城市供水智能监测网络系统的研究

摘要

城市供水是城市发展的命脉产业，是保障人民生活、发展生产建设必不可少的物质基础。随着网络技术的普及和计算机技术的深入发展，人们已经意识到利用计算机和地理信息系统管理城市供水管网的重要性，相应提出了建立面向企业的供水管网系统的迫切需求，以实现供水行业的规范化，自动化和现代化的管理。 本文设计的城市供水智能监测网络系统，是为了加强供水管理的信息化，提高城市二次供水的科学性和合理性，更好的为市民服务，而建立的一套供水管理信息系统。实现对信息监测点的压力、流量、电机运行状态等参数进行远程监测和控制，保证供水系统良好运行，提高公司生产、调度及管理的自动化水平，从而大大提高了城市供水系统的经济效益和社会效益。 该系统建立在某地区已有局域网网络基础上。从硬件结构的角度看，可分为上位机和下位机两个部分。其中，网络终端、总控制中心、分控制中心属于上位机，现场监测点是下位机。各上位机之间通过广域网通信，上位机中的分控制中心和下位机之间，在局域网内利用TCP/IP协议族中的UDP协议通信。为了提高系统的可靠性，加强系统控制命令执行的有效性和同步性，系统在通信过程的设计中利用软件应答的方式，建立了一种利用UDP进行可靠性传输的通信模型。在软件实现方面，该系统运用了B/S的结构模式，用户可以通过WEB浏览器实现对系统的控制。系统采用MVC的设计思想，将下位机分为接口层、消息控制层、业务处理层和数据传输层；上位机分为UI层、消息控制层和业务处理层。通过这样的设计，系统在接收消息和发送消息这两个主要线程的处理过程中，各个层次之间实现了低耦合的关系，从而提高了代码的可读性，为业务扩展奠定了良好基础，为代码复用提供了有利的条件。 本文首先从城市供水监测网络系统的设计原则和整体需求入手，确定了系统的通信网络，并设计了系统的硬件控制结构和网络架构；接着介绍了系统所采用的通信协议，包括TCP/IP协议族中的UDP协议以及自定义的上位机与下位机间的应用层协议；随后对下位机和上位机的软件设计进行了层次划分，并分别以接收消息和发送消息为主线，详细说明了系统运行时各个层次在消息处理过程中的作用。在上位机的设计部分，给出了系统中数据库的存储结构及其在系统中的应用；最后介绍了系统的软件功能测试和报文通信测试。

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文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1论文选题的背景

1.2项目的来源和意义

1.3供水系统的发展现状

1.3.1我国城市供水的发展

1.3.2国外城市供水的发展

1.4主要研究内容

第二章 系统的框架设计

2.1系统设计的原则

2.2通信网络的选择

2.3系统的功能需求

2.4系统的硬件结构及功能

2.4.1下位机

2.4.2上位机

2.4.3系统的运行流程

2.5系统的网络拓扑结构

第三章 通信协议

3.1以太网通信协议的确定

3.1.1 TCP/IP协议族

3.1.2 TCP和UDP的比较

3.1.3 UDP协议

3.2应用层协议的设计

3.2.1通信过程分析与设计

3.2.2协议帧格式设计

第四章 下位机的设计

4.1硬件方案的确定

4.1.1 TCP/IP协议处理方案

4.1.2 RCM3010模块

4.2软件设计的构架层次

4.2.1 MVC构架原则

4.2.2下位机的构架层次

4.3消息处理的过程

4.3.1接收消息的过程

4.3.2发送消息的过程

第五章 上位机的设计

5.1上位机的构架层次

5.1.1 UI层

5.1.2消息控制层

5.1.3业务处理层

5.2数据库的存储结构

5.2.1数据库中表的设计原则

5.2.2存储结构设计

5.3消息处理的过程

5.3.1接收消息的过程

5.3.2发送消息的过程

第六章 测试

6.1软件功能测试

6.2报文通信测试

总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果