CN109889591A - 水资源测流设备数据读取无线上报系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水资源测流设备监测数据无线上报系统，包括测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统和数据接收中心，其中：测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统和数据接收中心之间通过通信网络连接；所述测流设备终端用于采集水体数据，并将该数据以及终端自身运行状态发送给监测数据采集上报终端；监测数据采集上报终端用于采集多个测流设备终端的监测数据，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收中心；数据接收中心用于接收各个监测数据采集上报终端发来的监测数据，并将所述监测数据局保存在数据库系统中；数据库系统用于存储监测数据。通过本发明，能够实现对水资源监测数据的定时、实时采集、收集和传输，能够有效筛除异常数据，采集数据准确、高效。

Description

水资源测流设备数据读取无线上报系统

技术领域

本发明涉及水资源监控测量领域，更具体地说，涉及一种水资源测流设备数据读取无线上报系统。

背景技术

随着我国水资源管理的完善及信息化的快速发展，水资源远程监控技术得到了快速推广和应用，为水资源的精确计量提供了良好的基础。但水资源测流系统的数据采集过程中会遇到如下问题：1、设备接口和协议种类繁多造成采集设备无法接入的问题。2、测流设备受到外部磁场干扰、电极腐蚀、液体中杂质和汽泡等原因容易造成数据的异常。3、对于已经建好整套流量监测的单位流量数据无法传送至上级监测平台的问题。4、对于监测数据采集上报终端的程序需要远程升级的问题。为此，本发明提供了一种水资源测流设备监测数据无线上报系统，解决了多类型流量传感器、程序远程升级、和数据库的数据抓取再转发、异常值进行检测与实时校正等问题能够保证数据的精确性、可靠性。

发明内容

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种水资源测流设备监测数据无线上报系统，包括测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统和数据接收中心，其中：测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统和数据接收中心之间通过通信网络连接；所述测流设备终端用于采集水体数据，并将该数据以及终端自身运行状态发送给监测数据采集上报终端；监测数据采集上报终端用于采集多个测流设备终端的监测数据，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收中心；数据接收中心用于接收各个监测数据采集上报终端发来的监测数据，并将所述监测数据保存在数据库系统中；数据库系统用于存储监测数据。

所述的系统，其中：数据库系统存储有：监测数据、监测数据采集上报终端的物理地址和网络地址、测流设备终端的物理地址和网络地址、监测数据采集上报终端与测流设备终端的关系表、测流设备终端流量数据阈值范围数据、测流设备终端类型数据、监测数据采集上报终端数据采集软件。

所述的系统，其中：监测数据采集上报终端包括流量数据采集模块、GPRS通信模块、充电电源单元、防雷单元、蓄电池单元。

所述的系统，其中：数据接收中心还用于对监测数据采集上报终端进行软件版本升级。

所述的系统，其中：数据接收中心在第一数据接收周期接收某一个监测数据采集上报终端发来的监测数据，判断该监测数据是否包括属于该上报终端的所有测流设备终端的监测数据，如果是，则判定无需对该上报终端进行软件升级。

所述的系统，其中：如果否，即未包括某测流设备终端的监测数据，则在随后的预定次数的接收周期接收该监测数据采集上报终端发来的监测数据并判断该监测数据是否包括所属于该上报终端的所有测流设备终端的监测数据，如果是，则判定无需对该上报终端进行软件协议版本升级，如果否，继续判定是否需要对该监测数据采集上报终端进行软件升级。

所述的系统，其中：继续判定是否需要对该监测数据采集上报终端进行软件升级包括：查询数据库系统是否存储有上述未包括的某测流设备终端的监测数据，如果有，则判定无需升级而是该测流设备终端出现故障，发出该未包括的测流设备终端发生故障的报警信号；如果没有，则判定需要对该监测数据采集上报终端进行软件升级。

所述的系统，其中：继续判定是否需要对该监测数据采集上报终端进行软件升级包括：在数据库系统查询该未包括的某测流设备终端的网络地址，向该地址发送网络测试数据，如收到响应信号，则判定需要对该监测数据采集上报终端进行软件升级，如未收到，则判定无需升级而是该测流设备终端出现故障，发出该未包括的测流设备终端发生故障的报警信号。

