CN104811506B - 基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统及方法，系统通过无线方式采集各个油罐区的运行信息，并传给WEB系统服务器。运行在WEB系统服务器上的油脂储藏远程监管系统软件提供各个功能模块：系统登录模块、系统参数设置模块、数据收发及处理模块、报警管理模块等；数据收发及处理模块将接收到的各油罐区液位温度数据进行分析、处理、储存并显示，用户通过访问油脂储藏远程监管系统软件的实时监管界面即可直观并实时地获取所有油罐区的运行状态；系统可及时发现油罐区储油的异常情况，并在系统界面中显示报警信息，同时发送短信通知用户。本发明实现了对各油罐区的集中统一管理，提高了油罐储油管理的安全性，减少用户损失。

Description

基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统及方法

技术领域

本发明属于油脂储藏行业智能和信息化技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统及方法。

背景技术

近年来，国家大力投资各行各业的智能化和信息化建设，其中粮油储藏行业的智能化、信息化建设也在其中。为提高粮油储藏的管理效率，降低粮油储藏的损耗，智能化、信息化的现代粮油储藏行业正在逐步发展壮大。

目前，油脂储藏行业的传统管理方式为人工管理，由于油脂储藏具有分布式特点，需要耗费大量人力成本进行管理和维护，并且不能集中统一地实时监控所有油罐的储油状态，当油罐储藏发生异常情况时，如漏油、偷油或者注水等现象时，人工管理的方式并不能及时发现异常情况并进行相应的处理，从而可能造成巨大的损失。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统及方法。系统通过无线方式采集各个油罐区的运行信息，并传给WEB系统服务器。运行在WEB系统服务器上的油脂储藏远程监管系统软件提供各个功能模块：数据收发及处理、采集数据的实时显示、历史数据分析查询、报警管理、日志记录、系统参数设置等，其中报警管理模块又包含实时界面报警单元、实时短信报警单元、报警记录查询单元。系统不仅实现了对各油罐区的集中统一管理，更提高了油罐区油罐储油管理的安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：包括短信猫模块、DTU无线传输模块、WEB系统服务器和油罐区无线传感器监测网络；所述短信猫模块通过串口与所述WEB系统服务器相连，所述WEB系统服务器与所述DTU无线传输模块通过Internet和GPRS网络相连，所述DTU无线传输模块通过串口与所述油罐区无线传感器监测网络相连，所述WEB系统服务器通过Internet连接多台客户端计算机；

所述WEB系统服务器安装有数据库管理系统软件和油脂储藏远程监管系统软件，所述油脂储藏远程监管系统软件包括系统登录模块、系统参数设置模块、油罐区管理模块、数据收发及处理模块、报警管理模块；

所述系统参数设置模块又包括液位变化阈值设置单元、系统轮询时间设置单元、短信发送参数设置单元；

所述油罐区管理模块又包括直属库管理单元、代储库管理单元和油罐管理单元；

所述报警管理模块包括界面报警单元、短信报警单元和报警记录查询单元；

所述系统登录模块，其实施过程如下：

1)在用户请求登录系统时，系统提供输入用户信息的登录界面；

2)用户输入信息并请求验证时，系统对用户输入的信息进行分析，判断用户合法性，用户合法则提供系统操作界面，否则拦截请求并提示不合法信息；

3)通过验证后，系统获取用户权限信息，在系统操作界面中每次进行请求，系统会自动判断请求是否合法，没有权限的请求会被拦截，并提示越权操作；

所述系统参数设置模块，其实施过程如下：

1)系统管理员用户请求修改系统参数时，系统提供参数设置界面并显示参数当前值；

2)用户输入参数提交时，系统前台验证参数格式是否合法，合法则进入后台验证，否则提示参数格式不正确，通过前台验证后，系统后台验证参数是否在合法范围内，若在合法范围内，系统将参数存入数据库，否则提示参数大小不合法；

所述数据收发及处理模块，其实施过程如下：

1)系统按照设定的轮询时间间隔向所有已连接的DTU无线传输模块发送轮询命令；

2)系统接收DTU无线传输模块上传的数据包，并解析、处理和存储；

所述油罐区管理模块，其实施过程如下：

1)用户请求直属库、代储库或者油罐信息时，系统从数据库中获取该用户权限内的信息记录并加载显示；

2)系统管理员或系统维护员请求增加或修改直属库、代储库、油罐信息时，系统提供操作直属库、代储库、油罐的界面，用户提交增加或修改操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或者修改的信息存入数据库中；

