一种泵站智能巡更系统研究＊

2018-10-30李爱宁胡艺馨张凯宁李子川张凯宇

科技与创新 2018年20期

李爱宁胡艺馨张凯宁李子川张凯宇

一种泵站智能巡更系统研究＊

李爱宁1，2，胡艺馨2，张凯宁2，李子川2，张凯宇2

（1.河北省高校水利自动化与信息化应用技术研发中心，河北沧州 061001；2.河北水利电力学院自动化与通信工程学院，河北沧州 061001）

为实现对水利泵站巡更的自动化，提高巡更工作效率，设计了一种智能巡更系统。巡更系统由巡更终端和中心管理服务器2部分组成。巡更终端基于Android操作系统，采用GPS定位/导航、JSON、Web开发等相关技术。实践测试显示系统实现了泵站巡更自动化，提高了巡更效率。

智能巡更系统；JSON；GPS技术；水利系统

水利系统中泵站运行的安全性和稳定性，直接关系着工农业生产的安全性，与我国国民经济的健康、稳定发展，以及群众的生命财产安全有着密切。如何有效对水利泵站进行科学、高效、准确巡更，一直是水利相关部门迫切需要解决的难题。针对泵站巡更的需要，设计了一种泵站巡更系统。该系统基于移动互联网技术，实现了对水利泵站巡更的自动化，提高了巡更工作效率。

1 系统工作原理

巡更系统由巡更终端、中心管理服务器2部分组成，具体见图1.巡更工作流程见图2，系统功能模块见图3.

图1 巡更系统示意图

2 系统设计实现

2.1 软件实现

2.1.1 二维码扫描模块

二维码（2-dimensional bar code），是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的[1]。二维码具有信息容量大、编码范围广、译码可靠性高、容错能力强、保密性好、易制作等优点。常见的二维条码有堆叠式/行排式二维条码和矩阵式二维码，有代表性的堆叠式/行排式二维条码有Code 16K、Code 49、PDF417等，有代表性的矩阵式二维码有QR CODE等。本模块主要功能是读取泵站设备的信息数据。编程实现采用Java语言，主要用到Google ZXing 开放源码库中的ZXing模块。

图2 工作流程图

二维码编解码过程如下：①使用ZXing模块生成泵站设备信息的二维码。主要用到ZXing库里面的CaptureActivity、解码处理类CaptureActivityHandler、摄像头控制包android.camera。②扫描二维码获取泵站设备信息。调用Camera，编写Camera的使用，建立Surfaceview作为预览，使用Camera的自动对焦回调函数，调用ZXing的解码接口。在AndroidManifest.xml文件中添加Camera权限。

2.1.2 定位模块

Android定位一共有3种方式：①GPS；②通过网络的方式；③在基于基站的方式。但是，不管哪种方式都需要开启网络或者GPS[2-3]。课题采用GPS定位，因为除GPS外其他定位方式都或多或少存在着位置偏移。

本模块的主要功能是确定巡更人员以及泵站的位置信息。编程实现采用Java语言，主要用到LocationManager类中的getLongitude()和getLatitude()方法获取经纬度，同时需要在AndroidManifest.xml文件中添加LOCATION权限。

图3 系统功能模块

2.1.3 泵站控制模块

本模块的主要功能是通过Android终端采用无线方式远程控制泵站的运行和停止。Android终端编程实现采用Java语言，主要用到android.telephony.SmsManager类，实现Android终端与泵站端k-1dc-GSM模块之间控制数据的交互。

2.1.4 视频图像采集模块

本模块主要是利用Android移动端的相机采集巡更现场的视频及图像。编程实现采用Java语言，主要用到Camera类通过调用PreviewCallback的onPreviewFrame两个方法完成数据帧的采集及格式转换。在AndroidManifest.xml文件中添加camera和socket权限。

2.1.5 监控中心服务器端

主要功能是接收、存储Android终端发送来的数据，并根据需要对数据分析处理。编程实现采用WebService技术[4]、C#.net语言，数据库使用SQL Server 2008.

2.1.6 数据交互模块

巡更模块与管理服务器之间的数据传输采用JavaScript Object Notation（JSON）[5]格式的数据，它是一种轻量级的数据交换格式，基于JavaScript编程语言，适合于跨平台数据传输。编程实现主要用到HttpURLConnection类的HttpURLConnection POST和HttpURLConnection GET方法实现提交和请求数据，实现与主站服务器之间的数据通信。

2.2 硬件实现

巡更模块采用基于飞凌6410arm开发板的Android操作系统：包含1个CMOS摄像头接口（支持ITU-R BT601/656 8位模式，使用10X2插针连接器）、 1个高速SD卡座（可以实现SD Memory 功能和SDIO功能）、1个WiFi扩展接口，支持5 V电压供电。泵站数据收发采用K-1DC-GSM模块，主要由专用工业级ZTEMG2639 无线通信模块、STM85单片机以及继电器控制模块组成。