地基沉降遠程數據采集軟件的設計與實現(xiàn)

引言

地基沉降監(jiān)測系統(tǒng)主要用于路基、路塹、橋梁、建筑、地鐵、水利大壩、房屋等容易出現(xiàn)差異沉降的場所以及橋路過渡段的監(jiān)測測量。隨著現(xiàn)代通信、網絡、計算機技術的發(fā)展,數據監(jiān)測系統(tǒng)也逐漸由單機的簡單數據采集監(jiān)測系統(tǒng)向局域網或遠程網絡的分布式綜合遠程數據采集監(jiān)測系統(tǒng)方向發(fā)展。因此，如何充分利用現(xiàn)代信息和通信技術，實現(xiàn)對路基、路塹、橋梁、建筑、地鐵等領域安全監(jiān)控和管理的信息化、網絡化是當前的發(fā)展趨勢。

本文對地基沉降系統(tǒng)中服務器端軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行了系統(tǒng)的介紹，具體包括軟件系統(tǒng)的結構、功能模塊的設計與實現(xiàn)以及系統(tǒng)改進設想。

1數據采集軟件系統(tǒng)結構

數據采集軟件系統(tǒng)結構圖如圖1所示。數據采集軟件系統(tǒng)包括數據接收存儲子系統(tǒng)和數據管理顯示子系統(tǒng)。數據接收存儲子系統(tǒng)負責數據接收、數據解碼、數據存儲、定時/實時發(fā)送指令；數據管理顯示子系統(tǒng)負責實時數據顯示、數據查詢、歷史數據曲線瀏覽、數據導出等。

2功能模塊設計與實現(xiàn)

數據接收存儲子系統(tǒng)包含三個線程，分別是數據接收線程、解碼和存儲線程、定時/實時發(fā)送指令線程。

2.1數據接收線程

本數據采集軟件部署在具有公網IP的服務器上，采集客戶端很容易通過GPRS網絡將數據傳輸至服務器器上。數據接收線程的作用就是用于接收異地各個客戶端發(fā)送過來的采集數據。具體實現(xiàn)方法：針對每個客戶端開辟一個接收線程,該接收線程是基于Socket技術，由于本軟件系統(tǒng)采用Java語言來實現(xiàn)，因此可使用MINA框架或JAVARMI來實現(xiàn)數據的接收。

2.2數據解碼/存儲線程

數據接收完成后，需要對數據進行解碼。本文每個客戶端傳送過來都是基于MODBUS協(xié)議的，可以同時傳送超過100個以上的傳感器節(jié)點數據。從解碼數據可以得到傳感器編號、頻率、標定偏移量、實際偏移量數據。使用實際偏移量減去標定偏移量即為實際的偏移量數據，根據傳感器編號可獲知是哪個傳感器的數據。數據解碼完成后，需要將解碼出來的數據存儲到數據庫中。

2.3定時/實時發(fā)送指令線程

通過設置定時參數，服務器將會定時發(fā)送指令(包括獲取數據指令及標定指令)，客戶端收到指令后立刻發(fā)送相應的數據至服務器端。同時，該軟件還支持實時發(fā)送指令，在服務器端點擊實時發(fā)送按鈕后，客戶端就會立刻返回相應的數據。其詳細流程如下：

首先是判斷定時周期變化否，如果未變，繼續(xù)執(zhí)行，否則修改定時周期變量值，重啟定時發(fā)送指令線程；

其次是判斷實時發(fā)送標志置位否，如果置位，則立刻發(fā)送指令至客戶端，否則繼續(xù)執(zhí)行。

2.4實時數據顯示

利用該系統(tǒng)可通過設置時間周期，定時獲取數據庫數據，并在網頁上顯示出來，其效果如圖2所示。此外，在界面上還可以看到歷史曲線及Excel數據導出。

圖2實時數據列表

2.5數據查詢

利用該系統(tǒng)也可根據傳感器編號和日期來查詢采集的數

其效果如圖3所示。

圖3數據查詢界面

2.6歷史曲線

點擊傳感器列表中的某一個傳感器，即可查看相應的歷史數據，效果如圖4所示，使得管理員人員對被監(jiān)測的傳感器狀態(tài)有著全面、直觀的了解。

圖4歷史曲線

3系統(tǒng)改進設想

目前，顯示數據的方法只有表格和歷史曲線兩種。在以后的版本中，應該考慮使用SVG、GIS、虛擬顯示等技術對傳感器進行可視化管理，使軟件變得非常直觀、形象。在此基礎上，設置報警、短信提醒等人性化管理功能。

4結語

本軟件為地基沉降監(jiān)測系統(tǒng)的服務器軟件部分，用于對遠程數據的采集、存儲、管理以及顯示等。經過長時間運行測試，軟件運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了穩(wěn)定的、連續(xù)的、可靠的監(jiān)控數據測量。該系統(tǒng)適合多客戶端、長時間、短周期的地基沉降監(jiān)測任務，為實時地基監(jiān)測增加了科學的決策依據。

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