3)系统管理员或系统维护员请求删除某直属库、某代储库、某油罐信息时，系统提供确认删除对话框，用户确认后系统将对应信息从数据库中删除；

所述报警管理模块，其实施过程如下：

1)用户对报警记录发出查询请求时，系统以用户信息为参数对数据库中的报警记录表和油罐区表进行联合查询，取得该用户权限内的报警记录并加载在页面中；

2)用户设置时间范围、报警类型、油罐区的组合条件查询时，系统获取满足查询条件且在该用户权限内的报警记录并加载显示；

3)系统根据数据处理算法判断液位变化超过阈值后，产生报警记录存入数据库中，同时在实时监管界面中显示该报警信息；

4)系统自动获取报警记录表中未发送的报警记录和报警记录对应权限的用户列表及其手机号码，调用短信猫接口函数通过短信猫模块向用户发送报警短信。

作为上述技术方案的优选方案，所述油脂储藏远程监管系统软件还包括历史数据分析查询模块、日志记录模块、油罐区实时监管模块、用户管理模块、角色管理模块；所述历史数据分析查询模块又包括液位温度报表单元和液位温度曲线单元；所述日志记录模块又包括用户操作日志单元、系统自检日志单元、自检异常报警单元和系统维护日志单元；所述角色管理模块又包括角色管理单元和权限控制单元；

所述油罐区实时监管模块，其实施过程如下：

1)系统自动获取用户管理权限内的油罐区信息并在页面左侧树结构中显示各油罐区，用户请求某油罐区的实时监管界面时，系统从数据库中获取该油罐区所有油罐的最新数据和该油罐区最近的一条报警记录，并加载在flash图形界面中；

2)用户操作油罐图形上的报警开关时，系统将报警开关的状态写入数据库中；

所述历史数据分析查询模块，其实施过程如下：

1)系统自动获取用户管理权限内的油罐区并在页面左侧树结构中显示油罐区及其油罐，用户请求某油罐的历史数据时，系统默认从数据库中获取该油罐最近一天的历史数据，并以表格形式加载在页面中；

2)用户设置查询时间范围发送请求时，系统以时间范围为参数请求数据库中的历史数据，数据库检索该油罐在设定时间范围内的历史记录并返回；

3)系统得到数据库返回的记录，在曲线绘制界面中加载历史数据，形成液位和温度曲线；

所述日志记录模块，其实施过程如下：

1)用户在系统操作界面中进行请求时，系统自动将该操作存入数据库的用户操作日志表中；

2)请求用户操作日志时，系统从数据库中获取用户操作日志记录并加载显示在页面中；

3)系统接收并解析DTU无线传输模块上传的自检数据包，将解析处理后的各种自检信息以及自检异常报警存入数据库；

4)请求系统自检日志时，系统从数据库中获取自检日志记录并加载显示在页面中；

5)请求系统自检异常报警记录时，系统向数据库请求自检异常报警记录，数据库检索符合条件的记录并返回，系统加载记录显示在页面中；

6)系统管理员或系统维护员修改系统参数和基础数据时，系统自动记录所做修改，并存入系统维护日志表中；

7)请求系统维护日志时，系统从数据库中获取符合条件的维护日志记录加载显示在页面中；

所述用户管理模块，其实施过程如下：

1)用户请求系统用户信息时，系统从数据库中获取用户信息记录并加载显示在页面中；

2)有权限的用户请求增加或修改用户信息时，系统提供增加或修改用户信息的界面，用户输入用户信息并提交操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或修改的用户信息存入数据库中；

3)有权限的用户请求删除某用户时，系统提供确认删除对话框，用户确认后系统将对应信息从数据库中删除；

所述角色管理模块，其实施过程如下：

1)系统管理员请求系统角色信息时，系统从数据库中获取角色信息记录并加载显示在页面中；

2)系统管理员请求增加或修改角色信息时，系统提供增加或修改角色信息的界面，系统管理员输入角色信息并从系统功能列表中选择该角色具有的功能权限，提交增加或修改操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或修改的角色信息存入数据库中。

所述短信猫模块的组件包含一个模块机身、一个电源适配器、一条连接WEB系统服务器的串口线和一条发送信号的天线，需在所述模块机身中插入一张中国移动的SIM卡，该SIM卡需为不欠费状态。

所述DTU无线传输模块的组件包含一个模块机身、一个接线端子和一条发送无线数据的天线，需在所述模块机身中插入一张中国移动的SIM卡，并保证该SIM卡不欠费，将所述WEB系统服务器的IP地址和接收数据的端口号记录在所述模块机身中。

所述油罐区无线传感器监测网络为433MHz无线传感器网络。

所述油脂储藏远程监管系统软件运行在Windows Server 2008R2企业版操作系统上，所述数据库管理系统软件为MySQL5.0，WEB服务器为Tomcat6.0，使用JAVA语言和SSH框架开发。

所述每台客户端计算机必须安装有IE8及以上版本的浏览器。

所述油脂储藏远程监管系统的软件架构为四层结构：表示层、业务逻辑层、数据持久层、实体层；

其中所述实体层包括油罐区信息实体、采集数据实体、报警记录实体、用户操作日志实体、系统自检日志实体、自检异常报警记录实体、系统维护日志实体、系统参数实体、用户实体、角色实体、功能权限实体；

