（电气工程专业论文）城市自来水泵房监控系统研究与实现.pdf

江苏大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g ya n dt h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e sl i v i n g s t a n d a r d ，t h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to fc i t y w a t e rs u p p l yp u m p i n gc h a m b e r b e c o m e sa l li n c r e a s i n gc o n c e m t h i sa r t i c l es t u d i e da n da c h i e v e dak i n do fw a t e rp u m p i n gc h a m b e r m o n i t o r i n g s y s t e m ，w h i c hi sb a s e do ng p r sn e t w o r k i n gm e t h o da n db si n f o r m a t i o nr e l e a s e e a c hp u m p i n gc h a m b e r sd a t ac o l l e c t i o nt e r m i n a li sc o n n e c t e dw i t hp u m p i n g c h a m b e rp l ct h r o u g hr s 4 8 5c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e ，w h i l et e r m i n a lc o m m u n i c a t e s w i t l lm o n i t o ra n dc o n t r o lc e n t e rt h r o u g hg p r sm o d u l e t h ec e n t r a lm o n i t o r i n g s o f t w a r er e c o r d sa n dm a n a g e se a c ht e r m i n a l sd a t a , s e n d sr e a l t i m ea l a r mm e s s a g e ， a n da l lm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o na r er e l e a s e db yw e bm e t h o d t h es y s t e mh a sn o g e o m e t r i c a la n dq u a n t i t a t i v er e s t r i c tw i t hf l e x i b l en e t w o r k i n gm e t h o d t h ec e n t r a l m o n i t o r i n gs o f t w a r ei su s e r - f r i e n d l y ，f u n c t i o n - p e r f e c t e d ，a n dw i t hac e r t a i ns c a l a b i l i t y t h em a n a g e m e n tl e v e lo fw a t e rs u p p l ys y s t e ma n de f f e c t i v e n e s so fw a t e r w o r k s t r e a t m e n tc a nb ee f f e c t i v e l yi m p r o v e du s i n gw c bm e t h o dt or e l e a s ea l lm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n i nt h i s a r t i c l e ，s p e c i f i cr e q u i r e m e n t s o fp u m p i n gc h m n b e r m o n i t o r i n g , c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c ea n a l y s e sp u m pa n dr e l a t e dc o n t r o le q u i p m e n t s t r u c t u r e ， f u n c t i o n sa n dc o m m u n i c a t i o np r o t o c o lo fp u m p i n gc h a m b e rm o n i t o r i n gs y s t e mw e r e d e s i g n e d d a t aa c q u i s i t i o na n dt r a n s m i s s i