CN111966020A - 一种智能用水机组远程监视与诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能用水机组远程监视与诊断系统，基于TCP/IP协议传输，建立IP局域网，并为机组设备分配IP内网地址，建立监控中心局域网，部署计算机；其中，待监控的机组为主机，网络模块为从机，所述主机发送信息，所述从机接收到有效信息后回复，若为无效信息则不回复；用户通过程序发送请求，对方就会传来byte类型的数据；基于TCP/IP通讯协议设计，在主要管网的入口处增加智能水表，然后将智能水表连接接入服务主机，形成组网方案，实现各个智能水表的网络互联通讯。并采用程序实时解析数据的方法，实时水表数据的实时写入数据库和实时展示数据，并当异常时系统自动提醒，减少了数据信息少，准确性差的因素，达到智能检测和报警的目的。

Description

一种智能用水机组远程监视与诊断系统

技术领域

本发明涉及远程监控领域，尤其涉及一种智能用水机组远程监视与诊断系统。

背景技术

随着社会的进步和科技的发展，供水远程监控与故障报警系统领域实现了长足的发展，企业通过建立自动化供水远程监控与故障报警系统，对水资源合理配置、节能考核、泄露故障诊断、降低职工劳动力强度、高效管理等方面均具有重要价值。由于技术局限、环境复杂等原因，很多企业的供水远程监控存在不足。以前的用水管理主要途径是电话通知，通过人工查看水泵房的数据信息，依靠工作人员的观测与经验来判断系统的正常与否，故以前的供水系统具有收集信息量少、数据实时性差、效率低、误差大等缺点。本企业供水远程监控与故障报警系统，实现了数据采集、无限传输、在线监听和分析、短信报警、可视化界面及故障报警等功能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种智能用水机组远程监视与诊断系统，通过各系统间的数据自动传输与实时处理反馈，实现集数据采集、数据解析、数据传输、数据展示、异常报警为一体。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种智能用水机组远程监视与诊断系统，包括以下步骤：

1)组网及软件通信协议：系统基于TCP/IP协议传输，建立IP局域网，并为机组设备分配IP内网地址，建立监控中心局域网，部署计算机；其中，待监控的机组为主机，网络模块为从机，所述主机发送信息，所述从机接收到有效信息后回复，若为无效信息则不回复；用户通过程序发送请求，对方就会传来byte类型的数据；

2)数据的解析：根据所述主机传回来的数据信息，在.net程序下对数据进行解析读数，解析后的数据会存到数据库中，方便后续提取；

3)软件监视功能实现：通过软件后台根据捕获的数据，对所述数据库的数据一一进行处理；

4)软件诊断功能实现：通过提起的数据与某一范围进行比较，判断出远超于这个范围的用水量，会自动开启企业微信消息报警作业，异常的消息就会推送到手机微信上。

进一步，所述步骤1)中，通信设置参数为，通讯格式为采用485通信方式；波特率：4800bps。

进一步，所述步骤1)中，一个字节包括：1位起始位、8个数据位、1个停止位；一帧信息包括：10个字节。

进一步，所述步骤3)中，用户通过需求，发送请求，后台返回满足前台请求的要求的数据在所述表格中显示，若超过设定的范围，就会出现相应的判断。

进一步，所述待监控的机组分别为：水闸或热水机。

进一步，当所述监控的机组为水闸时，利用java后台语言处理sql语句，将数据提取出来，在网页上若以表格显示，将时间和地点作为条件去划分和展示不同的数据，并显示是否异常，若以折线图的形式表示，需要导入图形插件，调用现有的函数，可以直观的将数据以点的形式展示出来；两种展示方法都非常直观的显示出水闸数据是否异样的情况；

在java程序中用算法判断时，实际获取的数据远远超过了程序中规定的正常范围时，数据库中的作业规定每天作业执行的时间和次数，来实时的检测数据是否异常，若用水量异常，在企业微信中推送用水异常报警，仍需人为的去水闸检查具体异常情况；

当所述监控的机组为热水机时，软件后台根据捕获的水箱温度数据在jsp页面上动态生成三个机组的运行参数的数据表，用户可自己选择查看日期，在jsp页面利用JFreeChart库绘制机组水温曲线图；提供点击曲线图节点查看详细水温的功能，当监控的水箱温度超过阈值后系统自动向企业微信群发送警告消息。