所述数据持久层为业务逻辑层操作数据库提供支持；

所述业务逻辑层包括如下业务服务：数据收发及处理服务、账户验证服务、实时监管服务、历史数据查询服务、报警管理服务、日志记录服务、油罐区管理服务、系统参数设置服务、用户管理服务和角色管理服务；所述表示层与用户交互信息，表示层负责传送请求和接收响应，并通过Struts将请求委派给对应的业务服务处理。

根据用户角色的不同，将所述油脂储藏远程监管系统中的用户按照不同的WEB界面访问权限以及功能使用权限划分为以下五种：系统管理员、系统维护员、省分公司管理员、市直属库管理员、代储库管理员。

一种采用所述基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统进行油罐区的油罐储油液位变化实时监测和报警的方法，包括以下步骤：

(1)数据初始化

将统计的油罐区基本信息导入所述油脂储藏远程监管系统的数据库管理系统软件中，建立基础数据；

(2)系统上线

所述油脂储藏远程监管系统软件启动运行，各油罐区无线传感器监测网络和DTU无线传输模块上电运行；

(3)轮询各油罐区

所述油脂储藏远程监管系统软件记录已经连接的DTU无线传输模块和对应的油罐区信息，并按设定的轮询时间间隔向各个已连接的油罐区发送轮询命令；

(4)数据接收及解析

所述油脂储藏远程监管系统软件中的数据收发及处理模块将所述DTU无线传输模块传来的数据包进行解析、处理、存储，并显示在所述油罐区实时监管模块中，用户可登录系统进入油罐区实时监管界面查看实时数据；

(5)数据处理

数据收发及处理模块使用数据处理算法判断解析后的液位变化是否超过阈值，若没有超过阈值则回到步骤(4)；若超过阈值则执行步骤(6)；

判断液位变化是否超过阈值的数据处理算法描述如下：

若当前液位-该油罐的警戒液位>液位变化阈值

产生报警记录，报警类型为液位升高；

否则若该油罐的警戒液位-当前液位>液位变化阈值

产生报警记录，报警类型为液位降低。

其中，该油罐的警戒液位为打开该油罐的报警开关时的液位值。

(6)产生报警记录

根据步骤(5)液位变化判断的结果自动生成相应类型的报警记录，通过权限控制模块获取可接收该条报警记录的用户列表及其手机号码，将该条报警记录存入数据库中；

(7)发送报警短信

所述油脂储藏远程监管系统软件定时查找数据库中未被发送的报警记录，调用短信猫模块的接口函数将所有未被发送的报警记录依次发送给相应权限的用户。

有益效果

本发明通过该系统可将油脂储藏远程监管系统数据平台采集到的多个油罐区运行信息通过Internet向用户发布，且可以实现对不同地区、不同规模的油罐区提供监管功能，本发明可广泛应用于油脂储藏行业。与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.使用账户信息，在系统登录入口中进行统一验证，即可完成对该WEB系统的访问操作，简单方便；

2.账户通过验证后，即可加载实时监管界面、历史数据查询界面等功能模块，管理员通过访问油脂储藏远程监管系统软件的实时监管界面即可直观并实时地获取所有油罐区的运行状态，有异常情况发生时才需到现场排查问题；

3.安全管理，系统可及时发现油罐区储油的异常情况，并及时在系统界面中显示报警信息，同时还发送短信通知管理人员进行处理，提高了储油管理的安全性，可最大限度地减少用户的损失；

4.系统采用B/S结构，具有分布式特点，用户可随时随地对油罐区进行监管，业务操作和管理简单方便。

附图说明

图1为本发明提供的油脂储藏远程监管系统结构示意图；

图2为本发明提供的油脂储藏远程监管系统的总体功能模块图；

图3为本发明提供的油脂储藏远程监管系统的软件架构图；

图4为本发明提供的油罐储油液位变化实时监测和报警方法的程序流程框图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，包括发送报警短信的短信猫模块1、安装有数据库管理系统软件和油脂储藏远程监管系统软件的WEB系统服务器2、DTU无线传输模块3和油罐区无线传感器监测网络4。如图2所示，油脂储藏远程监管系统软件包括系统登录模块、油罐区实时监管模块、历史数据分析查询模块、报警管理模块、日志记录模块、油罐区管理模块、系统参数设置模块、用户管理模块、角色管理模块、数据收发及处理模块。历史数据分析查询模块又包括液位温度报表单元和液位温度曲线单元；报警管理模块又包括界面报警单元、短信报警单元和报警记录查询单元；日志记录模块又包括用户操作日志单元、系统自检日志单元、自检异常报警单元和系统维护日志单元；油罐区管理模块又包括直属库管理单元、代储库管理单元和油罐管理单元；系统参数设置模块又包括液位变化阈值设置单元、系统轮询时间设置单元、短信发送参数设置单元和其他参数设置单元；角色管理模块又包括角色管理单元和权限控制单元。短信猫模块1通过串口与WEB系统服务器2相连，WEB系统服务器2与DTU无线传输模块3通过Internet和GPRS网络相连，DTU无线传输模块3通过串口与油罐区无线传感器监测网络4相连，WEB系统服务器2通过Internet连接多台客户端计算机5。

