基于智能水表的水资源实时监测管理系统的设计与实现

摘要

我国经济的高速发展造就了庞大的城市，现代化程度的提高使得城市到每家每户的供水管网异常复杂，在大多数的农村地区，自来水的供应也已成为基本市政建设。供水管道越来越庞大，地理位置也越来越分散，有线的检测设备业已无法满足巨大的管理需求，更何况传统的抄表和人工检修，另外时有发生的用户偷水情况使得公共资源浪费巨大，这会对水务管理单位造成直接的经济损失。在信息技术在人们生活中全面普及的不久的将来，管网运行参数和网内用户水表数据的实时监控也将成为水资源管理系统中极为重要的一部分。
　　本论文对实际需求进行了详细分析，然后总结得到具体的系统设计要求:
　　1、无线通讯:管理系统需要具备与智能水表终端设备通讯进行无线通讯收集水管网络运行信息的能力;2、实时监控:系统应当能够及时收集和保存关键设备的数据以实现实时监控;3、数据分析:系统应当具备自动分析数据，为工作人员提供管网的运行情况和供水的质量的能力，以便于管理人员处理异常和做出方案决策;4、管理功能:考虑到系统的集成度可更高，系统应当具备操作人员权限管理、水费账单生成、缴费系统的功能。
　　系统采用具备无线数字通讯功能的智能水表和集中通讯服务器实现无线远程收集管网信息能力。出于对数据传送实时性能的要求，选择GPRS技术作为管理系统和终端设备之间的通讯手段。GPRS支持TCP/IP协议，其通讯地域广、通信速度快质量高、可二十四小时保持在线和数据流量计费等优点，非常适合应用于这种终端数量巨大、地理分散度高的管理系统。出于系统实时性的要求、大量终端管理和数据管理，系统将终端设定为每分钟一次的频率上传数据，以实现系统对实时性能的要求。
　　系统从终端采集到的大量的数据需要经过重新组织、处理、计算，再将统计结果以数字或者图表的形式展示给管理者以及用户，本设计实现了基本数据的处理和可视化的展示。数据的积累具有极大的价值，在经过足够的数据积累后可发挥巨大的价值。在本设计中对数据的处理和数据库操作加以优化以满足实时性能的要求。
　　水务管网监控的数据需要展示和报告给管理人员以及消费者，本设计以用JavaScript和C＃实现的B/S和C/S结构网络软件分别为管理人员提供数据图表显示、查询、人员管理等等功能。
　　论文充分分析了用户对基于智能水表的水资源实时监测管理系统的需求，对系统需求进行了总结归纳分析，并且对GPRS技术和数据库技术进行了详细的学习和总结，将服务器端对数据的处理设计为:1、智能水表采集数据的数据存储功能模块;2、基于数据库的实时监控功能模块;3、基于历史监控数据的数据分析模块;4、数据分析报表显示及打印模块;5、异常报警及阀门远程控制模块;6、基于B/S+C/S架构的用户管理功能模块;7、系统管理模块。
　　在对相应技术充分了解后，对系统总体架构的搭建、系统重要模块的分解及实现、模块重要运行流程、模块之间的交互进行了仔细地分析，采用性能、功能和成本均合适的技术，通过程序的编写、程序界面的设计完成了整个水资源实时监测管理系统。在毕业论文的最后部分，对系统进行了操作界面测试、数据库测试以及综合测试，测试结果良好。测试结果显示系统能够较为完整地实现设计中的功能。基于智能水表的水资源实时监测管理系统具有极大的使用价值和发展潜力，它极大了方便水务公司对供水管网的管理，更保障了千千万万户家庭的用水安全。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 系统开发背景

1．2 国内外同类技术开发状况

1．3 解决的主要问题

1．4 本文的主要工作

1．5 论文的组织结构

第2章 系统需求分析

2．1 系统概述

2．2 系统目标和解决的问题

2．3 用户需求分析

2．4 水表通讯前端子系统需求

2．4．1 智能终端设备管理

2．4．2 通信管理

2．4．3 远程控制

2．4．4 数据管理

2．5 实时监测客户端子系统

2．5．1 实时监控

2．5．2 数据查看

2．5．3 统计分析

2．5．4 维护信息管理

2．5．5 报表打印管理

2．5．6 系统管理

2．6 WEB查询子系统

2．7 系统其他非功能性需求

第3章 系统架构概要及开发技术

3．1 系统设计目标和原则

3．2 监测管理系统功能架构

3．3 监测管理系统数据流程

3．4 系统关键技术

3．4．1 终端设备通信方案的选择

3．4．2 通讯前置机技术

3．5 数据及管理子系统技术

3．5．1 软件平台

3．5．2 开发环境

3．5．3 数据库管理系统

第4章 系统详细设计

4．1 系统总体分析

4．1．1 设计目标

4．1．2 用户特性

4．2 系统结构及功能模块设计

4．2．1 系统软件总平台

4．2．2 管理系统结构设计

4．2．3 系统管理功能模块设计

4．3 系统数据库的设计

4．3．1 数据库技术

4．3．2 关系型数据库的设计

4．4 管理平台系统设计

4．4．1 设计目标

4．4．2 模块结构图

4．4．3 参数设置模块

4．4．4 综合数据模块设计

4．4．5 实时曲线显示模块设计

4．4．6 查询统计模块设计

第5章 系统实现与测试

5．1 系统运行要求

5．2 通讯前置机的实现

5．2．1 数据结构实现

5．2．2 模块化实现

5．2．3 总体处理流程

5．2．4 代码示例

5．3 水务平台数据库实现

5．4 给水管网监测子系统

5．4．1 设备管理的实现

5．4．2 客户管理

5．4．3 抄表管理

5．4．4 综合查询

5．4．5 实时监测

5．4．6 监测图表

5．4．7 代码示例

5．5 系统测试

5．5．1 测试约定

5．5．2 测试用倒

5．5．3 测试结论

第6章 总结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