o no fm o n i t o r i n gt e r m i n a l ，a n dm a n a g e m e n t ， c o n f i g u r a t i o n ，h a n d l i n g , s t o r a g e ，p u b l i s ho fs y s t e ms o f t w a r ew e r ei m p l e m e n t e d f i n a l l y ，t h em o n i t o r i n gs y s t e mw a st e s t e da n dt h ec o m p l e t e dw o r kw a ss u m m a r i l y s y s t e m a t i c a l l y k e yw o r d s ：p u m p i n gc h a m b e r ， m o n i t o r i n g ， g p r s i v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文一 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：印历导师签名：咖2 缆 - 、桫 签字同期：如哆年参月，口同签字闩期：矽譬年口多月 df i 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：胡谚 日期：加7 彦年易月1 0 e l 江苏大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 泵房监控系统概述 随着科学技术的发展，人类社会已进入信息时代。水务信息化建设，就是充 分利用现代信息技术，开发和利用水务信息资源，包括对供水相关数据进行采集、 传输、存储、处理和利用。同时，为了更好的提高效率，节省人力资源，还要对 供水相关设施进行远程控制及监测，目的是提高水务信息资源的管理和应用水平 及共享程度，从而全面提高水务建设和处理的效能及效益。 城市供水泵房远程监控系统n 2 m 1 就是在这一背景下提出的，目前，泵房监 控系统有以下三种类型。姒： ( 1 ) 本地监控 该监控方式利用水泵控制系统连接相应的显示设备，本地监控水泵的运行状 况及各项参数。该监控方式的优点在于可提供供水系统相关信息，便于了解水泵 运行状况。 ( 2 ) 远程监控 该方式是对本地监控的延伸，特点是通过一定的数据传输手段将泵房的供水 系统相关信息传输到中心控制室，并与其他监控系统形成空间上的集中监控。 ( 3 ) 点对多点监控 该方式将一定区域内一定数量的泵房通过数传电台、有线传输等方式将供水 系统相关信息传输到监控中心，由监控中心统一管理。该系统实现了集中管理， 可以实现远端水泵房的无人值守。 江苏大学工程硕士学位论文 1 2 本课题研究目的和意义 目前城市供水泵房集中监控系统还处于起步阶段，大多数系统方案在监控范 围上采用对局部泵房监控的方法，监控点数量少。监控数据通常采用有线或数传 电台方式传输，对泵房通信条件和建设投入要求较高。 本文设计了一种基于w e b 管理g p r s 无线传输的网络化水泵房监控系统。系 统结构如图1 1 所示。该系统由数据采集监控终端，监控中心服务器软件构成。 系统利用移动通信g p r s 无线数据网络”b 川盯剐这一平台实现大范围、大数量采 集监控终端与监控中心数据通信，利用g p r s 数据运行费用相对较低实现大范围 多泵房的监控管理，结合中心软件较全面的功能及监控信息w e b 发送方式从而有 效的提高水务管理质量。 系统中监控终端负责与泵房控制p l c 系统通信，读取泵房相关设备运行参 数，并将数据通过移动g p r s 网络发送到监控中心。监控中心服务器运行的系统 软件包括：监听程序、数据库服务程序、排障程序以及w e b 发布程序。其中监听 程序负责与各个采集终端通信，并将数据初步处理后存入数据库。数据库服务程 序完成建库和监控变量的配置。排障程序实现对发生控制系统故障的泵房的排障 工作。w e b 发布程序实现对各泵房运行参数的发布功能，使管理者便于了解系统 运行的相关情况。 系统利用现有数据通信平台，可实现城市内各个自来水泵房的远程数据采 集、监测、传输以及控制，从而达到对远端泵房无人职守并大大节省人力，物力， 对于整个城市目前以及将来的水利信息建设具有参考意义。 。、 t c p m 同络 木i 3 木：1 r j书挈0 苴r 图1 1 网络化水泵房监控系统 江苏大学工程硕士学位论文 1 3 本课题的主要研究工作 依据本课题的研究目的，本文主要开展了以下几个方面的研究： ( 1 )对泵房监控系统进行功能分析，并提出解决集中监控所需要解决的 软件问题。 ( 2 )对泵房监控系统进行功能设计，包括硬件功能设计和软件功能设计。 并对监控系统进行构建。 ( 3 )对泵房监控系统进行软件设计及硬件构造，实现监控系统集中控制。 ( 4 ) 泵房监控系统测试分析。 ( 5 ) 在对本文系统的总结的基础上，提出后续研究有待完善的方面。 1 4 本章小结 本章主要介绍了泵房监控系统的的主要类型，在此基础上提出了本文的研究 目的和意义，并说明了针对本研究所要开展的主要的研究工作。 