CN112383598A - 一种多级多源地下水分层监测设备管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下水分层管理技术领域，且公开了一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，包括数据终端，所述数据终端内包括数据存储模块、数据处理模块、数据传输模块和数据获取模块，该多级多源地下水分层监测设备管理方法及系统，使用整个系统对地下水进行监测，开发了浅层地下水分层监测信息管理平台达到地下水分层监测设备整体化、智能化、实时化，实现不同品牌监测设备的统一管理及对一孔多层数据信息的整体展示，尤其是多级别多方式的管理模式，更加方便的对野外示范区的浅层地下水分层监测数据信息的进行全局掌控，解决现有监测体系分散，集成化程度低，远程地下水监测能力不足的劣势，获得了良好的应用效果。

Description

一种多级多源地下水分层监测设备管理系统

技术领域

本发明涉及地下水分层管理技术领域，具体为一种多级多源地下水分层监测设备管理系统。

背景技术

地下水监测是地下水合理开发、水资源管理和生态环境保护的基础工作，随着经济社会发展所面临的水资源短缺、水环境恶化等问题的越发显著，已越来越得到各级政府和社会各界的重视和支持。在我国北方地区以及其它多个城市，地下水都严重影响着当地的社会发展和经济的发展，地下水监测是政府部门对地下水进行有计划的开采、实行可持续利用资源及管理的一项重要的基础性的工作，其监测信息对于工业、农业等很多领域都具有相当重要而深远的影响，所以，建立地下水资源信息管理系统是非常必要的。

目前地下水监测在监测手段上，除极少数监测井安装了自动监测仪器外，大部分还是原始的人工监测，手段落后，自动化程度不高，人为因素太多，水位、水温等数据的准确性和可靠性不但不能得到保证，而且费时费力。数据的传输难以满足实时性的要求，资料的汇总和分析只能采用手工辅助和计算器来进行，这使得工作精力大大的投入到了繁琐的计算和整理之中，这些都远远不能达到现代水利的要求，因此，加快地下水资源管理监测工作的现代化、信息化建设，己是当务之急。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，解决了上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，包括数据终端，数据终端内包括数据存储模块、数据处理模块、数据传输模块和数据获取模块；

数据处理模块包括数据计算模块、数据加工模块和数据解析模块，数据计算模块输入端与数据加工模块输出端点连接，数据加工模块输入端与数据解析模块输出端电连接；

数据存储模块输出端与数据终端输入端之间电连接，数据存储模块输入端与数据处理模块中的数据计算模块输出端电连接，数据处理模块中的数据解析模块输入端与数据传输模块输出端之间电连接，数据传输模块输入端与数据获取模块输出端之间电连接

优选的，所述数据获取模块采用TCP/IP或者UDP协议实现接收地下水自动监测的原始数据，将报文、数据格式、数据内容等不同的地下水监测原始数据转化为统一格式通过SOCKET传输到数据采集模块中。

优选的，所述数据采集模块主要涉及两部分，一部分是装在各个自动监测设备上的数据接入和预处理部分，另一部分是系统平台端的数据接收服务部分，自动监测设备实现与监测井数据的对接，并由内置程序完成对数据的预处理及传送，平台端的数据接收服务根据需要完成对各个节点采集到的数据统一接收，并根据数据情况、系统要求产生接收备忘日志。

优选的，所述数据存储模块存储方式采用多级存储结构、数据多级管理，以满足全国各级用户的使用，具体分为三级：国家级、省级、地市级，各级都部署相应的数据库，并且与各级数据进行同步更新。实现对静态信息(监测井、监测设备、通讯设备信息)的三级(国家级、省级、地市级)物理存储，并实现了数据的三级更新。

优选的，所述数据解析模块具有以下功能：

1)兼容多种来源的数据，野外数据可以采用GSM方式、GPRS方式、北斗卫星及网络方式等通讯技术进行发送，在中心站数据接收端进行了相应的处理，完成数据的多源接收解析；

2)兼容不同厂家不同类型的监测数据，为了扩展系统的应用范围，对于不同格式的野外监测数据，利用插件式服务，对不同的数据格式进行了兼容性处理，使本系统的适应性更广；

3)对数据进行校验判断，实现了一孔多层地下水监测数据的同步接收与解析，对发送过来的数据按照设定的协议格式进行校验，筛查并负责将规范的数据存储到数据库，地下水分层监测远程数据传输装置最大可挂接七个水位探头，所以分层解析设定了最多可以解析到七个层位的数据，对已经写入系统的通讯卡号传过来的数据进行接收解析，其他通讯号码发过来的信息都视为垃圾信息。