所述的系统，其中：监测数据采集上报终端软件升级方式如下：在数据库系统中检测未包括的测流设备终端的类型数据，根据该数据在数据库系统中查询是否存储有相应的监测数据采集上报终端数据采集软件，如果有相关的软件，则远程将该软件传输给需要软件升级的监测数据采集上报终端，监测数据采集上报终端进行在线软件升级；如果没有相关的软件或者软件升级后仍不能接收到该未包括的测流设备终端监测数据，则根据所述测流设备终端的类型数据在互联网查询相应的监测数据采集上报终端数据采集软件，并对该监测数据采集上报终端进行在线软件升级；如果仍未找到相应软件或升级失败，则发出升级失败报警信号。

所述的系统，其中：在上述软件升级过程中，如果在数据库系统中未找到该测流设备终端的类型数据，则通过以下方式确定升级软件：在数据库系统中查询测流设备终端的物理地址，寻找与该测流设备终端的物理地址距离最接近的前预定个数的测流设备终端，查询其类型数据，以距离最近的测流设备终端的数据类型在数据库系统中查询相应的数据采集软件，并对监测数据采集上报终端进行升级，如果升级成功，则停止升级，如升级未成功则通过距离次接近的测流设备终端的类型在数据库系统中查询相应的数据采集软件，对监测数据采集上报终端进行升级，依次类推，直到软件升级成功为止，如最终未成功，则发出升级失败报警信号。

所述的系统，其中：监测数据采集上报终端在某一接收时间接收到某一个测流设备终端发来的监测数据后，对接收到的监测数据进行数据异常判断：首先查询监测数据采集上报终端的存储单元中存储的测流设备终端流量数据阈值范围数据并进行比较，如果测流设备终端的流量数据在预先存储的阈值范围内，则判断该流量数据为正常数据，将该数据存储于存储单元中，如果超出该阈值范围，则再次采集测流设备终端的监测数据，并判断是否在上述阈值范围内，如果测流设备终端的流量数据不在预先存储的阈值范围内，则重复上述采集判断步骤，如果连续三次均超出阈值范围，则判定采集到的监测数据为异常数据，记录该异常数据但不作上报数据接收中心的处理。

所述的系统，其中：在下一个采集周期，监测数据采集上报终端采集上述测流设备终端的监测数据，并按上所述方式进行数据异常判断，如果连续三次判断为异常数据，则发出测流设备终端设备故障报警信号。

所述的系统，其中：数据接收中心用于对测流设备终端和/或监测数据采集上报终端的数据采集任务进行配置，配置内容具体为：新建数据采集任务、修改数据采集任务、删除数据采集任务。

所述的系统，其中：所述系统还包括

测流分中心，所述测流分中心通过通信网络与监测数据采集上报终端连接。

所述的系统，其中：所述测流分中心包括测流设施、数据采集上传设备、数据接收处理中心和采集数据库。

所述的系统，其中：所述测流设施用于采集水体流速、累计流量数据，并将该数据以及终端自身运行状态实时或周期性的发送给数据采集上传设备；数据采集上传设备采集多个测流设施的监测数据，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收处理中心；数据接收处理中心接收各个监测数据采集上报终端发来的监测数据，并将所述监测数据保存在采集数据库中。

所述的系统，其中：监测数据采集上报终端通过网通讯接口连接测流分中心中的采集数据库，抓取采集数据库中的监测数据，并将监测数据发送到数据接收中心。

所述的系统，其中：监测数据采集上报终端抓取数据库数据按如下方式完成:在监测数据采集上报终端配置连接采集数据库的IP或服务器名称、数据库名称、登录用户名及密码、采集数据相关表后,建立与测流分中心的连接通道，定时或在数据接收中心的指令下抓取采集数据库数据；

所述的系统，其中：监测数据采集上报终端抓取数据库数据按如下方式完成:在数据库所在的服务器上设置一个中间转换单元，中间转换单元与监测数据采集上报终端连接，同时中间转换单元与采集数据库连接，在监测数据采集上报终端抓取监测数据时，中间转换单元访问采集数据库的相关数据，然后进行编码转换，再发送给监测数据采集上报终端。

