人畜飲水管網(wǎng)安全供水WSNGIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

蔣樹芳，康躍虎＋，常志來

（1.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 院陸地水循環(huán)及地表過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101；2.北京市懷柔區(qū)水務(wù)局，北京101400）

0 引 言

WSN（wireless sensor network）是由分布在給定局部區(qū)域內(nèi)足夠多的無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種新型信息獲取系統(tǒng)［1－2］，近年來，以功耗低、自組網(wǎng)和節(jié)點(diǎn)體積微小等優(yōu)勢，日益廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、工業(yè)控制、物流管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等［3－6］領(lǐng)域的信息化監(jiān)控當(dāng)中。GIS（geographic information system）作為獲取、存儲(chǔ)、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具［7－8］，已在國土管理、氣象監(jiān)測、水利電力、農(nóng)林牧等多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用［9－11］。

本文針對農(nóng)村人畜飲水多水廠管網(wǎng)供水聯(lián)合調(diào)度及人畜飲水安全監(jiān)控的需要，集成WSN與GIS技術(shù)，利用GIS對空間信息的存儲(chǔ)、控制和表現(xiàn)能力，協(xié)同WSN的遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸功能，設(shè)計(jì)并研發(fā)了人畜飲水管網(wǎng)安全供水WSNGIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村自來水廠人畜飲水供水管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制，輔助管理人員對供水轄區(qū)水資源進(jìn)行科學(xué)合理的監(jiān)管，在發(fā)生供水水源意外污染、供水不足等突發(fā)情況時(shí)，實(shí)現(xiàn)就近選擇其它水廠進(jìn)行聯(lián)合供水調(diào)度，有效避免水源污染等突發(fā)事件對供水區(qū)域人畜飲水安全的影響。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

人畜飲水管網(wǎng)安全供水WSNGIS系統(tǒng)主要用戶為農(nóng)村和村鎮(zhèn)的供水管理部門。目前農(nóng)村供水水廠相對分散，受水用戶以行政村為單元，集中分布及零星分布并存，因此，系統(tǒng)需要遵循以下原則：

（1）動(dòng)態(tài)性：系統(tǒng)需要對供水轄區(qū)所有用戶的供水狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而采集點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)經(jīng)常會(huì)隨著受水用戶的改變而改變，因此，在系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)中，必須考慮支持網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)增刪與修改，實(shí)現(xiàn)閥門井采集點(diǎn)的采集、傳輸和控制等功能。

（2）實(shí)時(shí)性與安全性：系統(tǒng)的主要目的是保證人畜飲水安全，需要保證采集點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性。此外，供水區(qū)域采集點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的上傳特別是遠(yuǎn)程控制需要對數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理，以保證數(shù)據(jù)傳輸與整個(gè)供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的安全性。

（3）開放性與可擴(kuò)展性：系統(tǒng)WSN網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)、GIS模塊功能和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)都應(yīng)易于擴(kuò)充，以滿足人畜供水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的需要。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要具有充分的開放性和可擴(kuò)展性，保證系統(tǒng)能方便地進(jìn)行模塊擴(kuò)展、功能調(diào)整和系統(tǒng)維護(hù)等，以適應(yīng)系統(tǒng)需求的變化。

（4）實(shí)用性：系統(tǒng)需要結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)（村）供水管理的實(shí)際，對WSN采集結(jié)點(diǎn)回傳信息解譯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等內(nèi)容進(jìn)行可視化封裝集成，符合實(shí)際操作者的知識(shí)水平和思維習(xí)慣。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要做到系統(tǒng)功能強(qiáng)大的同時(shí)，兼顧良好的可視化效果和人機(jī)交互界面，使系統(tǒng)操作簡便，具有通用性和實(shí)用性。

2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)從邏輯體系結(jié)構(gòu)上定義由物理層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層組成（如圖1所示），是面向農(nóng)村人畜飲水多水廠聯(lián)合調(diào)度和保障供水安全的管網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)。