进一步，当所述监控的机组为水闸时，将水表返回的数据在程序中进行解析，把时间、地点、用水量的数据存储到所述数据库中；

当所述监控的机组为热水机时，现场监控程序对下级实现设备数据传感器采集、监控，与上级进行传输通讯；箱缺水，故障报警，除霜，出水温度，水箱温度，排气温度，膨胀阀开度，盘管温度数据信息保存到帧数据中借助软件通讯协议发送到监控中心，保存到所述数据库中。

本发明的有益效果为：基于TCP/IP通讯协议设计，在主要管网的入口处增加智能水表，然后将智能水表连接接入服务主机，形成组网方案，实现各个智能水表的网络互联通讯。并采用程序实时解析数据的方法，实时水表数据的实时写入数据库和实时展示数据，并当异常时系统自动提醒，减少了数据信息少，准确性差的因素，达到智能检测和报警的目的。

附图说明

图1为实施例一用水管理系统的体系流程示意图；

图2为实施例一数据采集信息流程图；

图3为实施例一手机微信端报表曲线图显示图；

图4为实施例二智能监控系统的系统流程示意图；

图5为实施例二数据采集程序的功能设定示意图；

图6为实施例二热水机组水箱实时温度示意图；

图7为实施例二热水机组水箱温度曲线图。

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，下面结合附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种智能用水机组远程监视与诊断系统，包括以下步骤：

1)组网及软件通信协议：系统基于TCP/IP协议传输，建立IP局域网，并为机组设备分配IP内网地址，建立监控中心局域网，部署计算机；其中，待监控的机组为主机，网络模块为从机，所述主机发送信息，所述从机接收到有效信息后回复，若为无效信息则不回复；用户通过程序发送请求，对方就会传来byte类型的数据；

2)数据的解析：根据所述主机传回来的数据信息，在.net程序下对数据进行解析读数，解析后的数据会存到数据库中，方便后续提取；

3)软件监视功能实现：通过软件后台根据捕获的数据，对所述数据库的数据一一进行处理；

4)软件诊断功能实现：通过提起的数据与某一范围进行比较，判断出远超于这个范围的用水量，会自动开启企业微信消息报警作业，异常的消息就会推送到手机微信上。

所述步骤1)中，通信设置参数为，通讯格式为采用485通信方式；波特率：4800bps。

所述步骤1)中，一个字节包括：1位起始位、8个数据位、1个停止位；一帧信息包括：10个字节。

所述步骤3)中，用户通过需求，发送请求，后台返回满足前台请求的要求的数据在所述表格中显示，若超过设定的范围，就会出现相应的判断。

其中，后台是指数据库及后端服务程序。

前端是指web端网页形式的查询报表。

当所述监控的机组为水闸时，利用java后台语言处理sql语句，将数据提取出来，在网页上若以表格显示，将时间和地点作为条件去划分和展示不同的数据，并显示是否异常，若以折线图的形式表示，需要导入图形插件，调用现有的函数，可以直观的将数据以点的形式展示出来；两种展示方法都非常直观的显示出水闸数据是否异样的情况；

在java程序中用算法判断时，实际获取的数据远远超过了程序中规定的正常范围时，数据库中的作业规定每天作业执行的时间和次数，来实时的检测数据是否异常，若用水量异常，在企业微信中推送用水异常报警，仍需人为的去水闸检查具体异常情况；

当所述监控的机组为热水机时，软件后台根据捕获的水箱温度数据在jsp页面上动态生成三个机组的运行参数的数据表，用户可自己选择查看日期，在jsp页面利用JFreeChart库绘制机组水温曲线图；提供点击曲线图节点查看详细水温的功能，当监控的水箱温度超过阈值后系统自动向企业微信群发送警告消息。

当所述监控的机组为水闸时，将水表返回的数据在程序中进行解析，把时间、地点、用水量的数据存储到所述数据库中；

当所述监控的机组为热水机时，现场监控程序对下级实现设备数据传感器采集、监控，与上级进行传输通讯；箱缺水，故障报警，除霜，出水温度，水箱温度，排气温度，膨胀阀开度，盘管温度数据信息保存到帧数据中借助软件通讯协议发送到监控中心，保存到所述数据库中。

