CN102930703A - 一种远程水压监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种远程水压监控系统，该系统包括：远程无线终端设备、基站、数据采集服务器、数据库服务器以及应用服务器，其中远程无线终端用于在现场采集水压数据，并将采集的所述水压数据传输给基站；基站，用于一对一的远程无线终端设备进行通信，接收远程无线终端设备发送来的水压数据，并将所述水压数据通过蜂窝模块发送至数据采集服务器；数据采集服务器，用于将基站发送的数据采集并存储至数据库服务器中；数据库服务器，用于完成水压数据的处理、缓存，并确认数据存储正常后通知客户端完成数据上报；应用服务器，用于为客户应用提供数据服务，包括查询、更新、索引、缓存、查询优化、安全及多用户存取控制和告警。本发明提出的水压监控系统具有低功耗、高速率、可靠性高的特点，节约了材料和数据传输成本，无线传输的功能，使得设备安装和调试不再受环境限制，可以在各种环境中安装和使用。

Description

一种远程水压监控方法及系统

技术领域

本发明涉及远程无线监控系统，具体为一种远程水压监控系统。 

背景技术

传统自来水厂需要监控其供水主管道和分支管道的水压，以便监测控制自来水是否能满足到达用户楼层所需要的压力，如果主管道和分支管道上的水压较低，则有可能有的用户供水出现问题，这时候就需要加大管道中水的压力。自来水厂往往使用人工下井的方式，工人进入阀门井观测安装在供水管道上的测压仪器来读取压力数值，再返回数据，这种方法存在很大的不便，浪费人类和物力。并且，当供水管道出现破裂时也不能及时发现，不能及时采取应对措施，造成水资源的浪费。 

传统水压监测方式，是利用了广播电台来进行数据传输，这种方式存在一定的缺陷：传感设备安装在供水管道上，传感设备传输数据必须拉线至阀门井外的控制箱，控制箱中使用PLC控制电台模块，接收传感设备传回的数据通过广播电台发送数据给控制中心。这样控制箱必须安装于供电设备附近，并且不能离阀门井距离太远，安装条件苛刻；同时，整套监控系统体积庞大，效率较低，功耗较大。 

为了解决以上问题，本发明提出了一种远程水压监控方法及系统。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种远程水压监控系统，该系统包括：远程无线终端设备、基站、数据采集服务器、数据库服务器以及应用服务器，其中 

远程无线终端用于在现场采集水压数据，并将采集的所述水压数据传输给基站；

基站，用于一对一的远程无线终端设备进行通信，接收远程无线终端设备发送来的水压数据，并将所述水压数据通过蜂窝模块发送至数据采集服务器；

数据采集服务器，用于将基站发送的数据采集并存储至数据库服务器中；

数据库服务器，用于完成水压数据的处理、缓存，并确认数据存储正常后通知客户端完成数据上报；

应用服务器，用于为客户应用提供数据服务，包括查询、更新、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制和告警。

  

根据本发明的一个方面，其中远程无线终端进一步包括：压力传感器、控制模块、无线通信模块、电源模块，具体为

压力传感器采集水压数据，

控制模块，对所述水压数据进行模数转换以及控制无线通信模块和压力传感器进行工作；

无线通信模块，将水压数据发送至相应的基站；

电源模块，用于为远程无线终端提供其工作所需的电源。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

控制模块采用MSP430系列单片机；

无线通信模块短距离无线通信芯片。

  

根据本发明的一个方面，其中基站进一步包括：控制模块、无线通信模块、蜂窝模块、电源模块，具体为：

无线通信模块用于接收远程无线终端发送来的水压数据；

控制模块，用于控制无线通信模块和蜂窝模块传输数据；

蜂窝模块，用于向数据采集服务器发送水压数据；

电源模块，用于为基站提供其工作所需的电源。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

所述蜂窝模块是2G通信模块或3G通信模块。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

数据库服务器存储完水压数据后判断数据存储是否正常，如果是，则通知客户端完成数据上报；如果不是，则向基站反馈异常信息，指示重新上报数据。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

数据库服务器将接收的水压数据按照时间顺序保存在数据库中。

  

根据本发明的一个方面，该系统进一步包括：

WEB服务器，用于供网上信息浏览服务。

  

根据本发明的一个方面，该系统进一步包括：

数据监控显示设备，其包括用户所使用的移动设备或计算机或客户端

并且移动设备可以通过移动通信网络以短信或者Internet网的方式从数据库服务器或WEB服务器获取数据；

或用户通过计算机客户端连接网络访问应用服务器获取存储在数据库服务器内的数据。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

