環(huán)境污染物因子遠程信息管理系統(tǒng)的研究與設計

[摘 要]本文介紹了一種環(huán)境污染物因子遠程信息管理系統(tǒng)的實現方式。該系統(tǒng)以大氣污染物監(jiān)測為背景，基于C#.NET的Socket類庫和SQL Server數據庫，使用TCP/IP協(xié)議，采用服務器/客戶機架構(C/S架構)，能夠完成數據通信和遠程控制的功能。

該系統(tǒng)實現可大致分為界面設計、數據庫編程開發(fā)、網絡通信編程開發(fā)等三個主要部分。其中，客戶端和服務器端的界面設計在風格上保持了一致性，均采用了VS2005的標準控件，主菜單根據數據查詢、參數設置、顯示方式等功能實現劃分。客戶端程序將串口發(fā)送的數據進行處理后，在存儲到本地數據庫的同時使用TCP/IP協(xié)議向服務器端實時地傳輸數據，服務器端接收到數據后存入其數據庫，兩端均能執(zhí)行數據查詢操作。

通過本信息系統(tǒng)實現了環(huán)境污染物的遠程監(jiān)測和管理，為檢測部門的監(jiān)控和產品廠商的產品維護提供了便利。

[關鍵詞]遠程數據通信 TCP/IP協(xié)議 信息管理系統(tǒng) 數據庫 污染物監(jiān)測

[中圖分類號]TP [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5489(2010)01-0154-02

一、綜述

為了控制大氣污染物的排放，不僅需對顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等加以治理，同時還需要對這些參數進行連續(xù)在線測量。實際上，監(jiān)測設備數量眾多，配置分散，宜采用多個直接數字控制并通過通信控制器進行互聯(lián)組成多域網。這樣既滿足了監(jiān)測部門的遠程監(jiān)控，也便于一起生產廠家的遠程維護。經過研究發(fā)現，采用互聯(lián)網是目前比較方便并且經濟的解決方案。

本系統(tǒng)運行于WinXP環(huán)境，采用Visual studio.NET 2005平臺，選擇C#語言作為開發(fā)工具，使用SQL Server 2005數據庫，實現了以下三個模塊的程序:1.遠程通訊類的編寫。它必須允許客戶端和服務器端訪問使用，以實現基于Internet的數據傳送和信息共享。2.客戶端程序。用于接收服務器端報送的數據報文并將數據存入網絡數據庫，可以對數據信息進行各種統(tǒng)計和查詢，并對服務器端進行參數設置。3.服務器端程序。用于對現場端的監(jiān)測信息進行數據處理、存儲并將其報送至服務器端，以及接收用戶端的控制信息并做出相應動作和反應。

二、功能分析

1.服務器端功能分析

服務器端需要對煙塵參數進行數據檢測、處理和存儲，把處理后的監(jiān)測結果按照一定的時間間隔和通信協(xié)議發(fā)送給客戶端，并能夠實時地響應客戶端發(fā)出的指令。要完成該功能并能實現傳輸的安全可靠性，首先要考慮網絡通訊方式的選擇，如TCP和UDP、C/S和B/S的選擇，在比較后，本系統(tǒng)選擇了TCP/IP協(xié)議和C/S架構;其次要有自己的通訊協(xié)議，方便雙方安全通訊和數據的正確;最后，在客戶端發(fā)出指令(包括監(jiān)測指令和其他指令)，服務器端要實時無條件的響應客戶端的指令，快速的傳輸數據到客戶端，并準確地完成客戶端發(fā)出的指令。

接收客戶端的控制信息并做出相應動作和反應。這個功能的實現，也是基于遠程控制技術，相當于服務器端的后臺程序，后臺中有客戶端發(fā)送的指令具體實現方法和程序，這些程序在服務器端應用一個類，很好地封裝起來。需要完成的動作和反應，主要包括客戶端對檢測儀器的選擇，參數設置以及光路控制等。