（1）物理層：該層是受水區(qū)采集點(diǎn)傳感數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息的來源。通過連接大量分散的各種類型傳感裝置組成WSN網(wǎng)絡(luò)，由采集終端路由與服務(wù)層的Socket數(shù)據(jù)解析服務(wù)器根據(jù)通訊協(xié)議及約定方式進(jìn)行連接與解析。

（2）服務(wù)層：該層實(shí)現(xiàn)與物理層、數(shù)據(jù)層的連接與支撐。實(shí)現(xiàn)不同類型傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包解析、數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)處理、SQL語句構(gòu)造，應(yīng)用層客戶端控制命令包的解譯與轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)訪問、異常數(shù)據(jù)包處理等。

（3）數(shù)據(jù)層：主要負(fù)責(zé)供水水廠以及供水轄區(qū)管網(wǎng)、閥門井結(jié)點(diǎn)供水信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理，提供應(yīng)用層所需要的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、地圖配置數(shù)據(jù)等。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

（4）應(yīng)用層：該層提供供水轄區(qū)管理人員、水廠管水員等用戶的具體應(yīng)用。由數(shù)據(jù)庫接口和服務(wù)器接口實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)層和服務(wù)層的信息交換和數(shù)據(jù)傳送。

3 WSN網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

3.1 人畜飲水安全供水管網(wǎng)WSN網(wǎng)絡(luò)布局

根據(jù)不同水廠供水區(qū)域的供水管網(wǎng)布局，將信息采集傳感器節(jié)點(diǎn)分散部署在村級入口閥門井上，采用ZigBee＋GPRS的方式實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)信息的無線傳輸與控制。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合了ZigBee網(wǎng)絡(luò)低功耗、數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大，以及GPRS基于分組交換的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有傳輸率高、誤碼率低、延時(shí)小、永遠(yuǎn)在線的特點(diǎn)。

整個(gè)供水管網(wǎng)系統(tǒng)部署由WSN子網(wǎng)絡(luò)組成，每個(gè)WSN子網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)Root節(jié)點(diǎn)和多個(gè)分Root節(jié)點(diǎn)，通過信道進(jìn)行區(qū)分。整個(gè)供水轄區(qū)組成一個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)村級供水閥門井Root節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)相連，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接收Root上報(bào)數(shù)據(jù)，通過GPRS模塊或以太網(wǎng)最終將數(shù)據(jù)發(fā)送到水廠中央控制節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息采集閥門井結(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，支持任意子網(wǎng)結(jié)點(diǎn)信號的無線傳輸與主動(dòng)控制。WSN結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3.2 人畜飲水安全供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)框架

本系統(tǒng)由多個(gè)軟件模塊組合成執(zhí)行一定功能的軟件群，幾個(gè)軟件群一起協(xié)同工作，構(gòu)成軟件群組協(xié)作化的系統(tǒng)架構(gòu)（如圖3所示）。人畜飲水管網(wǎng)安全供水WSNGIS系統(tǒng)軟件平臺(tái)分Socket數(shù)據(jù)解析服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫以及遠(yuǎn)程管理與控制系統(tǒng)三部分，各部分相對獨(dú)立，通過TCP／IP或DBLink進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，可分別獨(dú)立運(yùn)行于不同的操作平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)上。Socket數(shù)據(jù)解析服務(wù)器包括上行服務(wù)器、Map服務(wù)器和下行控制服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫部分包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、WSN屬性數(shù)據(jù)庫、WSN空間數(shù)據(jù)庫和WSN空間數(shù)據(jù)文件庫（表1）。考慮系統(tǒng)需要有良好可擴(kuò)展性，系統(tǒng)配置文件采用XML構(gòu)建支持基于插件（Plus In）與腳本（Script）的擴(kuò)展接口。軟件系統(tǒng)能有效保證數(shù)據(jù)頻繁收發(fā)過程中應(yīng)用程序的穩(wěn)定與安全，支持 Windows／Linux／Unix等多操作系統(tǒng)。