短信猫模块1的组件包含一个模块机身、一个电源适配器、一条连接WEB系统服务器的串口线和一条发送信号的天线，需在模块机身中插入一张中国移动的SIM卡，该SIM卡需为不欠费状态。

DTU无线传输模块3的组件包含一个模块机身、一个接线端子和一条发送无线数据的天线，需在模块机身中插入一张中国移动的SIM卡，并保证该SIM卡不欠费，配置模块机身，将WEB系统服务器2的IP地址和接收数据的端口号记录在模块机身中。

油罐区无线传感器监测网络为433MHz无线传感器网络，将该网络部署在油罐区中，并与DTU无线传输模块3通过接线端子连接。该网络采集油罐区中所有油罐的储油液位和温度数据，并通过DTU无线传输模块3将采集数据发送给WEB系统服务器2。

WEB系统服务器2中的油脂储藏远程监管系统软件运行在Windows Server 2008R2企业版操作系统上，数据库管理系统软件为MySQL5.0，WEB服务器为Tomcat6.0，使用JAVA语言和SSH框架开发。如图3所示，油脂储藏远程监管系统的软件架构为四层结构：表示层、业务逻辑层、数据持久层、实体层。其中，实体层为表示层、业务逻辑层和数据持久层提供支持，该层包括油罐区信息实体、采集数据实体、报警记录实体、用户操作日志实体、系统自检日志实体、自检异常报警记录实体、系统维护日志实体、系统参数实体、用户实体、角色实体、功能权限实体。数据持久层为业务逻辑层操作数据库提供支持。业务逻辑层包括如下业务服务：数据收发及处理服务、账户验证服务、实时监管服务、历史数据查询服务、报警管理服务(包括报警记录查询、界面实时报警和短信实时报警)、日志记录服务(包括用户操作日志查询、系统自检日志查询、自检异常报警记录查询和系统维护日志查询)、油罐区管理服务(包括直属库管理、代储库管理和油罐管理)、系统参数设置服务、用户管理服务和角色管理服务。用户与表示层交互，表示层负责传送请求和接收响应，并通过Struts将请求委派给对应的业务服务处理。

油脂储藏远程监管系统软件的业务服务功能如下：

(1)数据收发及处理服务：其主要功能包括1)DTU链接管理、2)发送轮询命令、3)数据接收、4)数据解析处理存储。该服务通过TCP/IP通信协议和GPRS网络获取各DTU无线传输模块3上传的采集数据，并进行解析、处理、存储。采集的数据包括油罐的储油液位、储油温度、DTU无线传输模块3的状态信息、油罐区无线传感器监测网络4中各传感器的工作状态信息。使用数据处理算法判断油罐储油液位变化是否超过阈值，并产生相应类型的报警记录存入数据库的报警记录表中。

(2)账户验证服务：通过匹配数据库中的用户信息和图片验证来认证登录账户的合法性。

(3)实时监管服务：使用flash动态图形展示各油罐区所有油罐的数据信息(包含采集液位和温度)和产生的报警信息，并可操作(打开或关闭)油罐的报警开关。

(4)历史数据查询服务：根据用户选定的时间范围查询油罐的历史数据，并且图形显示选定时间范围内的液位曲线和温度曲线，提供数据报表导出功能。

(5)报警管理服务：其功能主要包括报警记录查询、界面实时报警和短信实时报警。该服务将最新的报警信息显示在实时监管界面中，并定时查找数据库中未被发送的报警记录，依次将未被发送的报警记录通过连接在WEB系统服务器2上的短信猫模块1以短信的方式发送给相应权限的用户。

(6)日志记录服务：其功能包括用户操作日志查询、系统自检日志查询、自检异常报警记录查询和系统维护日志查询。用户操作日志记录用户使用系统时进行的各种操作，系统自检日志记录DTU无线传输模块3和油罐区无线传感器监测网络4的工作状态，自检异常报警记录存储DTU无线传输模块3和油罐区无线传感器监测网络4的工作状态异常的情况，系统维护日志记录对系统参数和油罐区统计信息进行的修改维护操作。

(7)油罐区管理服务：其功能包括直属库管理、代储库管理和油罐管理，可对直属库、代储库、油罐进行增删改查操作。

(8)系统参数设置服务：设置对系统运行状态具有影响的各种参数。

(9)用户管理服务：可对用户进行增删改查操作。

(10)角色管理服务：其功能包括角色管理和权限控制。可对角色进行增删改查操作，可修改角色具有的功能权限。

根据用户角色的不同，可将油脂储藏远程监管系统中的用户按照不同的WEB界面访问权限以及功能使用权限划分为以下五种：系统管理员、系统维护员、省分公司管理员、市直属库管理员、代储库管理员。各级别的用户可浏览自己权限内的页面、使用权限内的功能以及接收权限内的报警短信。

