CN114894988A - 一种二次供水监测系统、数据传输协议以及数据终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二次供水水质监测系统，包括监测系统平台，以及与该监测系统平台耦接的多个数据终端，所述数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台；若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息；若所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包。
Description
技术领域
本发明属于水质监测技术领域，特别涉及一种二次供水监测系统、数据传输协议以及数据终端。
背景技术
随着生活水平提高，居民的生活用水安全问题也越来越受到社会普遍关注。生活用水安全已被纳入国家公共卫生安全体系，因为这是关乎到人们身体健康的重大问题。虽然近年来，大中城市供水水平在经过稳步的发展之后有了很大程度的提高。从自来水公司到各个居民小区和用水单位属于城市市政设施一次供水，市政输配管网硬件设施建设非常先进和完备，基本可以满足把符合标准的合格水源提供给本区域内居民小区和用水单位。但从小区泵房或用户水箱到居民用户家中这段属于城市市政设施二次供水，是将达标的自来水输送到居民用户一道重要环节，也是造成居民饮用水污染的主要环节之一。因为供水设施环境差，密闭性不强，对于水体的防护措施不能完全到位，水质在储水设备中长时间滞留或受到不同程度污染等原因造成最后输送到居民家中的实际用水质量差，水质达不到相关标准的要求，给使用二次供水市民的身体健康和生命安全带来了极大隐患。所以有必要通过二次供水监测系统对水质指标进行实时监测，来保证城市居民饮水健康。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术存在的弊端和不足，提出种一种二次供水水质监测系统，包括监测系统平台，以及与该监测系统平台耦接的多个数据终端，通过数据主动上送、递归通信协议设计实现在通信异常工况下数据补采方法。
本发明采用的方案
各数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台；
若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息；当实际工程应用若出现网络异常故障时，当所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包。
本发明实施例的有益效果之一在于，通过二次供水水质监测监测数据终端主动向监测系统平台主动上报实时，以及系统平台为确认的数据。将原来集中由监测系统平台需要确认和记录所有数据终端通信状况改到各个数据终端单独确认和记录自身的通信状况。这样大大降低了二次供水监测系统平台在异常条件下的补采压力和管理负担，通过递归通信协议设计大大减轻了软件开发难度，同时也增强了监测系统的鲁棒性。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1现有的二次供水水质监测数据传输流程图。
图2根据本发明实施例之一的二次供水水质监测系统示意图。
具体实施方式
为了监控二次供水的水质，必须对于二次供水健康度进行监测，采用对水质、水温、溶氧、电导率、消毒余留、微生物、浑浊度等指标进行智能化在线监测管理，这其中又以监测水温、PH值、余氯、浑浊度等水质指标为基础数据。目前，对于二次供水的数据监测系统，在数据采集和通信方面遇到了诸多问题。遇到的主要问题有，如图1所示，二次供水监控系统平台的服务器(也可以采用上位机)通过轮询方式读取由数据终端采集的水质健康度数据，这样通过问答方式进行的数据通信，其优点在于，
1，程序机制设计简单，定时轮询读取数据；
2，通信协议设计简单，因为每次回答的数据格式一样；
3，数据终端程序设计简单，只需要考虑简单应答数据。
但同样也存在缺陷，其缺陷包括，
1，容错机制设计不足，因为只考虑数据正常通信，未考虑通信异常的情况；
2，一旦数据缺失，定时轮询再也读不到之前的数据，只能通过非自动方式去补采数据；
3，补采机制比较难以设计，因为在上位机无法知道何时通信恢复。若采用定时补采的机制也是有难度，因为上位机不清楚何时恢复，一直轮询补采所有数据，会造成上位机在通信端巨大的软件开支。而实际上往往一台上位机要管理几千上万个水质健康度监测数据终端，若出现较多终端通信异常，采用定时大规模补采，则会直接把上位机弄瘫痪。
根据一个或者多个实施例，如图2所示，一种二次供水水质监测系统，包括监测系统平台，以及与该监测系统平台耦接的多个数据终端。
所述数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台。