表1 數(shù)據(jù)內(nèi)容描述

4 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

4.1 WSN網(wǎng)絡(luò)通訊模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)各水廠供水閥門井采集點(diǎn)、監(jiān)控點(diǎn)的自由組網(wǎng)與網(wǎng)內(nèi)通訊。通訊協(xié)議根據(jù)設(shè)備終端類型以及傳輸類型、數(shù)據(jù)量進(jìn)行定義，包括終端設(shè)備號信息（＃define ADR）、從屬子設(shè)備號（＃define ADRZ）、命令碼（＃define CMD）、數(shù)據(jù)域（＃define DAT）、校驗(yàn)碼（CRC）等。CRC校驗(yàn)用于保證數(shù)據(jù)的傳輸安全和可靠性。為了方便查詢設(shè)備在線狀態(tài)，添加在線狀態(tài)碼（＃define STA），數(shù)據(jù)的起始碼（＃define STX）與結(jié)束碼（＃define END）等。在確保通訊雙方一致的前提下，數(shù)據(jù)位置可結(jié)合實(shí)際需要任意調(diào)節(jié)。

4.2 系統(tǒng)守護(hù)進(jìn)程模塊

該模塊為系統(tǒng)Socket數(shù)據(jù)解析服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程管理與控制系統(tǒng)分別提供了進(jìn)程守護(hù)。守護(hù)線程設(shè)為最高級別線程，系統(tǒng)運(yùn)行過種中，不斷巡檢其它工作線程的在線及工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常，立即重新起用相應(yīng)線程。Socket數(shù)據(jù)解析服務(wù)器守護(hù)線程確保Socket服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫鏈接、Socket服務(wù)器和遠(yuǎn)程管理與控制部分的鏈接以及數(shù)據(jù)交互正常進(jìn)行。數(shù)據(jù)庫守護(hù)線程，主要維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，避免物理線路或設(shè)備的中斷以及電腦中斷重啟等異常情況引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失。遠(yuǎn)程管理與控制系統(tǒng)守護(hù)線程實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫、Socket服務(wù)器的鏈接異常中斷后，自動(dòng)重啟線程，重新鏈接。引入守護(hù)線程使得在硬件設(shè)備維護(hù)上帶來便利，支持在線對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行熱插拔；同時(shí)也在軟件上保證了數(shù)據(jù)的完整性。

4.3 系統(tǒng)日志診斷模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的日志分級管理。為系統(tǒng)提供潛在問題、錯(cuò)誤和安全漏洞等提示。包括日志文件記錄服務(wù)器及系統(tǒng)管理運(yùn)行過程中運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)錯(cuò)信息。每次運(yùn)行時(shí)記錄用戶的登陸、訪問和一些操作信息外，主要監(jiān)聽信息采集控制不同終端數(shù)據(jù)的訪問情況，管理系統(tǒng)對控制終端下位機(jī)的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)情況，以及下位機(jī)的正常反饋，對信息服務(wù)器本身的運(yùn)行各線程間的進(jìn)行分級管理。

通過定義消息級別確定發(fā)生事件是否寫入日志文件中。信息服務(wù)器每運(yùn)行一次自動(dòng)生成日志文件，為方便查詢與管理，日志文件名稱按 “系統(tǒng)日期＋序號”進(jìn)行命名，如“2010－10－08＿＊＊.log”，當(dāng)單個(gè)文件大于2M 時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)分割，重新生成新的文件。文件格式包括：日期、在線采集終端設(shè)備數(shù)，在線設(shè)備ID，控制終端分節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，上傳命令信息串長度，信息串，插入數(shù)據(jù)庫信息，系統(tǒng)記錄錯(cuò)誤消息等。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，通過分析和提取日志文件內(nèi)容，即可遠(yuǎn)程快速定位并解決問題。