3 江苏大学工程硕士学位论文 第二章泵房监控系统分析 本章结合生活用水泵房监控系统，分析了该系统所需要实现的功能以及所要 解决的问题。 2 1 监控对象分析 城市供水泵房中的水泵的安全可靠运行及发生故障后得到及时处理十分重 要，因此水泵运行的状态、管路的压力、进水的压力、用水量以及设备工作状态 都备受关注。监控系统应重点关注水泵及其附属设备的运行状况，如水箱水位、 输出流量、进出水压力、水泵温度、水泵供电电流电压等参数。 目前，生活用水泵房普遍采用变频增压技术啪1 ，其工作原理是当用水高峰时， 管网压力低于设定压力值则远传压力表给变频控制系统信号，使变频器频率升 高，水泵机组转速增加，出水压力上升，使用户管道实际压力等于设定压力值。 当用水低谷时，管网压力高于设定压力值是，远传压力表给变频控制系统信号， 使变频器频率降低，水泵机组转速减低，使用户管道实际压力等于设定压力值。 若频率降低到水泵机组已无实际流量，而处于空转状态，则水泵机组自动停止工 作，自来水直接通过旁路通管向用户管道供水n 州1 9 1 。其结构如图2 1 所示。 图2 1 变频增压水泵房结构 结合泵房工作特点及维保工作任务，通过监控供水系统重要工作参数啪1 可以 实现对工作状态的掌握及故障原因的分析，从而提高整个供水系统的管理水平。 4 江苏大学工程硕士学位论丈 对于泵房应重点监控以下各参数。 ( 1 ) 当前进水压力。 ( 2 ) 当前出水压力 ( 3 ) 当前水泵变频器工作频率。 ( 4 ) 供水系统设定供水压力。 2 2 监控系统软件主要解决的问题 城市供水系统主要是由管路及各级加压泵房组成，具有分布式、集散型、网 络化的特点，为了安全、稳定、可靠的管理好这一系统，宜采用集中监控的方式， 将地域上分散的泵房相关信息收集到监控中心集中处理从而达到管理的高效。 城市供水泵房监控系统软件功能上主要需要解决以下几个问题心门： ( 1 ) 系统软件对多个监控终端的管理问题； ( 2 ) 系统软件与各个监控终端的通信问题； ( 3 ) 系统软件对从各个监控终端取得的数据存储处理问题； ( 4 ) 系统软件对产生故障的泵房如何处理的问题； ( 5 ) 系统软件如何进行管理信息的发布便于维保人员掌握的问题； ( 6 ) 系统软件在功能上可扩展的问题。 同时，还应具备数据显示及分析功能、报警功能、历史数据的存储、检索、 查询功能、报表显示及打印功能、网络功能等。 2 3 本章小结 本章在对监控对象的原理分析的基础上，说明了监控系统应该采用集中监控 方式，并提出集中监控所需要解决的主要问题，为进一步设计打下基础。 5 江苏大学工程硕士学位论文 第三章泵房监控系统的设计 3 1 泵房监控系统工作原理 城市自来水泵房监控系统心铂幽1 主要是通过分布在各个泵房的监控终端r t u n 加 ( r e m o t et e r m i n a lu n i t ) 采集水泵及相关设备的工作状态等相关变量，并通过移动 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 发送到监控中心服务器，该服务器对 各个泵房的采集数据进行处理后，将对报警信息进行识别、锁定、处理，从而实 现泵房的自动化管理n 胡滢。 3 2 泵房监控系统构建 系统各监控终端与监控中心采用g p r s 组网方式，监控系统构建乜如图3 1 所示。 图3 1 监控g p r s 组网方式 6 江苏大学工程硕士学位论文 根据监控终端任务及功能，其结构如图3 2 所示。 图3 2 监控终端结构 监控中心软件结构瞳司如图3 3 所示。 图3 3 监控中心软件结构 其中m s e r v e r 控制台程序负责接收由监控终端g p r s 模块传输到i n e r n e t 网 络的采集数据。 3 2 监控系统功能设计 监控系统分为硬件和软件两部分。其中硬件部分主要是指泵房监控终端。软 件部分指监控中心服务器软件。 7 江苏大学工程硕士学位论文 3 2 1 硬件功能设计 泵房监控终端主要功能是负责对水泵工作参数及相关外部设备运行参数的 读取，经初步处理后，通过g p r s 通信方式传输到监控中心。 目前自来水供水泵房采用的大多是变频供水方式，水泵由p l c 控制。蚓船7 1 ，p l c 通过对相应传感器( 入水压力，出水压力等) 参数的采集，结合预设值控制变频 器，因此监控终端只需要通过与控制p l c 通信端口连接就可以读出需要监控的变 量。由于目前水泵控制用p l c 品牌繁多通信接口不一致，因此监控终端不仅需要 具备多种通信接口而且在软件设计上需要满足多种通信协议。监控终端与监控中 心问采用g p r s 通信方式。 g p r s 是通用分组无线业务( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 的英文简称， 它允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模 式的网络资源，因此它可以提供一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适 用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传 输州。