附图说明

图1为水资源测流设备数据读取无线上报系统实施方式1示意图；

图2为水资源测流设备数据读取无线上报系统实施方式2示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方式进行说明。

如图1所示，水资源测流设备监测数据无线上报系统包括测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统、数据接收中心。测流设备终端与监测数据采集上报终端之间、数据库系统与数据接收中心之间、监测数据采集上报终端与数据接收中心之间通过通信网络连接，所述通信网络可以是有线网络或无线网络，测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统、数据接收中心都具有通信单元，用于实现相互通信。所述测流设备终端用于采集水体流速、累计流量等数据，并将该数据以及终端自身运行状态实时或周期性的发送给监测数据采集上报终端；监测数据采集上报终端采集多个测流设备终端的监测数据，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收中心，监测数据采集上报终端包括存储单元，用于存储采集到的监测数据；数据接收中心接收各个监测数据采集上报终端发来的监测数据，并将所述监测数据保存在数据库系统中，数据接收中心在接收数据时对数据进行CRC校验；数据库系统存储有：监测数据、监测数据采集上报终端的物理地址(经纬度地址)和网络地址(IP地址、MAC地址等)、测流设备终端的物理地址(经纬度地址)和网络地址(IP地址、MAC地址等)、监测数据采集上报终端与测流设备终端的关系表(即测流设备终端向哪台监测数据采集上报终端发送数据的对照表)、测流设备终端流量数据阈值范围数据、测流设备终端类型数据(设备厂商、接口类型、协议类型等)、监测数据采集上报终端数据采集软件。

所述测流设备终端包括流量测量传感器。所述监测数据采集上报终端包括流量数据采集模块、GPRS通信模块、充电电源单元、防雷单元、蓄电池单元等。所述监测数据采集上报终端采集流量传感器流量信息，通过无线通讯单元(GPRS通信模块)将流量信息发送到数据接收中心；本系统由以下特点：1、多种通讯接口支持：监测数据采集上报终端支持接入不同通讯接口类型的测流设备；2、软件远程更新：实现采集终端可以接入目前所有类型的远传测流设备，针对不同的通讯协议可以通过数据中心远程下载更新。3、数据抓取:本系统采用嵌入式系统开发，本系统监测数据采集上报终端也可直接连接数据库系统进行数据抓取，然后把抓取到的数据发送到数据接收中心。4、异常数据校正：本系统还可通过正常时刻的数据对比，对采集到的数据出现突发性的奇异值进行分析和判断，当有奇异值时分析数据是否是突发性假值的还是真实的数值，如果是突发性假值的奇异值系统会自动校正异常数据。

所述的监测数据包括流速、累计流量、设备运行状态等信息。

所述的测流设备终端包括超声波水表和流量计、电磁式水表和流量计、涡街流量计、各种远传机械水表、明渠流量计等各式具有远传功能的液体测流设备(流量测量传感器)。

所述的通讯网络包括固定IP专网、移动互联网。

所述的数据接收中心包括监测数据接收计算机、网络设备、显示设备。

所述监测数据采集上报终端支持接入不同通讯接口类型的测流设备终端，包括脉冲信号、RS-485、M-bus接口类型的测流设备终端。

本系统通过如下方式判断是否需要对监测数据采集上报终端进行软件协议版本升级，数据接收中心在第一数据接收周期接收某一个监测数据采集上报终端发来的监测数据，判断该监测数据是否包括所属于该上报终端的所有测流设备终端的监测数据，如果是，则判定无需对该上报终端进行软件协议版本升级，如果否，即未包括某测流设备终端的监测数据，则在随后的预定次数的接收周期接收该监测数据采集上报终端发来的监测数据并判断该监测数据是否包括属于该上报终端的所有测流设备终端的监测数据，如果是，则判定无需对该上报终端进行软件协议版本升级，如果否，可通过以下两种方式判定是否需要对该监测数据采集上报终端进行软件协议版本升级；方法1，查询数据库系统是否存储有上述未包括的某测流设备终端的监测数据，如果有，则判定无需升级而是该测流设备终端出现故障，同时发出该未包括的测流设备终端发生故障的报警信号；如果没有，则判定需要对该监测数据采集上报终端进行软件协议版本升级；方法2，在数据库系统查询该未包括的某测流设备终端的网络地址，向该地址发送网络测试数据(如通过Ping的方式)，如收到响应信号，则判定需要对该监测数据采集上报终端进行软件协议版本升级，如未收到，则判定无需升级而是该测流设备终端出现故障，同时发出该未包括的测流设备终端发生故障的报警信号。

