基于GPRS和JavaWeb的遠(yuǎn)程空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)

孫麗瓊 成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

基于GPRS和JavaWeb的遠(yuǎn)程空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)

孫麗瓊 成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

文章提出將GPRS技術(shù)和JAVA技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。介紹了整體的設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的方法，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程客戶機(jī)網(wǎng)頁中數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新。

GPRS JAVA 動(dòng)態(tài)網(wǎng)站

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)分為四大部分：①空氣檢測儀；②數(shù)據(jù)傳輸部分。采用SIMCOM公司的工業(yè)級雙頻GSM/GPRS模塊：SIM900A來傳輸數(shù)據(jù)。③數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器。開機(jī)就處于運(yùn)行狀態(tài)，主要用于指令和數(shù)據(jù)的收發(fā)、數(shù)據(jù)的存儲。④工控網(wǎng)站。采用JSP和Servlet技術(shù)設(shè)計(jì)，后臺采用SQL Server數(shù)據(jù)庫支持。

1.1 檢測儀硬件設(shè)計(jì)

檢測儀檢測空氣中PM2．5和PM10的濃度，附帶有溫濕度檢測功能。處理器采用ST公司的STM32F103ZETT6單片機(jī)，該款單片機(jī)價(jià)格低、性能好、處理速度快，完全勝任系統(tǒng)的要求。

1.2 GPRS模塊與Internet中主機(jī)的鏈接

SIM900A模塊內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議。要實(shí)現(xiàn)模塊與PC機(jī)的TCP數(shù)據(jù)傳輸，需要通過指令操作配置模塊，具體操作請參見模塊使用手冊。

模塊與電腦的GPRS通信，需要確保電腦具有公網(wǎng)IP；對于使用了路由器的ADSL用戶，要對路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則設(shè)置：在路由器控制頁面選擇：轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則-＞DMZ主機(jī)，然后設(shè)置啟用DMZ主機(jī)，并設(shè)置DMZ主機(jī)IP地址為當(dāng)前電腦的IP地址，這樣就把內(nèi)網(wǎng)IP映射到了外網(wǎng)，相當(dāng)于經(jīng)過路由器的電腦，擁有了一個(gè)公網(wǎng)IP。

1.3 服務(wù)器搭建及通信連接

服務(wù)器的設(shè)計(jì)采用Java的客戶機(jī)/服務(wù)器思想。基于JavaSpring后臺框架，用Tomcat做服務(wù)器，服務(wù)器和用戶機(jī)的通訊使用Netty框架，采用基于TCP/IP的Socket機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。使用TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用程序通常采用應(yīng)用編程接口：UNIX BSD的套接字（socket），來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程之間的通信。以TCP為例，常用的有：socket()函數(shù)、bind()函數(shù)、listen()、connect()函數(shù)、accept()函數(shù)、read()、write()等函數(shù)。

服務(wù)器在啟動(dòng)的時(shí)候會綁定一個(gè)固定的地址（如IP地址+端口號），用于提供服務(wù)，客戶就可以通過它來接連服務(wù)器；服務(wù)器在調(diào)用socket()、bind()之后就會調(diào)用listen()來監(jiān)聽這個(gè)socket，如果客戶端這時(shí)調(diào)用connect()發(fā)出連接請求，服務(wù)器就會接收到這個(gè)請求。TCP服務(wù)器監(jiān)聽到這個(gè)請求之后，就會調(diào)用accept()函數(shù)取接收請求，這樣連接就建立好了。

1.4 網(wǎng)站設(shè)計(jì)

系統(tǒng)摒棄傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測手段，工作人員不必像以前一樣坐在監(jiān)測室通過監(jiān)控服務(wù)器來監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備。把監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器上，用戶只要能上網(wǎng)，通過訪問網(wǎng)站，就可監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)。采用基于JSP的動(dòng)態(tài)網(wǎng)站，以SQL Server作為數(shù)據(jù)庫支持。讀取數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，繪制曲線，從而分析各個(gè)地方的空氣塵埃變化規(guī)律；繪制熱力圖，從而得知各地區(qū)的空氣質(zhì)量的優(yōu)劣。

2 結(jié)束語

系統(tǒng)用到了Java和JSP技術(shù)、GPRS無線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，覆蓋電子、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程；應(yīng)用于空氣中塵埃粒子的檢測，檢測設(shè)備可廣泛分布，對沙塵等惡劣天氣的預(yù)警提示、城市空氣質(zhì)量播報(bào)、人員不宜進(jìn)入的場所的空氣檢測等場景；基于網(wǎng)站的實(shí)時(shí)信息查詢功能，方便對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)掌控，使得在工程技術(shù)中有著有極大的使用價(jià)值。

[1]李曄,于大鵬,牛忠霞.基于短消息業(yè)務(wù)的新型遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)[J].信息工程大學(xué)學(xué)報(bào),2003(3):19～22

[2]王孝良,宋國振,安毅.基于GPRS的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)[J].《儀器儀表與分析監(jiān)測》2005年第1期

[3]張逵,劉公強(qiáng).基于JAVARMI的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2002(11)

孫麗瓊，性別：女，民族：漢，籍貫：四川省巴中市，學(xué)歷：碩士，研究方向：大數(shù)據(jù)與云計(jì)算。單位信息：成都理工大學(xué)。