g p r s 实际应用带宽大约在4 0 l o o k b i t s ，在此信道上提供t c p i p 连接， 可以用于i n t e r n e t 连接、数据传输。g p r s 采用分组交换技术，使每个用户可同 时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，而且使用g p r s 技 术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，可以迅速降低服务成 本1 6 肼舯1 。 g p r s 网络结构如图3 4 所示。 岫 b r s j 峨j ，i 建繁 臻 ， ，7 悱s 白 咐1 驼，7 ，| 三船襞 m ，曹：，挂鼻一一，：晤 f 臻墨= 毫一u y 划7 嗍n 由麓豢 b q ：连鼻一并d 、矿 c a t 置 v v o 蛩反交捩网 珏l = 图3 4g p r s 网络结构 馨啉罄 江苏大学工程硕士学位论文 监控终端与监控中心之间采用6 p r s 传输的优势5 3 在于： ( 1 ) 永远在线g p r s 监控终端一开机就能自动附着到g p r s 网络上，并与数据中心建立通信链路， 随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性n 1 1 n 副。 ( 2 ) 按流量计费 监控终端在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的 传递是不收费用的。 ( 3 ) 高速传输。 6 p r s 网络的传输速度最快将达到1 2 0 k b p s ，速率的高低取决于移动运营商的 网络设置，根据中国移动的网络情况，目自何提供2 0 一- 4 0 k b p s 的稳定数据传输。 ( 4 ) 组网简单、迅速、灵活。 6 p r s 无线系统可以通过i n t e r n e t 网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移 动数据通信专用网络，便于监控系统的覆盖和扩展。 ( 5 ) 通信链路由专业运营商维护。 由于采用中国移动的6 p r s 数据业务，因此链路维护也由中国移动负责，免 除通信链路维护的后顾之忧。因此组建的监控系统不需要考虑网络的维护。 ( 6 ) 防雷击。 由于采用6 p r s 数据业务，所以在不影响上网的前提下，6 p r s 通信模块的发 射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输容 易引雷击坏设备的缺点。整体提高了系统的可靠性。 监控终端功能框图如图3 5 所示。 水 泵 控 制 p l c 通 信 监 数 监 控 据 控 终 采终 一 集 端 端 处 g p 陋 1 通 理 通 信协信 接 议 模 块 图3 5 监控终端功能框图 9 江苏大学工程硕士学位论文 3 3 2 监控软件功能设计 监控软件功能主要包括数据采集控制功能，数据传输功能，数据显示分析发 布功能，报警功能，历史数据的存储、检索、查询功能，报表显示及打印功能功 能。 监控软件功能模块如图3 6 所示。 3 3 本章小结 图3 6 监控软件功能模块 本章结合泵房控制系统的工作原理，对监控系统进行了构建。在此基础上对 监控系统进行了功能设计，包括硬件和软件功能设计。 1 0 江苏大学工程硕士学位论文 第四章泵房监控系统的实现 4 1 服务器软件实现 服务器软件是本系统的重要组成部分，它主要由数据库程序、监听程序、排 障程序、w e b 发布程序组成。 4 1 1 软件开发环境 根据目前计算机系统的应用现状，系统在运行环境的选择上采用了常见的 w i n d o w s 系统，即系统最终的运行环境是w i n d o w s x p 、w i n d o w s 2 0 0 0 、w i n d o w s 2 0 0 3 并安装了i i s 4 0 ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 4 网络浏览服务软件) 。 本系统软件分为多个部分，其中“监听、排障程序采用c s 架构( c l i e n t s e r v e r ) ，a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t ) 数据连接6 引，开发平台为：w i n d o w s 2 0 0 0 + s q l s e r v e r 2 0 0 0 + d e l p h i7 。“w e b 程序”采用b s ( b r o w e r s e r v e r ) 架构， a d o 数据连接，开发平台为：a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) + s o l s e r v e r 2 0 0 0 。 4 1 2 数据库程序实现 数据库程序主要包括用户登录、泵房配置、告警模块、趋势图查看、报表查 看等部分。 在数据库程序中需要建立用户表( s y s u s e r ) 用来存放用户和密码信息( 如 表4 1 所示) 。根据实际情况，泵房内可以有多台机组，机组下有多台水泵，还 要用到泵房信息表( r o o m ) ，如表4 2 所示。