節(jié)水灌溉監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高榮官 葉 軍

（1泰興市水務(wù)局堤管處江蘇泰興225400 2泰興市水務(wù)局江蘇泰興225400）

節(jié)水灌溉監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高榮官1葉 軍2

（1泰興市水務(wù)局堤管處江蘇泰興225400 2泰興市水務(wù)局江蘇泰興225400）

本文基于Delphi語言設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過運(yùn)用基于TCP/IP協(xié)議的Socket編程實(shí)現(xiàn)土壤參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，與Access數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的查詢，此外曲線圖的繪制、水晶報(bào)表打印、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、短信貓的設(shè)計(jì)增加了系統(tǒng)的智能化。

監(jiān)控系統(tǒng)；管理軟件；數(shù)據(jù)庫(kù)

1 引言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，總用水量的70%用于農(nóng)業(yè)用水，但傳統(tǒng)的大水漫灌耕作方式，使農(nóng)業(yè)用水的有效利用率僅為40%左右，因此采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉方式對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。節(jié)水灌溉不僅可以提高水資源的利用率，而且可以緩解我國(guó)水資源緊張的局面，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的改善、經(jīng)濟(jì)效益的提高，以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。

本系統(tǒng)是基于Delphi語言、采用分層次、分模塊化設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過運(yùn)用基于TCP/IP協(xié)議的Socket編程實(shí)現(xiàn)土壤參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，與Access數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的查詢，此外曲線圖的繪制、水晶報(bào)表打印、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、短信貓的設(shè)計(jì)增加了系統(tǒng)的智能化。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

本系統(tǒng)通過Web遠(yuǎn)程登陸到管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)主要分為用戶管理系統(tǒng)及綜合管理系統(tǒng)，用戶管理系統(tǒng)主要進(jìn)行用戶權(quán)限、密碼等操作。綜合管理系統(tǒng)主要是對(duì)地圖進(jìn)行操作，具體分為地圖操作、目標(biāo)選擇、屬性修改、數(shù)到圖綜合查詢以及圖層控制。如圖1所述。用戶層主要分為系統(tǒng)管理員以及用戶。應(yīng)用層主要是為用戶操作提供一個(gè)軟件平臺(tái)。數(shù)據(jù)層主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與查詢。

節(jié)水灌溉子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框圖如圖1所示。分模塊式的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的架構(gòu)清晰，且具有多種功能?；诖谕ㄐ旁O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了水泵閘門以及支渠流量的采集?；?G的無線通信，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田土壤參數(shù)的采集，進(jìn)而得以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的智能化管理。基于3G的視頻監(jiān)控，使管理員對(duì)于農(nóng)田作業(yè)的動(dòng)向能夠更直觀的管理。

3 遠(yuǎn)程傳輸通信模塊程序設(shè)計(jì)

3.1 TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議作為一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下應(yīng)用也越來越廣泛，它包含了許多實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，因此也被稱作TCP/IP協(xié)議棧。其中TCP以及IP協(xié)議是這些協(xié)議中最重要的兩個(gè)通信協(xié)議。TCP/IP與標(biāo)準(zhǔn)的OSI協(xié)議相比，精簡(jiǎn)了會(huì)話層和表示層，將其加入到應(yīng)用層上，減少通信結(jié)構(gòu)的層次關(guān)系，從而提高信息傳輸?shù)乃俾省Ｌ幱趥鬏攲拥腡CP協(xié)議表示的是傳輸控制協(xié)議，它可以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)、無重復(fù)的順序數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議，為因特網(wǎng)中的每一臺(tái)電腦給予了一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)。在應(yīng)用程序中應(yīng)用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信時(shí)，利用TCP套接字在本機(jī)與目的機(jī)之間建立一個(gè)套結(jié)字虛擬連接，然后兩者之間便可以開始一種雙向的字節(jié)流交換。在通信原理中，通信協(xié)議大多是以報(bào)文的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，TCP/IP協(xié)議也有自己特定的報(bào)文形式。

3.2 Socket接口

Socket又稱“套接字”，是一組用于描述IP地址與端口號(hào)的接口。Socket是應(yīng)用層和TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件層，打開一個(gè)Socket會(huì)綁定一個(gè)端口。它隱藏了復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議族，使一組簡(jiǎn)單、通用的接口展現(xiàn)給用戶。

TCP/IP的Socket提供以下3種套接字：流式套接字、數(shù)據(jù)報(bào)套接字、原始套接字。和其他兩種方式相比，本系統(tǒng)選用的流式套接字提供了一個(gè)因面向連接而比較可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。數(shù)據(jù)無差錯(cuò)、無重復(fù)、有序地發(fā)送和接收。建立網(wǎng)絡(luò)連接成功后，服務(wù)器端和客戶端都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Socket接口，通過操作此接口完成所需對(duì)話。本系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)通信，網(wǎng)絡(luò)消息的傳輸是以異步的方式進(jìn)行。所以在設(shè)計(jì)考慮使用多線程來操作Socket以避免程序的阻塞。

3.3 服務(wù)器端與客戶端的通信

不成功則創(chuàng)建套接字失敗

4 模塊設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

本系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、曲線圖的繪制以及水晶報(bào)表打印等功能。

數(shù)據(jù)庫(kù)是信息存儲(chǔ)的載體。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的好壞直接影響了整個(gè)系統(tǒng)的控制。本文以Access2010數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立一個(gè)最優(yōu)性能的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)選用集中式中央數(shù)據(jù)庫(kù)模型，將由采集模塊采集到的數(shù)據(jù)信息都儲(chǔ)存在一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫(kù)中。Web服務(wù)器和3G應(yīng)用服務(wù)器均使用數(shù)據(jù)訪問接口ADO實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。

4.2 曲線圖繪制

遠(yuǎn)程傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)校驗(yàn)分析后，存入Access數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)表中，字段包括ID、日期、土壤濕度值、土壤溫度值以及土壤Ph值，使用DBChart控件，綁定該數(shù)據(jù)源，并進(jìn)行曲線圖的繪制。使得管理員能夠更直觀方便的分析每一個(gè)節(jié)點(diǎn)土壤參數(shù)的變化規(guī)律。

4.3 水晶報(bào)表打印

為了便于管理員更直觀了解農(nóng)田的土壤狀況，本系統(tǒng)采用了水晶報(bào)表設(shè)計(jì)器用以生成報(bào)表，將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行保存及打印。采用QReport和DBChart控件控件進(jìn)行簡(jiǎn)單報(bào)表界面設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)源的綁定。報(bào)表菜單上有導(dǎo)出報(bào)表、打印報(bào)表等功能。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了節(jié)水灌溉監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件，該軟件包括登錄界面、選擇界面、3G遠(yuǎn)程通信和數(shù)據(jù)管理模塊等?；赥CP/IP協(xié)議的Socket編程，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集以及遠(yuǎn)程傳輸，并且按條件查詢歷史數(shù)據(jù)，并生成報(bào)表，供查詢與打印。

[1]孫艷紅.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田溫濕度信息采集中的構(gòu)建與應(yīng)用[D].河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2010,6.

[2]楊明慧.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在蔬菜大棚監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D].揚(yáng)州大學(xué),2010,4.