4.4 Socket數(shù)據(jù)監(jiān)聽、解析與轉(zhuǎn)發(fā)模塊

該模塊采用Socket技術(shù)對端口進(jìn)行監(jiān)聽，可同時(shí)接受多個(gè)終端連接請求。當(dāng)收到終端RTU－GPRS、ZigBee設(shè)備或用戶的連接請求后，及時(shí)做出響應(yīng)，建立一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接，完成數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。連接建立后，根據(jù)特征函數(shù)判別數(shù)據(jù)上傳Root節(jié)點(diǎn)與接口類型，建立不同上傳路由點(diǎn)與WSN上傳結(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系表。從數(shù)據(jù)包的信息數(shù)據(jù)位中讀取出相應(yīng)信息數(shù)據(jù)，形成有效的數(shù)據(jù)記錄，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)SQL語句，將數(shù)據(jù)分類插入所屬數(shù)據(jù)庫信息表中。數(shù)據(jù)包接收、解譯及轉(zhuǎn)發(fā)流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)包接收、解譯、轉(zhuǎn)發(fā)流程

當(dāng)用戶控制請求事件發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)包解析器根據(jù)控制請求屬性特征函數(shù)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)譯，自動(dòng)生成二進(jìn)制控制命令數(shù)據(jù)包，按原定通訊協(xié)議將該數(shù)據(jù)包由Router下發(fā)至相應(yīng)IP地址和端口的終端設(shè)備，使具有唯一標(biāo)識(shí)的設(shè)備終端做出正確響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)不同自然村供水閥門開關(guān)的主動(dòng)控制及報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制（如圖5所示）。

4.5 GIS數(shù)據(jù)服務(wù)和空間信息處理模塊

圖5 用戶指令接收、轉(zhuǎn)譯和下發(fā)流程

GIS數(shù)據(jù)服務(wù)由Map服務(wù)器完成，負(fù)責(zé)向應(yīng)用層地圖應(yīng)用請求提供空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。Map服務(wù)器從客戶端接收用戶提交的地圖服務(wù)請求，根據(jù)請求內(nèi)容從屬性數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫以及地圖配置參數(shù)數(shù)據(jù)庫中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行所需的地圖操作。Map服務(wù)器為確保系統(tǒng)獲取WSN相應(yīng)結(jié)點(diǎn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，采用了雙通道的組織結(jié)構(gòu)。通過 AJAX（asynchronous javascript and XML）技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水轄區(qū)地圖數(shù)據(jù)異步傳輸與接收和瀏覽器頁面的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新。該服務(wù)器支持基于插件的GIS功能擴(kuò)展，采用插件式GIS，具有擴(kuò)展方便、部署簡單和高度可重用，可充分滿足定制要求。

為實(shí)現(xiàn)供水監(jiān)測動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，將地圖外的所有數(shù)據(jù)放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)交互的指令信息放在空間數(shù)據(jù)文件庫中。而數(shù)據(jù)量小、具有臨時(shí)性的發(fā)出指令信息和接收指令信息，存放于關(guān)系數(shù)據(jù)庫兩個(gè)獨(dú)立的指令信息表中（見表2）。

表2 指令信息

該模塊還負(fù)責(zé)基本的地圖和影像的操作功能（漫游、放大、拖動(dòng)、縮小等）；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與SHP文件的動(dòng)態(tài)鏈接與更新；實(shí)現(xiàn)采集點(diǎn)與監(jiān)控點(diǎn)屬性信息、實(shí)時(shí)信息和空間數(shù)據(jù)的地圖交互查詢；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新供水水廠水泵開關(guān)狀態(tài)、水廠液位等信息；閥門井供水閥門開關(guān)、管道壓力、瞬時(shí)流量的實(shí)時(shí)顯示；供水轄區(qū)衛(wèi)星影像柵格數(shù)據(jù)（＊.tif）與管道供水節(jié)點(diǎn)、供水管線矢量數(shù)據(jù)（＊.shp）的匹配和更新；地圖實(shí)時(shí)定位顯示所有供水管網(wǎng)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)；點(diǎn)擊查詢各采集點(diǎn)所屬管轄小組、管道基礎(chǔ)信息及供水狀態(tài)等。