监测数据采集上报终端软件升级方式如下：在数据库系统中检测未包括的测流设备终端的类型数据，通过类型数据中的设备厂商、接口类型、协议类型等在数据库系统中查询是否存储有相应的监测数据采集上报终端数据采集软件，如果有相关的软件，则远程将该软件传输给需要软件升级的监测数据采集上报终端，监测数据采集上报终端进行在线软件升级；如果没有相关的软件或者软件升级后仍不能接收到该未包括的测流设备终端监测数据，则根据所述测流设备终端的类型数据在互联网查询相应的监测数据采集上报终端数据采集软件，并对该监测数据采集上报终端进行在线软件升级；如果仍未找到相应软件或升级失败，则发出软件升级失败报警信号。

更进一步的，在上述软件升级过程中，如果在数据库系统中未找到该测流设备终端的类型数据，则通过以下方式确定升级软件：在数据库系统中查询测流设备终端的物理地址(经纬度地址)，寻找与该测流设备终端的物理地址距离最接近的前预定个数(如5个)的测流设备终端，查询其类型数据，以距离最近的测流设备终端的数据类型在数据库系统中查询相应的数据采集软件，并对监测数据采集上报终端进行软件升级，如果升级成功，则停止升级，如升级未成功则通过距离次接近的测流设备终端的类型在数据库系统中查询相应的数据采集软件，对监测数据采集上报终端进行升级，依次类推，直到软件升级成功为止，如最终未成功，则发出升级失败报警信号。

监测数据采集上报终端在某一时间X接收到某个测流设备终端发来的监测数据后，需要对接收到的监测数据进行数据异常判断：首先根据监测数据采集上报终端的存储单元中预先存储的测流设备终端流量数据阈值范围(所述阈值范围可为[0,M]，M大于零)数据与接收到的监测数据中的该测流设备终端的流量数据进行比较，如果测流设备终端的流量数据在预先存储的阈值范围内，则判断该流量数据为正常数据，将该数据存储于存储单元中，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收中心；如果超出该阈值范围，则再次采集测流设备终端的监测数据，并判断是否在上述阈值范围内，如果在该范围内，则判断该流量数据为正常数据，将该数据存储于存储单元中，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收中心，如果测流设备终端的流量数据未在预先存储的阈值范围内，则重复上述采集判断步骤，如果连续三次均超出阈值范围，则判定采集到的监测数据为异常数据，记录该异常数据但不作上报数据接收中心的处理；在下一个采集周期，采集上述测流设备终端的监测数据，并按上述方式进行数据异常判断，如果连续三次判断为异常数据，则向数据接收中心发出测流设备终端设备故障报警信号。

本发明数据采集任务开始采集的方式可以包括两种，其一，数据采集任务可以是定时设置的，其二，数据采集任务由用户操作触发。其次，可以通过数据接收中心前端对(测流设备终端和/或监测数据采集上报终端)的数据采集任务进行配置，配置内容具体可以为：新建数据采集任务、修改数据采集任务、删除数据采集任务等。当然，数据采集任务的配置方式不限定于上述两种方式。配置时，还可以对数据采集任务的信息进行配置，信息配置包括：配置数据采集任务的任务名、数据采集任务的任务执行时长、数据采集任务的阈值等。