2.客戶端功能分析

客戶端需要接收服務器端報送的數據報文并將數據存入數據庫，并能對數據信息進行查詢;對于數據的存儲和查詢和顯示方式，類似于客戶端一樣，需要借用數據庫處理模塊和顯示模塊。

不同的部分在于遠程控制模塊，它主要是包含了客戶端內所有能實現的控制功能，通過發(fā)送指令，來讓服務器端執(zhí)行相應指令的程序來完成參數設置和檢測儀器的選擇等功能。實現方法是在客戶端的一個類中將包含服務器端所有能執(zhí)行的指令，然后經過控件的操作，通過遠程通信將控制指令傳輸給服務器端，來執(zhí)行命令，從而實現遠程控制功能。

三、設計開發(fā)

1.界面設計

主界面設計采用父窗體方式，使用menuStrip控件來做菜單欄，按照文件、用戶信息、實時監(jiān)控、歷史數據、污染物校正參數、系統(tǒng)參數等主題進行分組，將功能公開給用戶。

文件的下拉菜單中包含了數據刪除，數據備份，數據恢復以及退出;用戶信息下拉菜單中包含了對用戶信息的設置;實時監(jiān)控的下拉菜單中包含了選擇監(jiān)測點(該項中包括全部，01，02，03，04幾個選項)，選擇多個監(jiān)測點，多圖形查看以及監(jiān)測方式(該項主要包括采樣間隔，數據，曲線和堆積圖);歷史數據的下拉菜單中主要包括按時間查詢，顯示，關閉顯示，按窗口全部打開，歷史數據導出;污染物校正參數的下拉菜單包含了設置;在系統(tǒng)參數的下拉菜單中包括參數設置，光路控制，基本參數設置，串口參數設置，選項，歷史記錄導出，口令無效。

2.服務器端設計

在收到監(jiān)測儀器的數據后，調用數據處理模塊轉化成直觀的數值形式，通過TCP/IP通訊協(xié)議將數據發(fā)送給服務器端，實現遠程數據傳輸。在數據傳輸中，首先要創(chuàng)建套接字Socket，所創(chuàng)建的套接字與本地的IPEndPoint綁定，設置套接字的模式為偵聽模式，在套接字上接受接入的連接并在套接字上接受介入連接。

客戶端程序除了遠程通信模塊外，軟件定義了其他相關模塊類和對象，主要有:Communication類，負責與單片機的數據通訊;Viewexport類，負責圖形曲線和圖表的顯示及圖表的Excel方式導出;Alarm類，負責報警功能;DataProcess類，負責數據的處理;TableLog類，負責日志記錄及數據庫操作;

程序采用事件驅動工作方式，各功能模塊互相協(xié)作，自動觸發(fā)相應的消息事件，具有一定的靈活性。Alarm類和TableLog類與后臺數據庫MS SQL Server2005使用ADO.Net技術相結合，實現數據庫的動態(tài)更新和復雜的查詢任務。

3.客戶端設計

客戶端登陸并選擇好服務器IP地址后，服務器實時將處理好的數據傳給客戶端。一般情況下發(fā)送過來的數據是字節(jié)形式的，通過和客戶端相同的字節(jié)轉化，將數據轉換并存入本地數據庫，同時將數據顯示在監(jiān)視界面中DataGridView控件中的表格中。在以后需要訪問的時候直接查詢本地數據庫。此時的訪問主要通過DataRead方法從數據庫中讀出。

由于客戶端不需要進行數據的處理，只是顯示監(jiān)測儀器傳送的數據并存儲到數據庫，所以相對來說數據量會比服務器端縮減很多，處理速度也會增加，能夠滿足多個服務器同時監(jiān)測的條件。

四、總結

借助于環(huán)境污染物因子遠程信息管理系統(tǒng)可以將工廠監(jiān)測部門的監(jiān)控和政府監(jiān)督部門的管理有效連接起來，方便了遠程監(jiān)測和產品廠商的產品維護，實現對環(huán)境污染物因子排放情況的隨時掌握，實現現場運行數據的實時采集和快速集中，獲得現場監(jiān)控數據，為遠程監(jiān)測故障診斷技術提供了物質基礎。

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