本发明可提供任意一台接入Internet的客户端计算机5使用如图2所示的各个功能模块，其中WEB系统服务器2必须安装有油脂储藏远程监管系统软件和数据库管理系统软件，同时还必须存储油罐区信息、用户信息和系统信息等。每台客户端计算机5必须安装有IE8及以上版本的浏览器，并且可对Internet进行访问。

如图2所示的各大功能模块的具体实施过程如下：

(1)系统登录模块，其过程如下：

1)在用户请求登录系统时，系统提供输入用户信息的登录界面；

2)用户输入信息并请求验证时，系统对用户输入的信息进行分析，判断用户合法性，用户合法则提供系统操作界面，否则拦截请求并提示不合法信息；

3)通过验证后，系统获取用户权限信息，在系统操作界面中每次进行请求，系统会自动判断请求是否合法，没有权限的请求会被拦截，并提示越权操作。

(2)油罐区实时监管模块，其过程如下：

1)系统自动获取用户管理权限内的油罐区信息并在页面左侧树结构中显示各油罐区，用户请求某油罐区的实时监管界面时，系统从数据库中获取该油罐区所有油罐的最新数据和该油罐区最近的一条报警记录，并加载在flash图形界面中；

2)用户操作油罐图形上的报警开关时，系统将报警开关的状态写入数据库中。

(3)历史数据分析查询模块，其过程如下：

1)系统自动获取用户管理权限内的油罐区并在页面左侧树结构中显示油罐区及其油罐，用户请求某油罐的历史数据时，系统默认从数据库中获取该油罐最近一天的历史数据，并以表格形式加载在页面中。

2)用户设置查询时间范围发送请求时，系统以时间范围为参数请求数据库中的历史数据，数据库检索该油罐在设定时间范围内的历史记录并返回；

3)系统得到数据库返回的记录，在曲线绘制界面中加载历史数据，形成液位和温度曲线。

(4)报警管理模块，其过程如下：

1)用户对报警记录发出查询请求时，系统以用户信息为参数对数据库中的报警记录表和油罐区表进行联合查询，取得该用户权限内的报警记录并加载在页面中；

2)用户设置时间范围、报警类型、油罐区的组合条件查询时，系统获取满足查询条件且在该用户权限内的报警记录并加载显示；

3)系统根据数据处理算法判断液位变化超过阈值后，产生报警记录存入数据库中，同时在实时监管界面中显示该报警信息；

4)系统自动获取报警记录表中未发送的报警记录和报警记录对应权限的用户列表及其手机号码，调用短信猫接口函数通过短信猫模块向用户发送报警短信。

(5)日志记录模块(有权限的用户才可查询各种日志)，其过程如下：

1)用户在系统操作界面中进行请求时，系统自动将该操作存入数据库的用户操作日志表中；

2)请求用户操作日志时(可带参数：时间范围、人员、事件)，系统从数据库中获取用户操作日志记录并加载显示在页面中；

3)系统接收并解析DTU无线传输模块3上传的自检数据包，将解析处理后的各种自检信息以及自检异常报警(自检信息超过正常范围才产生自检异常报警)存入数据库；

4)请求系统自检日志时(可带参数：时间范围)，系统从数据库中获取自检日志记录并加载显示在页面中；

5)请求系统自检异常报警记录时(可带参数：时间范围和自检报警类型)，系统向数据库请求自检异常报警记录，数据库检索符合条件的记录并返回，系统加载记录显示在页面中；

6)系统管理员或系统维护员修改系统参数和基础数据时，系统自动记录所做修改，并存入系统维护日志表中；

7)请求系统维护日志时(可带参数：时间范围和操作人员)，系统从数据库中获取符合条件的维护日志记录加载显示在页面中。

(6)油罐区管理模块，其过程如下：

1)用户请求直属库、代储库或者油罐信息时，系统从数据库中获取该用户权限内的信息记录并加载显示；

2)系统管理员或系统维护员请求增加或修改直属库、代储库、油罐信息时，系统提供操作直属库、代储库、油罐的界面，用户提交增加或修改操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或者修改的信息存入数据库中；

3)系统管理员或系统维护员请求删除某直属库、某代储库、某油罐信息时，系统提供确认删除对话框，用户确认后系统将对应信息从数据库中删除。

(7)系统参数设置模块，其过程如下：

1)系统管理员用户请求修改系统参数时，系统提供参数设置界面并显示参数当前值；

2)用户输入参数提交时，系统前台验证参数格式是否合法，合法则进入后台验证，否则提示参数格式不正确，通过前台验证后，系统后台验证参数是否在合法范围内，若在合法范围内，系统将参数存入数据库，否则提示参数大小不合法。