4.6 分析與決策服務(wù)模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)用戶對水廠供水區(qū)域基礎(chǔ)信息及灌溉信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史查詢、決策分析、供水險(xiǎn)情報(bào)警、故障排查和主動(dòng)控制。主要實(shí)現(xiàn)①多水廠聯(lián)合供水調(diào)度；②遠(yuǎn)程無線監(jiān)控供水管網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)；③數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)表現(xiàn)、歷史查詢和分析處理；④水廠供水閥門的主動(dòng)控制；⑤防盜及故障報(bào)警等功能。結(jié)合安全供水聯(lián)合調(diào)度控制設(shè)備，當(dāng)機(jī)井水源意外污染時(shí)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程切斷上游污染水源，就近選擇水廠進(jìn)行臨時(shí)調(diào)水，防止大面積污染。當(dāng)原有機(jī)井出現(xiàn)供水量不足時(shí)，可實(shí)現(xiàn)靈活選擇聯(lián)網(wǎng)水廠水量充沛機(jī)井進(jìn)行聯(lián)合供水。此外，本系統(tǒng)還提供了基于腳本語言的模塊擴(kuò)展。

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

人畜飲水管網(wǎng)安全供水WSNGIS系統(tǒng)應(yīng)用于北京市懷柔區(qū)北房鎮(zhèn)北房聯(lián)合水廠，涉及北房鎮(zhèn)梨園莊、鄭家莊等8個(gè)行政村。

網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)由供水信息采集傳感器、ZigBee數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備、RTU－GPRS數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備、ZigBee路由器、ZigBee中繼器、控制設(shè)備等組成。RTU－GPRS設(shè)備處理芯片采用Rabbit Semiconductor公司生產(chǎn)的Rabbit3000微處理器以及GPRS模塊采用華為公司的EM310模塊。ZigBee模塊采用Jennic公司生產(chǎn)的JN5139單片無線微控制器。整個(gè)供水轄區(qū)組成由多個(gè)Root節(jié)點(diǎn)和分Root節(jié)點(diǎn)組成的WSN網(wǎng)絡(luò)。上位機(jī)軟件Socket數(shù)據(jù)解析服務(wù)器部分基于標(biāo)準(zhǔn)C語系統(tǒng)言開發(fā)。遠(yuǎn)程管理與控制系統(tǒng)采用Visual Studio 2005C＃開發(fā)，空間數(shù)據(jù)文件采用ESRI Shape（＊.shp）文件格式，影像文件采用TIF（＊.tiff）格式，地圖配置文件格式采用XML（＊.xml），地圖＊.ocx組件選用開源GIS控件MapWindow完成。數(shù)據(jù)庫選用開源的MySQL數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)維護(hù)。

水廠現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)綜合了ZigBee網(wǎng)絡(luò)低功耗、數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大以及GPRS基于分組交換的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有傳輸率高、誤碼率低、延時(shí)小、永遠(yuǎn)在線的優(yōu)點(diǎn)。供水管網(wǎng)WSN快速組成，網(wǎng)絡(luò)連通良好，抗干擾性強(qiáng)，長距離傳輸性能穩(wěn)定，各傳感器終端能按所設(shè)定的采集周期實(shí)時(shí)上傳。可實(shí)現(xiàn)供水閥門井監(jiān)測點(diǎn)的靈活增加與調(diào)整。總體上，系統(tǒng)界面直觀、操作簡單，達(dá)到了預(yù)期功耗低、連通性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)、跨平臺(tái)、高效率、人機(jī)界面友好的要求。