优选的，所述数据获取模块包括地下水分层检测设备管理系统，地下水分层监测设备管理系统在利用面向对象思想，首先建立了硬件系统的对象模型，在服务器端实现了远程监测数据的存储、异常信息的报警和数据统计等；同时又建立了数据对象模型，实现了客户端数据的实时浏览、查询和处理：包括系统管理、监测点管理、监测数据管理、报表管理、用户管理等功能模块。每个功能模块下又包括其子功能模块，涉及到站点地图浏览、实时监控、报警查询、数据查询和用户管理方面。

优选的，所述数据传输模块具有以下功能：

1)数据接收状态进行报警：对监测数据(水位、水温、大气压、水质等)的接收状态的实时报警及统计功能，分为一天没收到数据、二天、三天、四天及四天以上没收到数据，时间较短比如1～2天内没收到数据有可能是野外网络信号的问题，3～4天后若还没收到数据则出现红色报警，会提示工作人员去野外查看设备是否受损；

2)电池电量报警，分为通讯设备的电池电量和监测设备的电池电量，在电量消耗的设定的电量等级阈值，分别会以绿色、黄色及红色来提醒用户电量消耗的情况，实现对监测设备、通讯设备电池更换周期的查询统计；

3)水位埋深校正量报警，查看进行重新计算水位埋深校正量时没有计算完成的数据；

4)设备类型的分类：在上述界面中选中左侧数据接收状态的提示后，在右侧会显示出多少台设备进行了报警，分别报警内容是什么，常见的报警信息有：探头露出水面、获取大气压失败、电池电量低信息，选中某类报警信息后会把出现该类报警的设备按厂家进行分类，以便工作人员监测设备时针对不同类型的设备采取不同的工具进行设备检测。

一种多级多源地下水分层监测设备管理方法，包括以下步骤：

第一步：通过数据获取模块对地下水内的数据进行获取；

第二步：将数据获取模块获取到的数据上传至数据传输模块中，同时在数据传输模块中进行分批、分类；

第三步：将数据传输模块中处理好的数据上传至数据解析模块中，通过数据解析模块进行数据通用化，让数据能够具备更高的兼容性；

第四步：将数据解析模块中的数据上传至数据加工模块中进行打包处理并上传，上传后通过数据计算模块进行接收，并使用数据计算模块进行计算处理后上传至数据终端进行保存。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，具备以下有益效果：

1、该多级多源地下水分层监测设备管理方法及系统，使用整个系统对地下水进行监测，开发了浅层地下水分层监测信息管理平台达到地下水分层监测设备整体化、智能化、实时化，实现不同品牌监测设备的统一管理及对一孔多层数据信息的整体展示，尤其是多级别多方式的管理模式，更加方便的对野外示范区的浅层地下水分层监测数据信息的进行全局掌控，解决现有监测体系分散，集成化程度低，远程地下水监测能力不足的劣势，获得了良好的应用效果。

2、该多级多源地下水分层监测设备管理方法及系统，数据解析模块让整个系统具有以下功能：

1)兼容多种来源的数据，野外数据可以采用GSM方式、GPRS方式、北斗卫星及网络方式等通讯技术进行发送，在中心站数据接收端进行了相应的处理，完成数据的多源接收解析；

2)兼容不同厂家不同类型的监测数据，为了扩展系统的应用范围，对于不同格式的野外监测数据，利用插件式服务，对不同的数据格式进行了兼容性处理，使本系统的适应性更广；

3)对数据进行校验判断，实现了一孔多层地下水监测数据的同步接收与解析，对发送过来的数据按照设定的协议格式进行校验，筛查并负责将规范的数据存储到数据库，地下水分层监测远程数据传输装置最大可挂接七个水位探头，所以分层解析设定了最多可以解析到七个层位的数据，对已经写入系统的通讯卡号传过来的数据进行接收解析，其他通讯号码发过来的信息都视为垃圾信息。

3、该多级多源地下水分层监测设备管理方法及系统，通过数据传输模块来运作，数据传输模块使得整个系统能够进行以下功能：

1)数据接收状态进行报警：对监测数据(水位、水温、大气压、水质等)的接收状态的实时报警及统计功能，分为一天没收到数据、二天、三天、四天及四天以上没收到数据，时间较短比如1～2天内没收到数据有可能是野外网络信号的问题，3～4天后若还没收到数据则出现红色报警，会提示工作人员去野外查看设备是否受损；

2)电池电量报警，分为通讯设备的电池电量和监测设备的电池电量，在电量消耗的设定的电量等级阈值，分别会以绿色、黄色及红色来提醒用户电量消耗的情况，实现对监测设备、通讯设备电池更换周期的查询统计；