机组信息表( p u m p g r o u p ) ，如表 4 3 所示。p u m p ( 水泵信息表) ，如表4 4 所示。用变量表( v a r i a b l e ) 来存放 机组和各个水泵的运行工作情况，如表4 5 所示。用实时表( r e a l t i m e v a l u e ) 来存放各个变量的实时值，如表4 6 所示。日记录表( d a i l y v a l ) 用来给走势图 提供各个时刻时的变量值，如表4 7 所示。同统计表( d a i l y s t a t ) 用来给统计 图提供每天的最大值、最小值、平均值，如表4 8 所示。告警记录表( a l a r m l o g ) 江苏大学工程硕士学位论文 用来存放每一条变量告警信息( 如表4 9 所示) ，所有的告警方式设置都放在告警 设置表( a l a r m s e t ) 里( 如表4 1 0 所示) ，派障记录表( m i s s i o n l o g ) 用来存 放每一次的派障记录，如表4 1 1 所示。此外为增加系统安全性，对数据库登录 改写作了系统同志表，如表4 1 2 所示。 数据库中表结构关系如图4 1 所示。 表4 1 用户表结构 资料表l s y s u s e rl 资料表名称l j h j 户表 栏位说明 序号l 资料项f 资料项名称l 数据类型f 长度l n u l l l 使用说明f 主翟认 1 l u s e r l di 川户i d 2 i u s e r n a m el 姓名 3l p a s s w o r dl 川户密码 l o l n o tn u l li i 主键 l o l n u l l i 2 0 l n u l l ii1 2 3 4 5 表4 2 泵房信息表 资料表 r o o m 资料表名称泵房信息表 栏位说明 序主键默认 号 资料项资料项名称 数据类型长度 n u l l 使用说明 值 lr o o m i n 泵房编号 v a r c h a r2n o tn u l l0 l 一9 9 主键 2r o o m n a m e 泵房名称 v a r c h a r2 0n u l l o 一正常，卜一般 3r o o m s t a t u s泵房状态c h a rln u l l 告警，2 一重要告 媳 警，3 一紧急告警 4v o i c e f il e 语音文件 v a r c h a r2 0 0n u l l 5x p o s i t i o nx 坐标值s m a l l i n tn u l l内 6y p o s i t i o n y 坐标值 s m a l l i n tn u l l o 7m a p f i l e 平面剀文什 v a r c h a r2 0 0n u l l 8t x d z 通信地址 v a r c h a r6n u l l 表4 。3 机组信息表 资料表p u m p g r o u p 资料表名称泵房机组信息表 栏位说明 长主键默 序号 资料项资料项名称 数据类型n i 几l使用说明 度认值 1 p u m p ( ；r o u pi d机组编号 v a r c h a r3n o tn u l l0 0 1 9 9 9土键 2 p u m p g r o u p n a m e 机组名称v a r c h a r2 0n u l l 0 一正常，卜一般 3 p u m p g r o u p st a t u s机纽状态 c h a r1n u l l 告警，2 一重要告 沁 警，3 一紧急告警 2 0 4v o i c e f il e 语音文件 v a r c h a rn u l l o 5 x p o s i t i o nx 坐标值s m a l l i n t n u l l 沁 1 2 盯一盯一盯曲一讣一曲耋j 幽啪 江苏大学工程硕士学位论文 6y p o s it i o n y 坐标值 s m a l l i n tn u l l吣 7i m e i6 0 9 g 标识v a r c h a r1 5 n u l l 8i m e i n a m e 6 0 9 g 标识别名 v a r c h a r2 0n u l l 9l a s t c o m t i m e最后通信时间d a t e ti m e n u l l 1 0p u m p 6 r o u p h d d r 机组4 8 5 地址 v a r c h a rl on u l l1 1 1r o o m i d 所属泵房编号v a r c h a r 2n u l l 表4 4 水泵信息表 资料表p u m p资料表名称水泵信息表 栏位说明 序长 主键默认 号 资料项资料项名称数据类型舭使用说明 度值 1 p u m p i d 水泵编号 v a r c h a r3n o tn u l l0 0 1 9 9 9 主键 2p u m p n a m e水泵名称v a r c h a r2 0n u l l 3p u m p g r o u p l d所属机组编号3n u l l 4p u m p a d d r 水泵序号 v a r c h a r1 0n u l l 0 表示停忆1 表示 5 p u m p s t a t u s水泵状态 c h