(8)用户管理模块(有权限的用户才可查询系统用户列表)，其过程如下：

1)用户请求系统用户信息时，系统从数据库中获取用户信息记录并加载显示在页面中；

2)有权限的用户请求增加或修改用户信息时，系统提供增加或修改用户信息的界面，用户输入用户信息并提交操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或修改的用户信息存入数据库中；

3)有权限的用户请求删除某用户时，系统提供确认删除对话框，用户确认后系统将对应信息从数据库中删除。

(9)角色管理模块，其过程如下：

1)系统管理员请求系统角色信息时，系统从数据库中获取角色信息记录并加载显示在页面中；

2)系统管理员请求增加或修改角色信息时，系统提供增加或修改角色信息的界面，系统管理员输入角色信息并从系统功能列表中选择该角色具有的功能权限，提交增加或修改操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或修改的角色信息存入数据库中。

(10)数据收发及处理模块，其过程如下：

1)系统按照设定的轮询时间间隔向所有已连接的DTU无线传输模块3发送轮询命令；

2)系统接收DTU无线传输模块3上传的数据包，并解析、处理和存储。

如图4所示，一种采用上述油脂储藏远程监管系统进行油罐区的油罐储油液位变化实时监测和报警的方法，通过初始化部署了无线传感器网络4和DTU无线传输模块3的油罐区基本信息，并将无线传感器网络4和DTU无线传输模块3上电运行，系统记录DTU链接并轮询上电且已连接的DTU无线传输模块3，获取油罐采集数据，通过使用数据处理算法判断液位变化是否超过阈值，从而产生报警记录并发送报警短信，实现了对油罐区的油罐储油的实时和安全管理。其具体步骤如下：

步骤1:数据初始化

将部署了无线传感器监测网络的油罐区基本信息导入油脂储藏远程监管系统的数据库中，建立基础数据；

步骤2:系统上线

安装有油脂储藏远程监管系统软件的WEB系统服务器2上电运行，服务器操作系统启动后自动启动Tomcat6.0和MySQL服务，油罐区的无线传感器监测网络4和DTU无线传输模块3也上电运行，上电后的DTU无线传输模块3自动连接油脂储藏远程监管系统软件，油脂储藏远程监管系统软件记录已连上的DTU链接；

步骤3:轮询油罐区

油脂储藏远程监管系统软件按照设定的轮询时间间隔(此实例中设置为5分钟)，向已连接的油罐区的DTU无线传输模块3发送轮询命令；

步骤4:数据接收及解析

油脂储藏远程监管系统软件中的数据收发及处理模块将DTU无线传输模块3传来的数据包进行解析、处理、存储，并显示在油罐区实时监管模块中，用户可登录系统进入油罐区实时监管界面查看实时数据，并打开所有油罐的报警开关；

步骤5:数据处理

数据收发及处理模块使用数据处理算法判断解析后的液位变化是否超过阈值(此实例中的液位变化阈值设置为100毫米)，若没有超过阈值则回到步骤(4)；若超过阈值则执行步骤(6)；

判断液位变化是否超过阈值的数据处理算法描述如下：

若当前液位-该油罐的警戒液位>液位变化阈值

产生报警记录，报警类型为液位升高；

否则若该油罐的警戒液位-当前液位>液位变化阈值

产生报警记录，报警类型为液位降低。

其中，该油罐的警戒液位为打开该油罐的报警开关时的液位值。

判断液位变化是否超过阈值的数据处理算法的伪代码如下：

其中，Oiltank为油罐对象，Level为该油罐的当前液位，Oiltank.AlarmLevel表示该油罐的警戒液位，其值为打开该油罐报警开关时的液位值，Threshold表示液位变化阈值，其为系统参数可根据实际情况进行设置，WriteLevelAlarmRecord()为存储报警记录的业务函数；

步骤6:产生报警记录

根据步骤(5)中液位变化判断的结果自动生成相应类型(液位升高或液位降低)的报警记录，通过权限控制模块获取可接收该条报警记录的用户列表及其手机号码，将该条报警记录存入数据库中；

步骤7:发送报警短信

油脂储藏远程监管系统软件定时查找数据库中未被发送的报警记录，调用短信猫模块的接口函数将所有未被发送的报警记录通过连接在WEB系统服务器2上的短信猫模块依次发送给相应权限的用户。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：包括短信猫模块、DTU无线传输模块、WEB系统服务器和油罐区无线传感器监测网络；所述短信猫模块通过串口与所述WEB系统服务器相连，所述WEB系统服务器与所述DTU无线传输模块通过Internet和GPRS网络相连，所述DTU无线传输模块通过串口与所述油罐区无线传感器监测网络相连，所述WEB系统服务器通过Internet连接多台客户端计算机；

所述WEB系统服务器安装有数据库管理系统软件和油脂储藏远程监管系统软件，所述油脂储藏远程监管系统软件包括系统登录模块、系统参数设置模块、油罐区管理模块、数据收发及处理模块、报警管理模块；