6 結(jié)束語

該方案提出了軟件群組協(xié)作化框架設(shè)計(jì)的思想，將GIS技術(shù)、WSN技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，多個(gè)軟件群協(xié)同工作，滿足了多水廠聯(lián)合調(diào)度、人畜飲水安全調(diào)度、供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息化管理等的需求。該設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性、開放性與可擴(kuò)展性。基于該設(shè)計(jì)，用戶能根據(jù)需求變化，自主擴(kuò)展外設(shè)，靈活調(diào)整WSN網(wǎng)絡(luò)，繼續(xù)深化GIS空間分析功能。本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，為農(nóng)村人畜飲水供水管網(wǎng)規(guī)模化、規(guī)范化發(fā)展提供了信息化管理思路，為社會(huì)主義新農(nóng)村人畜飲水工程建設(shè)和發(fā)展提供更全面的技術(shù)保障。

［1］Jennifer Yick，Biswanath Mukherjee，Dipak Ghosal.Wireless sensor network survey［J］.Computer Networks，2008，52（12）：2292－2330.

［2］Zhu Chuan，Zheng Chunlin，SHU Lei，et al.A survey on coverage and connectivity issues in wirless sensor networks［J］.Journal of Network and Computer Applications，2012，35（2）：619－632.

［3］ZHAN Haomin，SUN Changsong，WU Shan，et al.The application of the ZigBee technology in coal mine rescue system［J］.Computer Engineering and Applications，2006，42（24）：181－184（in Chinese）.［湛浩旻，孫長嵩，吳珊，等.ZigBee技術(shù)在煤礦井下救援系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006，42（24）：181－184.］

［4］SHI Jiajun，ZHONG Jun，YI Ping.Design and implementation of wireless meter reading system gateway based on ZigBee［J］.Computer Engineering and Design，2011，32（3）：875－878（in Chinese）.［石家駿，鐘俊，易平.基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011，32（3）：875－878.］

［5］XIONG Shuming，WANG Liangmin，WANG Xinsheng，et al.Application research of WSN in unattended supervising railway crossroad［J］.Computer Engineering and Applications，2009，45（17）：185－187（in Chinese）.［熊書明，王良民，王新勝，等.鐵路道口無人監(jiān)控的 WSN應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用.2009，45（17）：185－187］

［6］ZHANG Yaowei，YANG Zhiyi，SHEN Chen，et al.Design and implementation of the WSN－based gateway in a greenhouse intelligent measuring and controlling system［J］.Computer Engineering ＆ Science，2008，30（6）：98－100（in Chinese）.［張要偉，楊志義，沈沉，等.基于WSN溫室智能測控系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2008，30（6）：98－100.］

［7］CHEN Shupeng.Geo－information Science［M ］.Beijing：Higher Education Press，2007（in Chinese）.［陳述彭.地球信息科學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2007.］

［8］LIAO Ke.Geographic information sciences［M］.Beijing：Science Press，2007（in Chinese）.［廖克.地球信息科學(xué)導(dǎo)論［M］.北京：科學(xué)出版社，2007.］

［9］WANG Peng，JIANG Yuzhu.Design and implementation of power grid planning platform based on GIS［J］.Computer Engineering and Design 2008，29（22）：5741－5744（in Chinese）.［王鵬，蔣御柱.基于GIS的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29（22）：5741－5744.］

［10］MO Hongyuan，WANG Yingjie，LUO Bin，et al.Design and implementation of land planning system：A case study in guangdong province［J］.Journal of Geo－Information Science，2010，12（5）：687－694（in Chinese）.［莫洪源，王英杰，羅斌，等.省級國土規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐［J］.地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，12（5）：687－694.］

［11］LIU Xiangfeng，MENG Zhijun，CHEN Jingping.Design and implementation of crop diseases and pests information collecting and diagnostic system［J］.Computer Engineering and Design 2011，32（7）：2361－2364（in Chinese）.［劉向鋒，孟志軍，陳競平，等.作物病蟲害采集與遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011，32（7）：2361－2364.］