3)水位埋深校正量报警，查看进行重新计算水位埋深校正量时没有计算完成的数据；

4)设备类型的分类：在上述界面中选中左侧数据接收状态的提示后，在右侧会显示出多少台设备进行了报警，分别报警内容是什么，常见的报警信息有：探头露出水面、获取大气压失败、电池电量低信息，选中某类报警信息后会把出现该类报警的设备按厂家进行分类，以便工作人员监测设备时针对不同类型的设备采取不同的工具进行设备检测。

附图说明

图1为本发明主体框架示意图；

图2为本发明数据处理模块框架示意图；

图3为本发明数据解析模块对通讯号码进行判断的流程图；

图4为本发明数据采集模块的ER关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，包括数据终端，所述数据终端内包括数据存储模块、数据处理模块、数据传输模块和数据获取模块；

数据处理模块包括数据计算模块、数据加工模块和数据解析模块，数据计算模块输入端与数据加工模块输出端点连接，数据加工模块输入端与数据解析模块输出端电连接；

数据存储模块输出端与数据终端输入端之间电连接，数据存储模块输入端与数据处理模块中的数据计算模块输出端电连接，数据处理模块中的数据解析模块输入端与数据传输模块输出端之间电连接，数据传输模块输入端与数据获取模块输出端之间电连接，所述数据获取模块采用TCP/IP或者UDP协议实现接收地下水自动监测的原始数据，将报文、数据格式、数据内容等不同的地下水监测原始数据转化为统一格式通过SOCKET传输到数据采集模块中。

所述数据采集模块主要涉及两部分，一部分是装在各个自动监测设备上的数据接入和预处理部分，另一部分是系统平台端的数据接收服务部分。自动监测设备实现与监测井数据的对接，并由内置程序完成对数据的预处理及传送，平台端的数据接收服务根据需要完成对各个节点采集到的数据统一接收，并根据数据情况、系统要求产生接收备忘日志。

所述数据存储模块存储方式采用多级存储结构、数据多级管理，以满足全国各级用户的使用，具体分为三级：国家级、省级、地市级，各级都部署相应的数据库，并且与各级数据进行同步更新。实现对静态信息(监测井、监测设备、通讯设备信息)的三级(国家级、省级、地市级)物理存储，并实现了数据的三级更新。

所述数据解析模块具有以下功能：

1)兼容多种来源的数据，野外数据可以采用GSM方式、GPRS方式、北斗卫星及网络方式等通讯技术进行发送，在中心站数据接收端进行了相应的处理，完成数据的多源接收解析；

2)兼容不同厂家不同类型的监测数据，为了扩展系统的应用范围，对于不同格式的野外监测数据，利用插件式服务，对不同的数据格式进行了兼容性处理，使本系统的适应性更广；

3)对数据进行校验判断，实现了一孔多层地下水监测数据的同步接收与解析，对发送过来的数据按照设定的协议格式进行校验，筛查并负责将规范的数据存储到数据库，地下水分层监测远程数据传输装置最大可挂接七个水位探头，所以分层解析设定了最多可以解析到七个层位的数据，对已经写入系统的通讯卡号传过来的数据进行接收解析，其他通讯号码发过来的信息都视为垃圾信息。

所述数据获取模块包括地下水分层检测设备管理系统，地下水分层监测设备管理系统在利用面向对象思想，首先建立了硬件系统的对象模型，在服务器端实现了远程监测数据的存储、异常信息的报警和数据统计等；同时又建立了数据对象模型，实现了客户端数据的实时浏览、查询和处理：包括系统管理、监测点管理、监测数据管理、报表管理、用户管理等功能模块。每个功能模块下又包括其子功能模块，涉及到站点地图浏览、实时监控、报警查询、数据查询和用户管理方面。

所述数据传输模块具有以下功能：

1)数据接收状态进行报警：对监测数据(水位、水温、大气压、水质等)的接收状态的实时报警及统计功能，分为一天没收到数据、二天、三天、四天及四天以上没收到数据，时间较短比如1～2天内没收到数据有可能是野外网络信号的问题，3～4天后若还没收到数据则出现红色报警，会提示工作人员去野外查看设备是否受损；

2)电池电量报警，分为通讯设备的电池电量和监测设备的电池电量，在电量消耗的设定的电量等级阈值，分别会以绿色、黄色及红色来提醒用户电量消耗的情况，实现对监测设备、通讯设备电池更换周期的查询统计；