应用服务器设置设置报警阈值，应用服务器将存储的水压数据与报警阈值进行比较，如超过报警阈值时，将通过短信向目标客户端发送报警信息。

  

此外，本发明还提出了一种远程水压监控方法，其中该方法包括：

S401，远程无线终端现场采集水压数据并进行数据处理，并将处理后的所述水压数据传输给基站；

S402，基站接收远程无线终端发送处理后的水压数据，并将所述水压数据通过蜂窝模块发送至数据采集服务器；

S403，所述数据采集服务器将基站发送的数据进行采集并存储至数据库服务器中；

S404，所述据库服务器对所述水压数据的进行处理并缓存；

S505，由用户终端通过应用服务器访问数据库服务器进行数据查询及监控。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

在S401步骤之前还包括：远程无线终端设备发送请求入网帧给基站，基站收到入网请求帧后进行时间配置匹配，回复远程无线终端设备并告知远程无线终端设备上报数据的时间，远程无线终端设备按照基站的要求上报数据。

  

根据本发明的一个方面，其中定时上报的时间间隔可以根据用户的需求具体设定。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

S401步骤之前还可以包括：基站向远程无线终端设备招测数据形式，基站向远程无线终端设备发送招测数据帧，远程无线终端设备收到招测数据帧后，按基站的要求回复数据上报帧。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

当基站收到远程无线终端设备的上报数据后，会回复远程无线终端设备反馈帧，说明数据交流正确，远程无线终端设备收到反馈帧后可以进入休眠模式。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

在步骤S401中，远程无线终端是通过短距离无线通信芯片与基站进行通信。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

所述数据库服务器存储完水压数据后判断数据存储是否正常，如果是，则通知客户端完成数据上报；如果不是，则向基站反馈异常信息，指示重新上报数据。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

所述数据库服务器将接收的水压数据按照时间顺序保存在数据库中，供用户查询。

  

根据本发明的一个方面，其中进一步包括：

在应用服务器中设置报警阈值，应用服务器将存储的水压数据与报警阈值进行比较，如超过报警阈值时，将通过短信向目标客户端发送报警信息。

  

本发明提出的远程水压监控方法及系统，具有无线传输功能，且具有低功耗、高速率、可靠性高的特点，节约了材料和数据传输成本，无线传输的功能，使得设备安装和调试不再受环境限制，可以在各种环境中安装和使用。用户可以不用再亲自下井读取数据，只需要操作数据监控显示设备即可了解具体地点的具体水压数据。方便用户快速实时地应对各种突发状况。例如，一旦供水管道发生断裂导致漏水事故时，远程水压监控系统将会在第一时间发现事故地点和水压变化。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。 

图1是一种远程水压监控系统示意图。 

图2是本发明的远程无线终端设备功能模块示意图。 

图3是本发明的基站功能模块示意图。 

图4是本发明的远程水压监控方法流程图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

  

参见图1，本发明提出的远程水压监测系统由远程无线终端设备、基站、数据采集服务器、数据库服务器以及应用服务器组成，其中采用远程无线终端设备与基站直接点对点通信，并将远程无线终端设备采集回的数据通过基站利用GPRS无线传输的方式上传至网络的方法。

  

本装置是采用如下技术方案的：具体包括远程无线终端设备、基站、远程控制系统和数据监控显示设备。

其中，远程无线终端20用于在现场采集水压数据，并将采集的所述水压数据传输给基站30。 

参见图2，其中该远程无线终端由压力传感器201、控制模块202、无线通信模块203、电源模块204构成。具体为，压力传感器201采集水压数据，通过控制模块202对所述水压数据进行模数转换及数学运算(如何运算)得出最终结果，再经无线通信模块203将数据发送至相应的基站。其中电源模块为远程无线终端提供其工作所需的电源。 

控制模块202采用TI公司的MSP430系列单片机，MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了单片机可编制出高效率的源程序。 

无线通信模块203可以是短距离无线通信模块，采用Chipcon公司的高性能CC1101无线通信芯片。CC1101无线通信芯片，工作于433Mhz开放ISM频段免许可证使用，最大传输速率达500kbps，并可软件修改波特率，开阔地传输最远距离达到300-500米，具有无线唤醒等功能，灵敏度达到-110dBm，可靠性高，功耗低，可广泛应用于各种场合的短距离无线通信领域，具有极高的性价比。远程无线终端设备和基站是一对一的关系，即一个远程无线终端设备仅和一个基站进行点对点通信。 

