地下水監測服務器的底層軟件設計

摘要：地下水監測系統可以采集地下水的水位、溫度等信息，并將信息通過無線數據終端發送到地下水監測服務器。服務器對現場數據進行分析處理，克服人工監測地下水實時性差、數據處理繁瑣的問題，符合現代化的水網監測要求。服務器底層軟件的設計在整個系統中起著相當重要的作用，他實現端口的監聽、數據包的處理、數據的發送等功能。

關鍵詞：地下水監測；服務器；底層軟件；水網監測

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：B

文章編號：1004—373X(2008)04—069—02

1 引 言

我國水資源短缺，多年平均水資源總量為28 124萬億立方米，人均水資源占有量只有2 100立方米，約為世界平均值的1／4。同時由于地區分布不均，年際、年內變化大，更加劇了水資源緊張狀況。到2030年人口高峰，預計人口將達到16億，人均水資源占有量僅為1 700立方米。我國缺水的人口和地區將明顯增加，水資源短缺形勢將更趨嚴峻。在我國，水資源短缺問題已成為制約經濟發展的重要因素，黨中央國務院對此非常重視，黨的十六大報告中強調要抓緊解決部分地區水資源短缺問題。2002年8月29日由全國人大常務委員會修訂通過的《中華人民共和國水法》中，明確國務院水行政管理部門負責全國水資源的統一管理和監督工作，強調要加強地下水管理，明確規定在地下水超采區應嚴格控制地下水超采等要求。截至2002年底，全國共有為控制區域地下水動態的基本監測站(井)12679處(眼)，為補充基本監測站(井)不足設置的統測井9806眼和為分析確定水文地質參數而設置的試驗井11眼，監測站(井)的數量共為22 496處(眼)，監測項目包括地下水水位、水量、水質、水溫等要素。

采用人工監測地下水方法，實時性差、數據處理繁瑣，不能滿足現代化的水網監測要求。使用無線的數據傳輸手段，將地下水水位、水量、水質、水溫等數據信息通過無線網絡傳送到監測中心，并由計算機統一處理，可以免除人工采集和處理數據的繁瑣勞動。

2 地下水監測系統

2.1 概述

地下水監測系統可分為3大部分：前端采集、數據傳輸、數據處理。前端數據采集主要由水位傳感器、溫度傳感器等完成。數據傳輸部分由無線數據傳輸終端和Inter—net構成。數據處理由鏈接到Internet的地下水監測服務器完成。無線數據傳輸終端每隔60 s，向下水監測服務器發送一次數據。地下水檢測系統結構圖如圖1所示。

目前無線數據傳輸終端主要基于移動公司的GPRS或聯通公司的CMDA網絡，通過無線網絡運營商的服務器可以使數據通過Internet到達目標服務器。

2.2服務器底層軟件設計

服務器軟件設計包含2大部分：底層軟件的設計，界面軟件的設計。底層軟件主要負責數據通道的建立、數據提取和通道維護，底層軟件的開發關系到整個系統的穩定運行。首先地下水檢測服務器需要具備固定的IP地址，這個地址即為無線數據傳輸終端的目標地址。服務器端的工作就是監聽遠程無線數據傳輸終端發來的數據包。數據包有多種，分別為注冊包、心跳包、信息包和離線包。同時也可以與無線數據傳輸終端客戶端進行對話，對話可以支持16進制的數據對話和ASIC II碼的字符串數據。

2.2.1 服務器軟件3大模塊

(1)監聽模塊

負責監聽并建立所有鏈接，當網絡上有TCP鏈接的申請，則建立鏈接。建立好的鏈接存在鏈接庫中。

(2)數據處理模塊

鏈接庫中已經建立的鏈接，在收到數據后將數據送到此模塊，數據處理模塊會判斷數據包的類型，根據不同的包類型做不同的處理。處理時，首先判斷該鏈接是否被注冊，如重復，則丟棄；若鏈接沒有被注冊，該數據又是注冊包，則進行注冊。之后判斷包是否是其他類型，如果是信息包，就將信息數據顯示，并存在數據庫內。如果離線包，就將該無線數據傳輸終端與服務器斷開鏈接。所有的數據包均具有心跳包的功能，即告知服務器該無線數據傳輸終端在下一個心跳包前都是在線的。

(3)信息發送模塊

該模塊可選。需要給無線數據傳輸終端發送數據時，可以通過該模塊給指定的無線數據傳輸終端發送數據。各模塊交互流程圖如圖2所示。

2.2.2 服務器端動態鏈接庫的方法

動態鏈接庫，是一個經過封裝的類。動態鏈接庫內，主要有4個操作函數，即開啟函數，其中就包括監聽鏈接模塊。監聽函數，就是數據處理模塊。服務器主動斷開無線數據傳輸終端函數。服務器給無線數據傳輸終端發送命令函數。這4個操作函數可以被調用dll的用戶所使用。另一種方法就是動態鏈接庫只接收和傳遞數據，拆包和解包由上層完成，但是這樣就必須公開數據包格式。

動態鏈接庫完成后，對于調用者可以方便地完成已有功能，但動態鏈接庫也有一定的弊端，例如寫成的動態鏈接庫(使用C／C++或C#編寫)被Basic，Java和Pasic語言調用時，可能會出現錯誤，這是因為不同的計算機語言對字符串和浮點位數的操作不一樣。

2.2.3 其他實施方法

如果不使用動態鏈接庫的方法，可以利用數據庫進行數據的交換，這需要做Windows程序進行端口監聽，然后將數據放人數據庫。用戶需要數據時，則去數據庫提取。如果需要發送命令，可通過Windows隱藏在屏幕右下角的任務欄程序進行。如不需要人為發送命令，則可通過Windows的服務，由Windows后臺自動管理，開機時自動開啟運行。上述方案都涉及數據庫，需要考慮版本不同引起的兼容問題。

3 功 效

基于無線網絡的地下水監測系統，屬于遠程儀表監控系統；相同的原理，用在城市公用事業則有助于氣網和水網的分析、偷水、漏水的調查；在其他工業控制領域也有廣泛應用。總之，無線網絡的水網監測系統可以避免繁瑣的人工操作，使控制中心能對現場的數據方便地進行分析和處理。本文說明地下水檢測系統中底層軟件的實現，并列舉了多種實現方法，保證系統的穩定運行。