3)水位埋深校正量报警，查看进行重新计算水位埋深校正量时没有计算完成的数据；

4)设备类型的分类：在上述界面中选中左侧数据接收状态的提示后，在右侧会显示出多少台设备进行了报警，分别报警内容是什么，常见的报警信息有：探头露出水面、获取大气压失败、电池电量低信息，选中某类报警信息后会把出现该类报警的设备按厂家进行分类，以便工作人员监测设备时针对不同类型的设备采取不同的工具进行设备检测。

所述数据获取模块包括位于地下水分层中建立的检测管理服务数据库，以及数据字典设计方案并形成数据库文件系统，构建了系统ER图及实体数据表，并且成功解析入库了分层地下水监测井及相关数据。分层监测中多个监测设备对应一个通讯设备的实现方法，在监测设备表中增加字段“监测层位”，使得监测井表与监测设备表间通过统一编号关联起来形成了一对多的关系；监测设备表中增加字段“通讯设备编号”，使得监测设备表与通讯设备表间形成了多对一的关系；综上所述通过在监测设备表中增加“监测层位”、“通讯设备编号”使得监测井、监测设备、通讯设备间形成了一对多对一的关系。为一孔多层的实现提供了数据库方面的保障。在监测设备的添加、修改、浏览界面中均有一属性“监测层位”，选择不同层位可对该层监测设备的信息进行编辑、浏览。

监测井的管理：如图4中的方式进行管理，图4中只包含监测井运行状态功能，此功能下有监测井的运行状态报告(如几天没有收到数据的井有多少个，方便用户实时了解监测井的运行信息)，同时也可以对监测井进行增删改查等操作，也可以对地图进行操作。监测井进行行政分区、水文地质分区及流域分区等多种方式进行描述。监测井的管理在用户编辑界面中增加选项管辖井组，实际使用中若用户选择了管辖井组，则用户只拥有对所选井组范围内的监测井有管辖权，若没选择管辖井组，则用户亦可按行政分区、流域分区、水文分区三种方式对所辖范围内的监测井进行管理。

监测井信息包括：监测井统一编号、监测井孔号、监测井原始编号、监测孔级别、监测孔类型、位置、经度、纬度、地面标高、孔口标高、孔深、安装时的水位埋深、地下水类型(按停含水介质分)、地下水类型(按埋藏条件分)、监测层位编号、监测层位、监测层厚度、顶板埋深、底板埋深、建井时间、是否为大气压监测点、所属水文分区、所属流域分区、所属行政分区。

监测设备信息管理：本模块中包含管理监测设备信息和监测设备分类统计信息两大功能块。监测设备信息就是将监测设备信息通过网格的形式显示在页面中，用户可以对监测设备进行增删改等操作，也可以将信息导出成Excel文件。监测设备分类统计信息就是将监测设备的类别进行统计，供用户进行查看所要的监测设备都有哪些类型。

监测设备信息主要包括：监测类型、监测层位、对应通讯设备编号、探头量程、线缆长度、探头埋深、探头类型、监测频率等。

通讯设备信息管理：本模块包含管理通讯设备信息和通讯设备分类统计信息两大模块，通讯设备信息管理就是将通讯设备信息以网格形式显示出来用户可以清楚查看通讯设备信息，同时也可以对通讯设备进行增删改操作。如果用户愿意也可以将网格内的内容导出成Excel存放本地。通讯设备分类统计信息就是将通讯设备进行分类统计并显示到页面中，供用户查看共有多少种通讯设备、分别是什么。

通讯设备信息包括：显示通讯设备的编号、类型、SIM卡号，无线发送频率、读数频率、当前电池电量、安装时间、维护记录等内容。

一种多级多源地下水分层监测设备管理方法，包括以下步骤：

第一步：通过数据获取模块对地下水内的数据进行获取；

第二步：将数据获取模块获取到的数据上传至数据传输模块中，同时在数据传输模块中进行分批、分类；

第三步：将数据传输模块中处理好的数据上传至数据解析模块中，通过数据解析模块进行数据通用化，让数据能够具备更高的兼容性；

第四步：将数据解析模块中的数据上传至数据加工模块中进行打包处理并上传，上传后通过数据计算模块进行接收，并使用数据计算模块进行计算处理后上传至数据终端进行保存。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，包括数据终端，其特征在于：所述数据终端内包括数据存储模块、数据处理模块、数据传输模块和数据获取模块；

所述数据处理模块包括数据计算模块、数据加工模块和数据解析模块，数据计算模块输入端与数据加工模块输出端点连接，数据加工模块输入端与数据解析模块输出端电连接；

所述数据存储模块输出端与数据终端输入端之间电连接，数据存储模块输入端与数据处理模块中的数据计算模块输出端电连接，数据处理模块中的数据解析模块输入端与数据传输模块输出端之间电连接，数据传输模块输入端与数据获取模块输出端之间电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，其特征在于：所述数据获取模块采用TCP/IP或者UDP协议实现接收地下水自动监测的原始数据，将报文、数据格式、数据内容等不同的地下水监测原始数据转化为统一格式通过SOCKET传输到数据采集模块中。