所述系统参数设置模块又包括液位变化阈值设置单元、系统轮询时间设置单元、短信发送参数设置单元；

所述油罐区管理模块又包括直属库管理单元、代储库管理单元和油罐管理单元；

所述报警管理模块包括界面报警单元、短信报警单元和报警记录查询单元；

所述系统登录模块，其实施过程如下：

1)在用户请求登录系统时，系统提供输入用户信息的登录界面；

2)用户输入信息并请求验证时，系统对用户输入的信息进行分析，判断用户合法性，用户合法则提供系统操作界面，否则拦截请求并提示不合法信息；

3)通过验证后，系统获取用户权限信息，在系统操作界面中每次进行请求，系统会自动判断请求是否合法，没有权限的请求会被拦截，并提示越权操作；

所述系统参数设置模块，其实施过程如下：

1)系统管理员用户请求修改系统参数时，系统提供参数设置界面并显示参数当前值；

2)用户输入参数提交时，系统前台验证参数格式是否合法，合法则进入后台验证，否则提示参数格式不正确，通过前台验证后，系统后台验证参数是否在合法范围内，若在合法范围内，系统将参数存入数据库，否则提示参数大小不合法；

所述数据收发及处理模块，其实施过程如下：

1)系统按照设定的轮询时间间隔向所有已连接的DTU无线传输模块发送轮询命令；

2)系统接收DTU无线传输模块上传的数据包，并解析、处理和存储；

所述油罐区管理模块，其实施过程如下：

1)用户请求直属库、代储库或者油罐信息时，系统从数据库中获取该用户权限内的信息记录并加载显示；

2)系统管理员或系统维护员请求增加或修改直属库、代储库、油罐信息时，系统提供操作直属库、代储库、油罐的界面，用户提交增加或修改操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或者修改的信息存入数据库中；

3)系统管理员或系统维护员请求删除某直属库、某代储库、某油罐信息时，系统提供确认删除对话框，用户确认后系统将对应信息从数据库中删除；

所述报警管理模块，其实施过程如下：

1)用户对报警记录发出查询请求时，系统以用户信息为参数对数据库中的报警记录表和油罐区表进行联合查询，取得该用户权限内的报警记录并加载在页面中；

2)用户设置时间范围、报警类型、油罐区的组合条件查询时，系统获取满足查询条件且在该用户权限内的报警记录并加载显示；

3)系统根据数据处理算法判断液位变化超过阈值后，产生报警记录存入数据库中，同时在实时监管界面中显示该报警信息；

4)系统自动获取报警记录表中未发送的报警记录和报警记录对应权限的用户列表及其手机号码，调用短信猫接口函数通过短信猫模块向用户发送报警短信；

所述油脂储藏远程监管系统软件还包括历史数据分析查询模块、日志记录模块、油罐区实时监管模块、用户管理模块、角色管理模块；所述历史数据分析查询模块又包括液位温度报表单元和液位温度曲线单元；所述日志记录模块又包括用户操作日志单元、系统自检日志单元、自检异常报警单元和系统维护日志单元；所述角色管理模块又包括角色管理单元和权限控制单元；

所述油罐区实时监管模块，其实施过程如下：

1)系统自动获取用户管理权限内的油罐区信息并在页面左侧树结构中显示各油罐区，用户请求某油罐区的实时监管界面时，系统从数据库中获取该油罐区所有油罐的最新数据和该油罐区最近的一条报警记录，并加载在flash图形界面中；

2)用户操作油罐图形上的报警开关时，系统将报警开关的状态写入数据库中；

所述历史数据分析查询模块，其实施过程如下：

1)系统自动获取用户管理权限内的油罐区并在页面左侧树结构中显示油罐区及其油罐，用户请求某油罐的历史数据时，系统默认从数据库中获取该油罐最近一天的历史数据，并以表格形式加载在页面中；

2)用户设置查询时间范围发送请求时，系统以时间范围为参数请求数据库中的历史数据，数据库检索该油罐在设定时间范围内的历史记录并返回；

3)系统得到数据库返回的记录，在曲线绘制界面中加载历史数据，形成液位和温度曲线；

所述日志记录模块，其实施过程如下：

1)用户在系统操作界面中进行请求时，系统自动将该操作存入数据库的用户操作日志表中；

2)请求用户操作日志时，系统从数据库中获取用户操作日志记录并加载显示在页面中；

3)系统接收并解析DTU无线传输模块上传的自检数据包，将解析处理后的各种自检信息以及自检异常报警存入数据库；

4)请求系统自检日志时，系统从数据库中获取自检日志记录并加载显示在页面中；

5)请求系统自检异常报警记录时，系统向数据库请求自检异常报警记录，数据库检索符合条件的记录并返回，系统加载记录显示在页面中；

6)系统管理员或系统维护员修改系统参数和基础数据时，系统自动记录所做修改，并存入系统维护日志表中；

7)请求系统维护日志时，系统从数据库中获取符合条件的维护日志记录加载显示在页面中；

所述用户管理模块，其实施过程如下：

1)用户请求系统用户信息时，系统从数据库中获取用户信息记录并加载显示在页面中；

2)有权限的用户请求增加或修改用户信息时，系统提供增加或修改用户信息的界面，用户输入用户信息并提交操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或修改的用户信息存入数据库中；