a r1n u l l i ：频运行，2 表示变 内 频运行 6v o i c e f il e 语音文仆 v a r c h a r2 0 0n u l l 表4 5 变量表 资料表 v a r i a b l e资料表名称变量表 栏位说明 资料项名主键默 序号 资料项数据类型长度n u l l 使用说明 称认值 lv a r i a b l e i d 变量编号 v a r c h a r5n o tn u l l 土键 2v a r i a b l e n a m e变量名称v a r c h a r2 0n u l l 3r o o m i d 泵房编号 v a r c h a r2n u l l 所属泵房编号 4 p u m p l d 水泵编号v a r c h a r 3 n u l l所属水泵编号 5 p u m p g r o u p i d机组编号 v a r c h a r3n u l l 所属机组编号 n u l l 卜一般告警，2 一 6a l a r m l e v e l 告警等级 c h a rl 重要告警，3 一紧急 l 告警 7u n i t 单位 v a r c h a r4n u l l 8v o i c e f il e 语音文件 v a r c h a r2 0 0n u l l 9 v a r i a b l e t y p e变量类型 v a r c h a r1 0n u l l 表4 6 实时表 资料表 r e a l t i m e v a l u e 资料表名称变量实时值 栏位说明 序号资料项资料项名称数据类型长度眦使用说明主键默认值 lv a r i a b l e i d 变量编号 v a r c h a r5n o tn u l l 土键 2v a r i a b l e v a l u e值n u m e r i c ( 1 3 ，2 ) n u l l - i 3v a r i a b l e s t a t u s状态c h a rln u l l内 1 3 江苏大学工程硕士学位论文 表4 7 日记录表 资料表 d a il y v a l 资料表名称 日记录表 栏位说明 序号资料项资料项名称数据类型长度 n u l l 使用说明主键默认值 li d 编号 i n tn o tn u l l自动编号 土键 2v a r i a b l e i d变量编号v a r c h a r5n u l l 3c o ll e c t t i m e 采集时间 d a t e ti m en u l l 4v a r i a b l e v a l u e值n u m e r i c( 1 3 ，2 )n u l l沁 表4 8 日统计表 资料表 d a il y s t a t 资料表名称日统计表 栏位说明 一 主键默认 序号资料项资料项名称数据类型长度 n 【几l 使用说明 值 1v a r i a b l e i d变鼙编号v a r c h a r5n o tn u l l 主键 2s t a t d a t e 统计日期 d a t e ri m en o t n u l 土键 3m a x v a l u e最人值n u m e r l c( 1 3 ，2 )n u l lo 4m i n i v a l u e 最小值 n u m e r l c ( 1 3 ，2 ) n u l l内 5 a v e r a g e v alu e平均值 n u m e r l c( 1 3 。2 )n u l lo 表4 9 告警记录 资料表a l a r m l o g资料表名称 告警记录 栏位说明 序 资料项资料项名称数据类型长度m使用说明 主键默认 号值 1a 1 a r m n u m 编号 i n tn o tn u l l 土键 2a 1 a r m d a t e t i m e日期时间d a t e t i m en u l l 3v a r i a b l e i d 变量编号 v a r c h a r5n u l l 4v a r i a b l e v a l u e值n u m e r l c( 6 。2 )n u l l 一般告警恢复、重 5 a l a r m t y p e 告警类型v a r c h a r 1 2n u l l 要告警恢复、紧急 告警恢复 6a 1 a r m d e s c r i b e告警描述v a r c h a r2 0 0n u l l 7a l a r m r e s u l t 处理结果 v a r c h a r5 0n u l l 1 4 江苏大学工程硕士学位论文 表4 1 0 告警设置表 资料表l a l a r m s e t 资料表名称告警设置表 栏位说明 主键默 序号资料项 资料项名称数据类型长度 n u l l 使用说明 认值 n o t lm i s s i o n n u m编号i n t 自动编号主键 n u l l 卜每天，2 一每星期，3 一 2m is s i o n t y p e处理方式 t i n y i n t n u l l 具体日期 3 s t a r t d a y开始日期 d a t e ti m en u l l 方式为3 时有效 4 e n d d a y 结束日坶jd