若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息。
若所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包。所述第二数据包包括在时间点B获取的水质数据。
若在时间点B，所述数据终端主动向所述监测系统平台第二数据包后，没有收到所述监测系统平台的确认信息，则将第二数据包包括的不同时间点的水质数据封装进所述数据终端在下一个时间点C向所述监测系统平台主动发送的第三数据包中，
所述数据终端以此类推递归发送数据包。
前述的水质数据包括水温、PH、余氯、浑浊度和/或总有机碳参数。所述数据终端通过监测水质的传感器获取和/或计算获取水质数据。
所述监测系统平台包括数据库服务器，用于存储、分析从所述数据终端处接收到的水质数据，并根据分析结果做出二次供水水质事故警告。
由于数量较大的数据终端，往往安装于工作环境相对较差的小区地下泵房现场，数据传输由于各种不可控的原因，经常会发生通信中断。
传统二次供水监测系统(上位机平台软件)与众多数据终端通信的方式是由监测系统通过固定时间周期主动去轮流向每个数据终端发送读取当前数据的命令，当数据终端收到读取数据的命令后将当前的数据发送给监测系统。在正常工况下，监测系统收到数据终端发送的数据则记录该数据终端本次数据读取成功。
当出现通信异常情况，数据终端收不到下发的命令或者监测系统收不到数据终端发送的数据都会出现监测系统数据异常。异常情况通常会有以下几种预案：
1，继续重复发送读取数据命令，重读多次直到监测系统收到数据终端发送的数据为止。
弊端：当监测系统端出现网络异常，则需要对成千上万的数据终端都要进行重复发送数据命令，对计算机软件开支和通信网络开支浪费巨大。
2，对没有收到的数据终端进行标识记录，到通信恢复正常时手动补采。
弊端：记录的信息既需要包括数据终端的ID号，还要记录数据丢失的时间信息，对手动补采的工作量巨大，补采时还会影响正常数据采集。
3，开发一种自动化补采方案。
弊端：因为正常采集数据只需要数据终端的ID号，然后每次读取数据和回复数据都是取当前时间的实时数据。补采则需要考虑不同的数据终端ID，不同时间丢失的数据，丢失的数据内容。则对通信协议软件开发设计则会非常复杂。
本实施例主动上送方式，先由数据终端按周期定时上送，利用上位机收到各数据终端的数据后，实现确认后并下发确认报文，若数据终端未收到上位机的确认报文。则对该数据进行时间标识，按照递归格式将该数据封装到下一周期数据包中。一直按照时间周期循环发送，直到收到确认信息后清空历史数据包。本实施例中，数据终端采取主动上送，等待确认的方法，把未确认的数据一直放在报文中通过类似递归封装报文的方式发送出去，并且可以保持数据报文解析的方式始终保持不变，可以极大的降低软件开发的复杂度，最终。将过去集中在上位机处理的工作分散到各个终端上实现，可以极大的提高监测系统软件平台的容错性，从而实现二次供水水质的数据采集系统的稳定性和可靠性。
根据一个或者多个实施例，一种数据传输协议，用于二次供水水质监测系统，其特征在于，包括以下步骤，
所述数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台；
若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息；
若所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包；
若在时间点B，所述数据终端主动向所述监测系统平台第二数据包后，没有收到所述监测系统平台的确认信息，则将第二数据包包括的不同时间点的水质数据封装进所述数据终端在下一个时间点C向所述监测系统平台主动发送的第三数据包中，
所述数据终端以此类推递归发送数据包。
在本实施例中采用的数据传输方法或者协议，可以类比计算机函数调用的递归式方式。在绝大多数编程语言支持函数的自调用，在这些语言中函数可以通过调用自身来进行递归。因此，将类似递归的概念用于数据传输协议，从而简化了对数据封装也是本发明实施例的有益效果之一。
为了说明本实施例的数据传输协议格式，现举例如下。
例如，当数据终端在2022年1月1日9：00整开始运行，传送四个水质健康度数据，例如是11.8,7.5,4.2,3.9到监测系统后台。这里的健康度数据可以是水温、PH、余氯、浑浊度。数据终端是设置在监测系统前端的电子设备，具有数据采集接口，可以接收来自水质传感器的采集信号。也能够根据采集到的传感器输出信号对水质参数进行计算，并且通过通信接口向监测系统后天发送。发送的方式可以是有线，也可以是无线。因此，数据终端的设置地点很可能靠近二次供水的设施。而数据终端作为电子设备，可以是嵌入式的硬件系统，也可以是工控机系统，可以适应24小时全天候的工作。因此数据终端可以认为是满足工业级别安全和可靠性要求的物联网的多个节点群。
为了便于描述说明，数据每五分钟传送一次，每个数据每5分钟变化增加0.1，则数据报文如下表：