以上对本发明实施方式1进行了描述，进一步的，本发明还提供了实施方式2，如图2所示，水资源测流设备监测数据无线上报系统包括测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统、数据接收中心和测流分中心，除与测流分中心相关的内容以外，该系统中其他组成及其工作过程、工作原理与实施方式1相同。下面主要结合该实施方式2中独有的测流分中心进行描述。

在水资源测流的实际工作场合，一些用水大户(比如自来水公司等用水企业)已经建立了完善的流量监测与采集系统，包括各种测流设施、数据采集上传设备、数据接收处理中心、采集数据库，即形成了一个测流分中心。所述测流设施用于采集水体流速、累计流量等数据，并将该数据以及终端自身运行状态实时或周期性的发送给数据采集上传设备；数据采集上传设备采集多个测流设施的监测数据，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收处理中心；数据接收处理中心接收各个监测数据采集上报终端发来的监测数据，并将所述监测数据局保存在采集数据库中，采集数据库中存储的数据与上述数据库系统中存储的数据相同。

对于测流分中心，如果在该测流分中心布设独立的测流设备终端和独立的监测数据采集上报终端较难实现，因为在这些场合，其内部的管网和监测采集、上报设备已经布设完毕，且多已经埋入地下，再另行布设上述测流设备终端和监测数据采集上报终端需要极大的工作量，且会影响这些用水企业的正常生产经营甚至影响到社会上的广大用水户的用水。因此本发明将监测数据采集上报终端通过网络与测流分中心连接，监测数据采集上报终端可直接抓取测流分中心的数据，所述数据抓取包括从现有测流分中心的数据库抓取需要的数据，并转发到数据接收中心。

在此情况下，监测数据采集上报终端可以通过以太网通讯接口，连接测流分中心中的采集数据库服务器后获取采集数据(监测数据)，然后进行格式转换、编码后发送到数据接收中心。本系统通过如下方式来抓取现有数据库数据。其一:本系统通过在监测数据采集上报终端配置连接采集数据库的IP或服务器名称、数据库名称、登录用户名及密码、采集数据相关表后即可建立与测流分中心的连接通道，定时或在数据接收中心的指令下抓取采集数据库数据；其二：对于结构复杂的数据库，可以在数据库所在的服务器上设置一个中间转换单元，中间转换单元与监测数据采集上报终端连接，同时中间转换单元与采集数据库连接，在监测数据采集上报终端抓取数据时，中间转换单元访问采集数据库的相关数据，然后进行编码转换，再发送给监测数据采集上报终端。由此，监测数据采集上报终端具有可直接抓取现有数据库数据的功能，其所抓取的数据发送给数据接收中心，数据接收中心进行类似于实施方式1中的数据接收和存储等处理。

通过本发明，能够实现对水资源监测数据的定时、实时采集、收集和传输，能够有效筛除异常数据，采集数据准确、高效。

Claims (5)

1.一种水资源测流设备监测数据无线上报系统，包括测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统和数据接收中心，其特征在于：测流设备终端、监测数据采集上报终端、数据库系统和数据接收中心之间通过通信网络连接；所述测流设备终端用于采集水体数据，并将该数据以及终端自身运行状态发送给监测数据采集上报终端；监测数据采集上报终端用于采集多个测流设备终端的监测数据，并将该数据实时或周期性的发送给数据接收中心；数据接收中心用于接收各个监测数据采集上报终端发来的监测数据，并将所述监测数据保存在数据库系统中；数据库系统用于存储监测数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：数据库系统存储有：监测数据、监测数据采集上报终端的物理地址和网络地址、测流设备终端的物理地址和网络地址、监测数据采集上报终端与测流设备终端的关系表、测流设备终端流量数据阈值范围数据、测流设备终端类型数据、监测数据采集上报终端数据采集软件。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：监测数据采集上报终端包括流量数据采集模块、GPRS通信模块、充电电源单元、防雷单元、蓄电池单元。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：数据接收中心还用于对监测数据采集上报终端进行软件版本升级。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：数据接收中心在第一数据接收周期接收某一个监测数据采集上报终端发来的监测数据，判断该监测数据是否包括属于该上报终端的所有测流设备终端的监测数据，如果是，则判定无需对该上报终端进行软件升级。