a t e ti m en u l l方式为3 时有效 5d e t a ii d a y 星期说明t i n y i n t 5 0n u l l 方式为2 时有效 6s t a r t t i m e开始时间d a t e ti m en u l l 7e n d t ih i e 结束时间 d a t e ti m en u l l 8r o o m i d泵房编号 v a r c h a r 2 n u l l 9 p u m p g r o u p i d机组编号 v a r c h a r3n u l l 所属机组编号 1 0a l a r m l e v e l告警级别t i n y i n t n u l l 卢光告警标 n u l l0 一不进行声光告警 l ls o u n dc h a rl 记卜进行声光告警 电话派障标 n u l lo 一不进行电话派障 1 2t e lc h a r l 记1 一进行电话派障 电话派障号 n u l l 1 3t e l n u mv a r c h a r6 4 码 短消息派障 n u l l0 一不进行短消息派障 1 4s mc h a r1 标记卜进行短消息派障 短消息派障 n u l l 1 5s m n u mv a r c h a r6 0 号码 表4 1 1 派障记录表 资料表m i s s i o n l o g资料表名称派障记录表 栏位说明 长 主键默 序号资料项资料项名称数据类型眦使用说明 度认值 lm is s i o n i d编号i n tn o tn u i 。l白动编号土键 2m i s s i o n d a t e t i m e派障日期时间d a t e ti m en u l l 电话派障短 3m is s i o n t y p e 派障方式 v a r c h a r1 0n u l l 消息派障 4v a r i a b l e l d 变量编号 v a r c h a r5n u l l 5a l a r m d a t e t i m e 告警日期时间 d a t e ti m en u l l 6m i s s i o n n u m派障号码v a r c h a r2 0 n u l l 1 5n u l l 7a l a r m d e s c r i b e 告警描述 v a r c h a r 0 8m i s s i o n s t a t u s 派障缶! i 果 v a r c h a r2 0n u l l 1 5 江苏大学工程硕士学位论文 表4 1 2 系统日j 占表 资料表s y s l o g资料表名称 系统日忠 栏位说明 序号资料项资料项名称数据类型长度 n 【几l 使用说明主键默认值 l l o g i d 编号i n t n o tn u l l 自动编号土键 2 l o g d a t e t i m e日期时间 d a t e ti m en u l l 3u s e r i d川户i dv a r c h a r 1 0n u l l 4u s e r a c ti o n操作v a r c h a r2 0 0n u l l 5c o n t e n t描述v a r c h a r2 0 0n u l l ；j 。m 囊 4 1 3 监听程序实现 r o u pi 。二 p m p 6 r o 呻皿 p 唧白唧 h 曲唧_ 口讳。 哆| p u ，6 f 唧s t 岫 r o = d 1 v o i c d i l 盱o x i t i m i r o s i t i i + f i h 瑾 殂m - p 唧6 r 啊“詹 l a x t c o e i i u b - r k v 叮1 - b 1 皿 v uz b l e y t l v o i b 1 s t a l u s p u m p 功 p m p l t m t p m f f , r o 蜩 p 唧 d d r h 叩s t t 皿 v o lc e l l z l e p 叫e s c r i b e i p o s i t lo n y p o s i t lo a i 婶l r i l v a r i a b l ez ! v 盯l d l e 皿 v l r i d l d 1 0 幢皿 p _ p 6 r 啊皿 p 唧皿 缓i i i s i t i m 羽t p o i i t i 割y “ 刻i i t l 啦“- i t 匆n n i 州 刎陆 到y o i c d i l 刻t 阡 刻s t t u 劾w i m 。t m 图4 1 数据库中表结构关系 d a i l 皿 y 吖l u d c 0 1 3 e c t t x o e y 盯i b l i v 1 曲 + 镕t 。q d a i l y s t a t 冒i y 色r l 曲l e 皿 司s t t t “e 目缸y | l 帆 - l m y 山 v h 州1 g p r s 模块功能实现对监控终端串口的无线延伸，服务器监听程序通过 m s e r v e r 模拟串口访问监控终端实现数据通信。 一、通信协议剐 1 、通信参数 1 6 江苏大学工程硕士学位论文 9 6 0 0 波特秒，偶校验，8 位数据位，1 位停止位。 