  

基站30，用于一对一的远程无线终端设备进行通信，接收远程无线终端设备发送来的水压数据，并将所述水压数据通过蜂窝模块发送至数据采集服务器。

  

参见图3，基站30具体包括控制模块301、无线通信模块302、蜂窝模块303和电源模块304；无线通信模块用于接收远程无线终端发送来的水压数据，其可以使短距离无线通信模块，采用cc1101芯片；控制模块，用于控制无线通信模块和蜂窝模块传输数据，同样采用MSP430单片机；蜂窝模块可以是2G通信模块或3G通信模块，其可以采用SIM900A芯片和SIM手机卡进行通信。

  

数据采集服务器40，用于将基站发送的数据采集并存储至数据库服务器中。

  

数据库服务器50，用于完成水压数据的处理、缓存，并确认数据存储正常后通知客户端完成数据上报。如果服务器发现数据异常，将向基站反馈异常信息，指示重新上报数据。

其中，数据库服务器50将接收的水压数据按照时间顺序保存在数据库中，供用户查询。 

  

应用服务器60，用于为客户应用提供数据服务。这些服务包括查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等。

WEB服务器70主要功能是提供网上信息浏览服务。 

  

数据监控显示设备80，包括用户所使用的手机、计算机、客户端等。例如，使用手机通过移动通信网络以短信或者手机上网的方式从数据库服务器或WEB服务器获取数据。用户通过计算机客户端连接网络访问应用服务器获取存储在数据库服务器内的数据。同时也可以通过计算机、手机逆向连接修改远程水压监控系统中的某些参数，例如：计时器，报警，手机号等参数；用户根据实时数据采取相应的控制方式远程调控或者手动调控，最终达到控制水压的目的。

  

此外，还可以在应用服务器中设置报警功能，在其中设置报警阈值，如最大报警压力，最小报警压力等，当数据存储到数据库服务器后，应用服务器将存储的水压数据与报警阈值进行比较，如超过报警阈值时，将通过短信向目标客户端发送报警信息。

例如，当供水管道出现破裂时，将第一时间告警通知用户及时采取措施，将事故的影响降至最低。 

  

以上是本发明提出的远程水压监控系统的详细介绍，在实际操作中，远程无线终端设备安装于自来水厂的主供水管道和需要监测的支线供水管道上，远程无线终端设备外壳为圆柱形，材质为钢铁，底部为压力传感器，内部安装有电路板即控制模块、无线通信模块和电源模块，无线通信模块的天线延伸出外壳，外壳做防水。基站安装于可通信范围内的便于安装固定处，基站上安装好SIM卡等蜂窝通信模块。

  

参见图4， 其为本发明提出的远程水压监控方法流程图。

S401，远程无线终端现场采集水压数据并进行数据处理，并将处理后的所述水压数据传输给基站； 

S402，基站接收远程无线终端发送处理后的水压数据，并将所述水压数据通过蜂窝模块发送至数据采集服务器；

S403，所述数据采集服务器将基站发送的数据进行采集并存储至数据库服务器中；

S404，所述据库服务器对所述水压数据的进行处理并缓存；

S505，由用户终端通过应用服务器访问数据库服务器进行数据查询及监控。

  

其中，在S401步骤之前还包括：远程无线终端设备发送请求入网帧给基站，基站收到入网请求帧后进行时间配置匹配，回复远程无线终端设备并告知远程无线终端设备上报数据的时间，远程无线终端设备按照基站的要求上报数据。

其中，定时上报的时间间隔可以根据用户的需求具体设定。 

  

其中，S401步骤之前还可以包括：基站向远程无线终端设备招测数据形式，基站向远程无线终端设备发送招测数据帧，远程无线终端设备收到招测数据帧后，按基站的要求回复数据上报帧。

当基站收到远程无线终端设备的上报数据后，会回复远程无线终端设备反馈帧，说明数据交流正确，远程无线终端设备收到反馈帧后可以进入休眠模式。 

  

其中，在步骤S401中，远程无线终端是通过短距离无线通信芯片与基站进行通信。

  