在数据库实现的一个作业，主要功能就是定时计算用水量，然后将当前计算的用水量和系统设备的阈值比较，如果超过阈值则向自动发送消息服务程序的数据库表中插入记录，自动发送消息服务就会将该报警消息推送到收集微信上。

实施例一：

当该系统用于水管理时

水表的数据信息采集

如图1，电脑通过串口连接到水表，相应的.net程序向水表发送正确的指令(取决于具体的水表品牌)，水表对指令进行响应，返回byte类型的数据。指令的发送实时控制，30s左右发送一个指令，所得到的数据集丰富。

目前，水表主要分为脉冲式水表和直读式水表两大类。其中，直读式水表包括RS485光电直读水表，其工作原理是：当水表供电后，安装在每一个计数器字轮盘一侧的发光元件发光，光线透过字轮上的透光槽照射到字轮盘另一侧的光敏元件上，光敏元件获取相应的电位信号，由于光敏元件从0～9字轮上的透光槽获取的电位不同，按此进行编码，由与光敏元件相连的编码引脚将编码信号传给WM485-3200微处理器，获取具体读数，最后通过485总线将读数上传至水表抄表系统。

脉冲式水表包括霍尔脉冲水表，其原理为：在读数指针计数盘上安装有磁性指针，然后将霍尔传感器固定在计数转盘附近，当转盘磁针每转一圈，就会经过霍尔传感器一次，对应产生一次电位差，形成一个计量脉冲。因此，将霍尔元件的信号端与抄表终端连接，即可采集其脉冲量具体数值，再通过预设置的计量单位，换算成用水量即可。程序解析水表数据并存储

将水表返回的数据在程序中进行解析，把时间、地点、用水量这些重要的数据必须存储到数据库中，数据采集如下表所示。

后端数据采集程序负责接收数据并将数据按照通信协议解析成有意义的数字信息保存到数据库中。

软件监视功能实现

利用java后台语言处理sql语句，将数据提取出来，在网页上若以表格显示，如图2所示，将时间和地点作为条件去划分和展示不同的数据，并显示是否异常，若以折线图的形式表示，如图3所示，需要导入图形插件，调用现有的函数，可以直观的将数据以点的形式展示出来。两种展示方法都非常直观的显示出水闸数据是否异样的情况。

软件诊断功能实现

当从数据库提取的数据，在java程序中用算法判断时，实际获取的数据远远超过了程序中规定的正常范围时，数据库中的作业规定每天作业执行的时间和次数，来实时的检测数据是否异常，若用水量异常，在企业微信中推送用水异常报警，仍需人为的去水闸检查具体异常情况。

采用VB.Net语言接受串口发送的数据，并根据通信协议解析成有意义的数字信息存储。

在数据库中通过作业实现定时提醒功能。即通过定时查询数据库数据，根据数据是否中断，数据是否异常等情况将结果存储到消息自动发送表中，等待消息自动发送服务将提醒信息发送出去。

在企业微信中实现的将水表的用量信息展示出来的报表。

收到提醒后，相应责任人处理问题，人为操作。

用JAVA语言实现的web端数据按照图表的形式展示的功能。

实施例二

基于TCP/IP通讯协议设计各机组设备和主机的组网方案，实现网络互联通讯。再利用网络，现场读取热水机组的热敏感应器的数据进行编码解码后传输到终端软件，根据用户需求以一种友好的交互方式如表格、曲线图的形式在手机微信端报表集中再现，遇到异常情况系统自动将异常信息推送通知相关负责人。

热水机组远程监控系统采用已经十分成熟的客户/服务器模式，其总体结构分为控制器、服务器、客户端，如附图4所示：

数据采集程序的功能设定

工作人员可以在客户端设置新旧热水机数据采集的时间间隔为60秒，选择串口com1，选择运行模式为制热水，设置温度45摄氏度。启动程序开始数据采集。运行过程中热水机组监控系统属于二十四小时常开状态。

