析此系统的数据流，深入对系统的分析与认识，实现系统模
块划分。
图 *! 供水系统 + 层数据流图
#" !$ % 层图
在本系统中测控端的测量数据通过 9:;& <=>’< 送入控制
中心的测控子系统中，在此进行各种 分析处理后得到控制信
号，并将此信号发送到测控端通过单片机进行控制，其分析结
果：故 障通知通过打印或显示方式呈现出来，系统管理员
也可以通过查询来获得系统当前工作状况 。
本系统的用户交纳查询子系统通过获得的基
础数据和流量数据计算并打印交费通知，同时用
户也可以查询用水交费信息，如图 * 所示。
#" #$ 一层图
对测控子系统进一步分解，它将完成以下六
个功能：通信，通过 9:;& 与终端通信；分解，
对 获得的数据进行分解并将数据存入数据库中；
分析计算，从数据库中取得前 ! 次（由系统 管理
员进行设定）的数据与当前数据进行比较并分析
供水系统当前状态是否符合系统要求，如果符合
则继续监控，如果系统异常（某些测试数据不符
合要求），则检查异常点并据此发 出相应的控制
信号；参数设置，系统管理员根据当前情况对系
统参数进行设定标准数据，系 统以此标准进行控制，从而实
现人为调节；故障通知，根据数据库中当前故障信息，发出故
障通知，可以以打印或通知等方式实现；查询，系统管理员可
以对当前状况及以前状况进行 查询。这 # 个功能模块构成整
个测控子系统。如图 " 所示。
用户查询交费子系统包含四个功能模块：录入，基础数据
收集；用水量及费用计算，从数据 库中取得流量数据与水费
基础数据计算并将用水量及费用存入数据库中；交费，用户通
过此功能查询到相应费用，并可以直接交费；查询，用户通过
查询得到自己应交费信息。如图 $ 所示。
图 $! 查询交费子系统一层数据流图
&$ 系统模块划分
根据以上数据流分析，我们将该供水系统划分成为两个主
万方数据
第 ! 期 孙晓松，等：远程供水监控系统设计 · ""# ·
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$
要功能模块：测控子系统与查询交费子系统。分别包含：通
信、分解、分 析计算、系统参数设置、打印、查询与录入、
交费计算、交费、查询十个子功能模块。如图 % 所示。
图 %$ 系统功能模块划分
!" 总结
这种新型供水系统是未来供水系统的发展方向。它通过引
入新型测控技术和通信技术，解决 了现阶段供水系统的缺陷，
使供水系统管理控制更合理，更方便。在节水、净水方面改善
了 现有供水系统无法实现的问题。
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
&66#’
（上接第 "". 页）
都要对令牌总数进行操作，但是不会有互斥的问 题存在。因
为 789:; 对软中断的调度是采用的时间片轮转的机制的。<=>
=?@AB9CD @ 和 E
同的时刻，所以不需要对令牌数进行加锁。
#" 测试结果与分析
下面对动态加载令牌桶进行测试，测试的平台如图 ! 所
示。
2F G@C? 用 H2 I I 来实现，向 JF G@C? 发送 ()5* 控制消
息。+K
在 789:; 操 作系统下实现的，包括 JF +N
分。用 +K
们从接收到的数据包的速度和发送包的速度上的差异可以知道
令牌 桶已经添加成功了
+K
+K
控制 7JM 的 JF，再返回端口 -。下面是测试的结果。由于进
行了流量控制，我们看到发送数据包的速度下降了许多。这个
与由 2F 程序设置的参数有关。2F 程序改变令牌 桶参数的设
置，可以获得不同的限制流量的结果。另外，789:; 内核对
?
结果多少有点不精确。我们发现接收的数据包少于发 送的数
据包，这是由于网卡上累计的包过多而丢包。
+K
FOB9?C
（数据包
个数）
)
（数据包
速率）
FOB9?C
（数据包
个数）
)
（数据包
速率）
& / .&
7PQ / "&.&M
& / .&
7PQ / "&.&M
& / .-
7PQ / "&.&M
& / .-
7PQ / "&.&M
1; JL
（发送） -&，#RR "，... . .
); JL
（接收） . . %，0%6 R-&
!" 结论
()5* 是开放可编程的协议，它有着很强的扩展性和可控
制性，所以 ()5* 协议可以适应未来 的对互联网的多种多样
的 S@C 需求。另外 789:; 的开放源代码可以给我们的试验以更
大的自由 空间。下一步的工作是把这个协议在可编程电路板
上真正的实现。
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万方数据
远程供水监控系统设计
作者： 孙晓松， 傅先凤， 何志明， Sun xiaosong， Fu Xianfeng， He Zhiming
作者单位： 重庆大学,机械工程学院,重庆,400044
刊名： 计算机测量与控制
英文刊名： COMPUTER MEASUREMENT & CONTROL
年，卷(期)： 2005，13(4)
引用次数： 3次
参考文献(4条)
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相似文献(0条)
引证文献(3条)
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2.马小静 基于音频适配器的流体参数传输系统研究[学位论文]硕士 2006
3.傅先凤 供水远程监控系统研究[学位论文]硕士 2005
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jsjzdclykz200504013.aspx
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