S404中，进一步包括所述数据库服务器确认数据存储正常后通知客户端完成数据上报。如果服务器发现数据异常，将向基站反馈异常信息，指示重新上报数据。

S404中，进一步包括所述数据库服务器将接收的水压数据按照时间顺序保存在数据库中，供用户查询。 

  

此外，还可以在应用服务器中设置报警功能，在其中设置报警阈值，如最大报警压力，最小报警压力等，当数据存储到数据库服务器后，应用服务器将存储的水压数据与报警阈值进行比较，如超过报警阈值时，将通过短信向目标客户端发送报警信息。

例如，当供水管道出现破裂时，将第一时间告警通知用户及时采取措施，将事故的影响降至最低。 

  

采用本发明提出的水压监控系统，用户可以不用再亲自下井读取数据，只需要操作数据监控显示设备即可了解具体地点的具体水压数据。方便用户快速实时地应对各种突发状况。例如，一旦供水管道发生断裂导致漏水事故时，远程水压监控系统将会在第一时间发现事故地点和水压变化。提高了用户监控的实时性和安全性。

  

综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变动与修饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种远程水压监控系统，该系统包括：远程无线终端、基站、数据采集服务器、数据库服务器以及应用服务器，其中，

远程无线终端用于在现场采集水压数据，并将采集的所述水压数据传输给基站；

基站，用于接收远程无线终端设备发送来的水压数据，并将所述水压数据发送至数据采集服务器；

数据采集服务器，用于将基站发送的水压数据采集并存储至数据库服务器中；

数据库服务器，用于完成水压数据的处理、缓存，并确认数据存储正常后通知客户端完成数据上报；

应用服务器，用于为客户应用提供数据服务，包括查询、更新、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制和告警。

2. 如权利要求1所述的系统，其中远程无线终端进一步包括：压力传感器、控制模块、无线通信模块、电源模块，具体为：

压力传感器，用于现场采集水压数据，

控制模块，对所述水压数据进行模数转换以及控制无线通信模块和压力传感器工作；

无线通信模块，将所述水压数据发送至相应的基站；

电源模块，用于为远程无线终端提供其工作所需的电源。

3. 如权利要求1所述的系统，其中基站进一步包括：控制模块、无线通信模块、蜂窝模块、电源模块，具体为：

无线通信模块用于接收远程无线终端发送来的水压数据；

控制模块，用于控制无线通信模块和蜂窝模块传输数据；

蜂窝模块，用于向数据采集服务器发送水压数据；

电源模块，用于为基站提供其工作所需的电源。

4. 权利要求1所述的系统，该系统进一步包括：

WEB服务器，用于供网上信息浏览服务；

数据监控显示设备，其包括用户所使用的移动设备或计算机或客户端；

并且移动设备可以通过移动通信网络以短信或者Internet网的方式从数据库服务器或WEB服务器获取数据；

或用户通过计算机客户端连接网络访问应用服务器获取存储在数据库服务器内的数据。

5. 如权利要求1所述的系统，其中进一步包括：

在应用服务器中设置报警阈值，应用服务器将存储的水压数据与报警阈值进行比较，如超过报警阈值时，将通过短信向目标客户端发送报警信息。

6. 一种远程水压监控方法，其中该方法包括：

S401，远程无线终端现场采集水压数据并进行数据处理，并将处理后的所述水压数据传输给基站；

S402，基站接收远程无线终端发送处理后的水压数据，并将所述水压数据通过蜂窝模块发送至数据采集服务器；

S403，所述数据采集服务器将基站发送的数据进行采集并存储至数据库服务器中；

S404，所述数据库服务器对所述水压数据的进行处理并缓存；

S505，由用户终端通过应用服务器访问数据库服务器进行数据查询及监控。

7. 如权利要求6所述的方法，其中进一步包括：

在S401步骤之前还包括：远程无线终端发送请求入网帧给基站，基站收到入网请求帧后进行时间配置匹配，回复远程无线终端并告知远程无线终端设备上报数据的时间，远程无线终端设备按照基站的要求上报数据。

8. 如权利要求6所述的方法，其中进一步包括：

S401步骤之前还可以包括：基站向远程无线终端招测数据形式，基站向远程无线终端发送招测数据帧，远程无线终端收到招测数据帧后，按基站的要求回复数据上报帧。

9. 如权利要求6所述的方法，其中进一步包括：

在应用服务器中设置报警阈值，应用服务器将存储的水压数据与报警阈值进行比较，如超过报警阈值时，将通过短信向目标客户端发送报警信息。

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