3)有权限的用户请求删除某用户时，系统提供确认删除对话框，用户确认后系统将对应信息从数据库中删除；

所述角色管理模块，其实施过程如下：

1)系统管理员请求系统角色信息时，系统从数据库中获取角色信息记录并加载显示在页面中；

2)系统管理员请求增加或修改角色信息时，系统提供增加或修改角色信息的界面，系统管理员输入角色信息并从系统功能列表中选择该角色具有的功能权限，提交增加或修改操作时，系统将通过前台验证和后台验证的增加或修改的角色信息存入数据库中。

2.根据权利要求1所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：所述短信猫模块的组件包含一个模块机身、一个电源适配器、一条连接WEB系统服务器的串口线和一条发送信号的天线，所述模块机身中插入一张中国移动的SIM卡，该SIM卡为不欠费状态。

3.根据权利要求1所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：所述DTU无线传输模块的组件包含一个模块机身、一个接线端子和一条发送无线数据的天线，所述模块机身中插入一张中国移动的SIM卡，并保证该SIM卡不欠费，将所述WEB系统服务器的IP地址和接收数据的端口号记录在所述模块机身中。

4.根据权利要求1所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：所述油罐区无线传感器监测网络为433MHz无线传感器网络。

5.根据权利要求1所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：所述油脂储藏远程监管系统软件运行在Windows Server 2008R2企业版操作系统上，所述数据库管理系统软件为MySQL5.0，WEB服务器为Tomcat6.0，使用JAVA语言和SSH框架开发。

6.根据权利要求5所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：每台客户端计算机必须安装有IE8及以上版本的浏览器。

7.根据权利要求1所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：所述油脂储藏远程监管系统的软件架构为四层结构：表示层、业务逻辑层、数据持久层、实体层；

其中所述实体层包括油罐区信息实体、采集数据实体、报警记录实体、用户操作日志实体、系统自检日志实体、自检异常报警记录实体、系统维护日志实体、系统参数实体、用户实体、角色实体、功能权限实体；

所述数据持久层为业务逻辑层操作数据库提供支持；

所述业务逻辑层包括如下业务服务：数据收发及处理服务、账户验证服务、实时监管服务、历史数据查询服务、报警管理服务、日志记录服务、油罐区管理服务、系统参数设置服务、用户管理服务和角色管理服务；所述表示层与用户交互信息，表示层负责传送请求和接收响应，并通过Struts将请求委派给对应的业务服务处理。

8.根据权利要求7所述一种基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统，其特征在于：根据用户角色的不同，将所述油脂储藏远程监管系统中的用户按照不同的WEB界面访问权限以及功能使用权限划分为以下五种：系统管理员、系统维护员、省分公司管理员、市直属库管理员、代储库管理员。

9.一种采用如权利要求1至8任一项所述的基于无线传感器网络的油脂储藏远程监管系统进行油罐区的油罐储油液位变化实时监测和报警的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)数据初始化

将统计的油罐区基本信息导入所述油脂储藏远程监管系统的数据库管理系统软件中，建立基础数据；

(2)系统上线

所述油脂储藏远程监管系统软件启动运行，各油罐区无线传感器监测网络和DTU无线传输模块上电运行；

(3)轮询各油罐区

所述油脂储藏远程监管系统软件记录已经连接的DTU无线传输模块和对应的油罐区信息，并按设定的轮询时间间隔向各个已连接的油罐区发送轮询命令；

(4)数据接收及解析

所述油脂储藏远程监管系统软件中的数据收发及处理模块将所述DTU无线传输模块传来的数据包进行解析、处理、存储，并显示在所述油罐区实时监管模块中，用户可登录系统进入油罐区实时监管界面查看实时数据；

(5)数据处理

数据收发及处理模块使用数据处理算法判断解析后的液位变化是否超过阈值，若没有超过阈值则回到步骤(4)；若超过阈值则执行步骤(6)；

判断液位变化是否超过阈值的数据处理算法描述如下：

若当前液位-该油罐的警戒液位>液位变化阈值

产生报警记录，报警类型为液位升高；

否则若该油罐的警戒液位-当前液位>液位变化阈值

产生报警记录，报警类型为液位降低；

其中，该油罐的警戒液位为打开该油罐的报警开关时的液位值；

(6)产生报警记录

根据步骤(5)液位变化判断的结果自动生成相应类型的报警记录，通过权限控制模块获取可接收该条报警记录的用户列表及其手机号码，将该条报警记录存入数据库中；

(7)发送报警短信

所述油脂储藏远程监管系统软件定时查找数据库中未被发送的报警记录，调用短信猫模块的接口函数将所有未被发送的报警记录依次发送给相应权限的用户。