在这里“是否标志位”为0，则表示后面数据为空，即后面没有数据了。
若监测系统后台的上位机接收到数据1，向数据终端回复确认信息并且在数据终端收到后。则数据终端在9:05分时返送数据2，如下表。
若监测系统后台上位机没有收到数据1，数据终端在9:05前没有收到确认信息。则9:05分时数据终端发送数据2，如下表。
在这里当“是否标志位”为0xff，则表示后面数据不为空，即后面还有数据了。使得监测系统后台可以很简单地解析收到的数据报文。每个时间点的水质健康度数据组成格式是相同的。其中，在数据传输格式中，以“日期-时间”字段来区分不同时间点的水质数据。
若上位机仍没有收到数据，数据终端在9:10前则没有确认信息。则9:10分时，数据终端发送数据3，如下表。
这样如此递归类推，除受通信最大字节长度限制外，对于数据终端可以采用的较大的存储器容量来推算，可以满足较长时间的数据保存和自动发送问题。由于现有的数据上传方式，对于传送丢失数据有两种方式：
1，规定内容格式，固定长度，则需要设计余量比较大，对于丢失少量的数据，则会造成通信带宽浪费严重，效率低下。
2，不规定内容格式，数据报文中做定义解释，这样在上位机接收端的软件设计复杂，程序容错性低。
本实施例由于采用递归封装数据报文方式传送数据，程序设计简单，系统后台的软件解析报文结构和问答式与现有方式几乎没有变化，无需做出大的修改，程序可读性强，容错性好，兼容性也强。
应理解，在本发明实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种二次供水水质监测系统，其特征在于，包括监测系统平台，以及与该监测系统平台耦接的多个数据终端，
所述数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台；
若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息；
若所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包。
2.根据权利要求1所述的二次供水水质监测系统，其特征在于，所述水质数据是水温、PH、余氯、浑浊度、总有机碳参数中的一种或者任意组合。
3.根据权利要求1所述的二次供水水质监测系统，其特征在于，所述第二数据包包括在时间点B获取的水质数据。
4.根据权利要求1所述的二次供水水质监测系统，其特征在于，
若在时间点B，所述数据终端主动向所述监测系统平台第二数据包后，没有收到所述监测系统平台的确认信息，则将第二数据包包括的不同时间点的水质数据封装进所述数据终端在下一个时间点C向所述监测系统平台主动发送的第三数据包中，
所述数据终端以此类推递归发送数据包。
5.根据权利要求1所述的二次供水水质监测系统，其特征在于，所述数据终端通过监测水质的传感器获取和/或计算获取水质数据。
6.根据权利要求1所述的二次供水水质监测系统，其特征在于，所述监测系统平台包括数据库服务器，用于存储、分析从所述数据终端处接收到的水质数据，并根据分析结果做出二次供水水质事故警告。
7.一种数据传输协议，用于如权利要求1所述的二次供水水质监测系统，其特征在于，包括以下步骤，
所述数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台；
若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息；
若所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包。
8.根据权利要求7所述的数据传输协议，其特征在于，还包括以下步骤，
若在时间点B，所述数据终端主动向所述监测系统平台第二数据包后，没有收到所述监测系统平台的确认信息，则将第二数据包包括的不同时间点的水质数据封装进所述数据终端在下一个时间点C向所述监测系统平台主动发送的第三数据包中，
所述数据终端以此类推递归发送数据包。
9.一种数据终端，用于如权利要求1所述的对市政系统中的二次供水的水质监测系统，其特征在于，所述数据终端通过监测水质的传感器获取和/或计算获取水质数据，
所述水质数据是水温、PH、余氯、浑浊度、总有机碳参数中的一种或者任意组合，
所述数据终端实时获取二次供水的当前时间点A的水质数据，并且将包括所述当前时间点A的水质数据的第一数据包主动发送给所述监测系统平台；
若所述监测系统平台接收到所述数据终端发送的第一数据包，则向该数据终端回送确认收到的信息；
若所述数据终端没有收到所述监测系统平台发送的确认信息，则将当前时间点A的水质数据封装进入在下一个时间点B向所述监测系统平台主动发送的第二数据包中，当下一个时间点B到来时，所述数据终端向所述监测系统平台主动发送第二数据包。
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