3.根据权利要求1所述的一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，其特征在于：所述数据采集模块主要涉及两部分，一部分是装在各个自动监测设备上的数据接入和预处理部分，另一部分是系统平台端的数据接收服务部分，自动监测设备实现与监测井数据的对接，并由内置程序完成对数据的预处理及传送，平台端的数据接收服务根据需要完成对各个节点采集到的数据统一接收，并根据数据情况、系统要求产生接收备忘日志。

4.根据权利要求1所述的一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，其特征在于：所述数据存储模块存储方式采用多级存储结构、数据多级管理，以满足全国各级用户的使用，具体分为三级：国家级、省级、地市级，各级都部署相应的数据库，并且与各级数据进行同步更新，实现对静态信息(监测井、监测设备、通讯设备信息)的三级(国家级、省级、地市级)物理存储，并实现了数据的三级更新。

5.根据权利要求1所述的一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，其特征在于：所述数据解析模块具有以下功能：

1)兼容多种来源的数据，野外数据可以采用GSM方式、GPRS方式、北斗卫星及网络方式等通讯技术进行发送，在中心站数据接收端进行了相应的处理，完成数据的多源接收解析；

2)兼容不同厂家不同类型的监测数据，为了扩展系统的应用范围，对于不同格式的野外监测数据，利用插件式服务，对不同的数据格式进行了兼容性处理，使本系统的适应性更广；

3)对数据进行校验判断，实现了一孔多层地下水监测数据的同步接收与解析，对发送过来的数据按照设定的协议格式进行校验，筛查并负责将规范的数据存储到数据库，地下水分层监测远程数据传输装置最大可挂接七个水位探头，所以分层解析设定了最多可以解析到七个层位的数据，对已经写入系统的通讯卡号传过来的数据进行接收解析，其他通讯号码发过来的信息都视为垃圾信息。

6.根据权利要求1所述的一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，其特征在于：所述数据获取模块包括地下水分层检测设备管理系统，地下水分层监测设备管理系统在利用面向对象思想，首先建立了硬件系统的对象模型，在服务器端实现了远程监测数据的存储、异常信息的报警和数据统计等；同时又建立了数据对象模型，实现了客户端数据的实时浏览、查询和处理：包括系统管理、监测点管理、监测数据管理、报表管理、用户管理等功能模块，每个功能模块下又包括其子功能模块，涉及到站点地图浏览、实时监控、报警查询、数据查询和用户管理方面。

7.根据权利要求1所述的一种多级多源地下水分层监测设备管理系统，其特征在于：所述数据传输模块具有以下功能：

1)数据接收状态进行报警：对监测数据(水位、水温、大气压、水质等)的接收状态的实时报警及统计功能,分为一天没收到数据、二天、三天、四天及四天以上没收到数据，时间较短比如1～2天内没收到数据有可能是野外网络信号的问题，3～4天后若还没收到数据则出现红色报警，会提示工作人员去野外查看设备是否受损；

2)电池电量报警，分为通讯设备的电池电量和监测设备的电池电量，在电量消耗的设定的电量等级阈值，分别会以绿色、黄色及红色来提醒用户电量消耗的情况，实现对监测设备、通讯设备电池更换周期的查询统计；

3)水位埋深校正量报警，查看进行重新计算水位埋深校正量时没有计算完成的数据；

4)设备类型的分类：在上述界面中选中左侧数据接收状态的提示后，在右侧会显示出多少台设备进行了报警，分别报警内容是什么，常见的报警信息有：探头露出水面、获取大气压失败、电池电量低的信息，选中某类报警信息后会把出现该类报警的设备按厂家进行分类，以便工作人员监测设备时针对不同类型的设备采取不同的工具进行设备检测。

8.一种多级多源地下水分层监测设备管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：通过数据获取模块对地下水内的数据进行获取；

第二步：将数据获取模块获取到的数据上传至数据传输模块中，同时在数据传输模块中进行分批、分类；

第三步：将数据传输模块中处理好的数据上传至数据解析模块中，通过数据解析模块进行数据通用化，让数据能够具备更高的兼容性；

第四步：将数据解析模块中的数据上传至数据加工模块中进行打包处理并上传，上传后通过数据计算模块进行接收，并使用数据计算模块进行计算处理后上传至数据终端进行保存。

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