2 、通信模式 单向单工，发送频率为每3 0 秒一次。 3 、帧结构 帧结构如表4 1 3 所示 表4 1 3 帧结构表 结束字 起始字节 长度内容单位备注 节 l22 当前乐力l 平方垣米换算关系：3 2 0 0 换算关系： 342 当前频率 h z 幸5 0 3 2 0 0 0 56 2 给定压力 l 2 4kq ) ， 故可以在总线上连接6 4 个收发器，其工作原理如图4 1 5 所示。 8 5 a ：c = 1 时，发送使能端距为高电平，揍i 戈使能磕雎鸯 低咀平娜也蓖1 8 哇作为发送嚣 8 5 a ：c = t ，发送使能端i ( e 为高电手。接收锭能端d e 为 氍电平，翊7 5 城l 明作为接收嚣 图4 1 5 接口芯片i ：作原理 该芯片负责监控终端与p l c 的数据连接m 1 。 由于r s 4 8 5 接口采用的是半双工通信，因此为使r s 4 8 5 通信接口与单片机双 工串口连接m 1 引，电路设计上采用了收发控制电路3 ，由单片机收发数据决定 接口芯片的数据流向。电路如图4 1 6 所示。 7 5 l b c l 3 4 【d 设鲁 图4 1 6 收发控制电路 t x d l 、r x d l 连单片机p 1 2 、p 1 3 扩展串行口。平时该电路使7 5 l b c l 8 4 处 于收状态“7 1 ，当单片机有数据发时，由h e f 4 0 9 3 控制7 5 l b c l 8 4 处于发状态。数 据发送后又回到收状态。 3 、数据存储器 江苏大学工程硕士学位论文 监控终端收发数据的存储使用w 7 7 e 5 8 单片机内嵌的1 k r a m 。 4 、g p r s 模块 g p r s 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种 连接，给移动用户提供高速无线i p 服务。g p r s 采用分组交换技术，每个用户可 同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利 用，数据传输速率高达1 2 0 k b p s 。使用g p r s 技术实现数据分组发送和接收，用 户永远在线且按流量计费，大大的降低了服务成本。 采集终端采用g p r s 模块，通过g p r s 网络平台实现数据信息的透明传输。模 块内嵌高可靠性的g p r s 模块和5 1 单片机系统m c s 5 1 ，提供标准串行接口。由于 模块采用标准串口，因此单片机输出的串行信号经过m a x 2 3 2 接口芯片转换成 r s 2 3 2 标准电平后与模块连接； 4 2 2r t u 软件实现 监控终端r t u 软件实现是指通过编程，使单片机w 7 7 e 5 8 按照指令实现数据 采集、数据发送的功能。 1 、丌发环境的选择 对于8 0 5 1 单片机，一般有四种语言支持，即汇编、p l m ，c 和b a s i c 。其中 较为常用的是汇编和c 。c 语言是一种结构化语言，可以产生紧凑代码。c 语言 可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言n 。与汇编语言相比，c 语言有如 下优点： ( 1 ) 对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8 0 5 1 的存储器结构有初 步了解； ( 2 )寄存器的分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管 理： ( 3 ) 程序有规范的结构，可分为不同的函数，这种方式可使程序结构化； ( 4 ) 具有将可变的选择与特殊的操作结合在一起的能力，改善了程序的 可读性； ( 5 ) 关键字及运算函数可用近似人的思维过程方式使用； ( 6 ) 编程及程序调试时问明显缩短，从而提高效率： 2 8 江苏大学工程硕士学位论文 ( 7 ) 提供的库函数包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力； ( 8 )已编好的程序可以容易地植入新程序，因为c 语言具有方便的模块 化编程技术。 基于以上优点，对监控终端单片机采用了c 语言编程的方式。开发工具采用 德国k e i l 公司的k e i lc 5 1 开发工具。该工具在代码生成方面领先，可产生最少 的代码。支持浮点和长整数、重入和递归。k e ilc 5 1 开发工具套件可用于编译c 源程序、汇编源程序，链接和定位目标文件和库，创建h e x 文件及调试目标程序。 2 、软件功能 监控终端软件功能主要是负责设备的初始化，对p l c 设备的访问，响应监控 中心数据请求。 3 、协议设计 实际应用中p l c 的种类多种多样，因此监控终端对其访问必须适应不同的通 信协议。本系统在实现过程中为简便起见，使用西门子p l c n 峙1 固定发数据通信 协议，协议内容见4 1 3 节中的监听程序部分通信协议。因此监控终端采用数据 透传的方式收发数据。 4 、软件运行平台 为了便于今后系统的扩展，包括功能的增加，在监控终端上使用了r t x 5 1 实 时多任务操作系统。 r t x 5 1 是用于8 0 5 1 系列单片机的一种多任务实时操作系统( r t o s - - r e