节水灌溉监控系统远程管理软件设计与实现

高荣官 叶 军

（1泰兴市水务局堤管处江苏泰兴225400 2泰兴市水务局江苏泰兴225400）

节水灌溉监控系统远程管理软件设计与实现

高荣官1叶 军2

（1泰兴市水务局堤管处江苏泰兴225400 2泰兴市水务局江苏泰兴225400）

本文基于Delphi语言设计远程数据管理系统，通过运用基于TCP/IP协议的Socket编程实现土壤参数的实时采集，与Access数据库的结合实现了历史数据的查询，此外曲线图的绘制、水晶报表打印、远程视频监控、短信猫的设计增加了系统的智能化。

监控系统；管理软件；数据库

1 引言

我国是农业大国，总用水量的70%用于农业用水，但传统的大水漫灌耕作方式，使农业用水的有效利用率仅为40%左右，因此采用先进的节水灌溉方式对农业生产具有十分重要的意义。节水灌溉不仅可以提高水资源的利用率，而且可以缓解我国水资源紧张的局面，对于生态环境的改善、经济效益的提高，以及实现可持续发展都具有十分重要的意义。

本系统是基于Delphi语言、采用分层次、分模块化设计的远程数据管理系统，通过运用基于TCP/IP协议的Socket编程实现土壤参数的实时采集，与Access数据库的结合实现了历史数据的查询，此外曲线图的绘制、水晶报表打印、远程视频监控、短信猫的设计增加了系统的智能化。

2 系统架构设计

图1 系统功能架构

本系统通过Web远程登陆到管理系统，该管理系统主要分为用户管理系统及综合管理系统，用户管理系统主要进行用户权限、密码等操作。综合管理系统主要是对地图进行操作，具体分为地图操作、目标选择、属性修改、数到图综合查询以及图层控制。如图1所述。用户层主要分为系统管理员以及用户。应用层主要是为用户操作提供一个软件平台。数据层主要应用于数据的存储与查询。

节水灌溉子系统结构系统框图如图1所示。分模块式的设计使系统的架构清晰，且具有多种功能。基于串口通信设计实现了水泵闸门以及支渠流量的采集。基于3G的无线通信，实现了农田土壤参数的采集，进而得以实现农田的智能化管理。基于3G的视频监控，使管理员对于农田作业的动向能够更直观的管理。

3 远程传输通信模块程序设计

3.1 TCP/IP协议

TCP/IP协议作为一种网络协议，在当今网络不断发展的趋势下应用也越来越广泛，它包含了许多实现网络通信协议，因此也被称作TCP/IP协议栈。其中TCP以及IP协议是这些协议中最重要的两个通信协议。TCP/IP与标准的OSI协议相比，精简了会话层和表示层，将其加入到应用层上，减少通信结构的层次关系，从而提高信息传输的速率。处于传输层的TCP协议表示的是传输控制协议，它可以实现无差错、无重复的顺序数据传输。网络层的IP协议，为因特网中的每一台电脑给予了一个唯一标识。在应用程序中应用TCP/IP协议进行通信时，利用TCP套接字在本机与目的机之间建立一个套结字虚拟连接，然后两者之间便可以开始一种双向的字节流交换。在通信原理中，通信协议大多是以报文的形式进行数据传输，TCP/IP协议也有自己特定的报文形式。

3.2 Socket接口

Socket又称“套接字”，是一组用于描述IP地址与端口号的接口。Socket是应用层和TCP/IP协议族通信的中间软件层，打开一个Socket会绑定一个端口。它隐藏了复杂的TCP/IP协议族，使一组简单、通用的接口展现给用户。

TCP/IP的Socket提供以下3种套接字：流式套接字、数据报套接字、原始套接字。和其他两种方式相比，本系统选用的流式套接字提供了一个因面向连接而比较可靠的数据传输服务。数据无差错、无重复、有序地发送和接收。建立网络连接成功后，服务器端和客户端都会产生一个Socket接口，通过操作此接口完成所需对话。本系统需要实时通信，网络消息的传输是以异步的方式进行。所以在设计考虑使用多线程来操作Socket以避免程序的阻塞。

3.3 服务器端与客户端的通信

不成功则创建套接字失败

4 模块设计

4.1 数据库模块

本系统采用了数据库管理模块对数据进行处理。主要完成数据的存储、查询、曲线图的绘制以及水晶报表打印等功能。

数据库是信息存储的载体。数据库设计的好坏直接影响了整个系统的控制。本文以Access2010数据库系统为基础，建立一个最优性能的数据库设计方案。本系统选用集中式中央数据库模型，将由采集模块采集到的数据信息都储存在一个中央数据库中。Web服务器和3G应用服务器均使用数据访问接口ADO实现与数据库的连接。

4.2 曲线图绘制

远程传送的数据经校验分析后，存入Access数据库数据表中，字段包括ID、日期、土壤湿度值、土壤温度值以及土壤Ph值，使用DBChart控件，绑定该数据源，并进行曲线图的绘制。使得管理员能够更直观方便的分析每一个节点土壤参数的变化规律。

4.3 水晶报表打印

为了便于管理员更直观了解农田的土壤状况，本系统采用了水晶报表设计器用以生成报表，将存储在数据库中的数据，进行保存及打印。采用QReport和DBChart控件控件进行简单报表界面设计以及数据源的绑定。报表菜单上有导出报表、打印报表等功能。

5 结语

本文设计了节水灌溉监控系统的上位机软件，该软件包括登录界面、选择界面、3G远程通信和数据管理模块等。基于TCP/IP协议的Socket编程，系统实现了数据的实时采集以及远程传输，并且按条件查询历史数据，并生成报表，供查询与打印。

[1]孙艳红.无线传感器网络在农田温湿度信息采集中的构建与应用[D].河南农业大学,2010,6.

[2]杨明慧.无线传感器网络在蔬菜大棚监测中的应用研究[D].扬州大学,2010,4.