效果图如附图5所示

热水机组数据采集

热水机组的数据传感器采集水箱温度信息，缺水信息等发送到企业服务器上存储。

软件监视诊断功能实现

软件后台根据捕获的水箱温度数据在jsp页面上动态生成三个机组的运行参数的数据表，用户可自己选择查看日期，效果图如附图6所示。在jsp页面利用JFreeChart库绘制机组水温曲线图。提供点击曲线图节点查看详细水温的功能。效果图如附图7所示。当监控的水箱温度超过阈值后系统自动向企业微信群发送警告消息。

软件实现是对采集的实时数据进行一系列处理，达到用户想要的交互形式。主要业务包括终端监视，警告服务。终端界面功能包括：查看监控对象的实时状态、运行参数。可根据用户选择时间查询以往的热水机组参数信息。绘制各个机组当天的水箱温度曲线图，以一种比数字数据更加直观地方式呈现，具有良好的用户体验。警告程序：后台根据设置的警告阈值对所有热水机对象进行警告判断，出现异常情况自动将相关消息发送到企业微信群组。未被及时处理异常情况，会定时推送警告通知。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)组网及软件通信协议：系统基于TCP/IP协议传输，建立IP局域网，并为机组设备分配IP内网地址，建立监控中心局域网，部署计算机；其中，待监控的机组为主机，网络模块为从机，所述主机发送信息，所述从机接收到有效信息后回复，若为无效信息则不回复；用户通过程序发送请求，对方就会传来byte类型的数据；

2)数据的解析：根据所述主机传回来的数据信息，在.net程序下对数据进行解析读数，解析后的数据会存到数据库中，方便后续提取；

3)软件监视功能实现：通过软件后台根据捕获的数据，对所述数据库的数据一一进行处理；

4)软件诊断功能实现：通过提起的数据与某一范围进行比较，判断出远超于这个范围的用水量，会自动开启企业微信消息报警作业，异常的消息就会推送到手机微信上。

2.根据权利要求1所述的一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于：所述步骤1)中，通信设置参数为，通讯格式为采用485通信方式；波特率：4800bps。

3.根据权利要求2所述的一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于：所述步骤1)中，一个字节包括：1位起始位、8个数据位、1个停止位；一帧信息包括：10个字节。

4.根据权利要求3所述的一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于：所述步骤3)中，用户通过需求，发送请求，后台返回满足前台请求的要求的数据在所述表格中显示，若超过设定的范围，就会出现相应的判断。

5.根据权利要求4所述的一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于：所述待监控的机组分别为：水闸或热水机。

6.根据权利要求5所述的一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于：

当所述监控的机组为水闸时，利用java后台语言处理sql语句，将数据提取出来，在网页上若以表格显示，将时间和地点作为条件去划分和展示不同的数据，并显示是否异常，若以折线图的形式表示，需要导入图形插件，调用现有的函数，可以直观的将数据以点的形式展示出来；两种展示方法都非常直观的显示出水闸数据是否异样的情况；

在java程序中用算法判断时，实际获取的数据远远超过了程序中规定的正常范围时，数据库中的作业规定每天作业执行的时间和次数，来实时的检测数据是否异常，若用水量异常，在企业微信中推送用水异常报警，仍需人为的去水闸检查具体异常情况；

当所述监控的机组为热水机时，软件后台根据捕获的水箱温度数据在jsp页面上动态生成三个机组的运行参数的数据表，用户可自己选择查看日期，在jsp页面利用JFreeChart库绘制机组水温曲线图；提供点击曲线图节点查看详细水温的功能，当监控的水箱温度超过阈值后系统自动向企业微信群发送警告消息。

7.根据权利要求6所述的一种智能用水机组远程监视与诊断系统，其特征在于：

当所述监控的机组为水闸时，将水表返回的数据在程序中进行解析，把时间、地点、用水量的数据存储到所述数据库中；

当所述监控的机组为热水机时，现场监控程序对下级实现设备数据传感器采集、监控，与上级进行传输通讯；箱缺水，故障报警，除霜，出水温度，水箱温度，排气温度，膨胀阀开度，盘管温度数据信息保存到帧数据中借助软件通讯协议发送到监控中心，保存到所述数据库中。

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