DAM（数据库行为监控）
随着人们对信息安全了解的不断加深，以及这么多年来对信息安全保护的实践经验的积累，大家逐步意识到，防范网络攻击，保证桌面系统安全，保障数据传输安全，其实只是IT系统信息安全的一部分。更多的安全威胁其实来源于对数据库的访问和操作。
当我们将绝大部分精力放在怎样设置防火墙和网络系统安全机制的时候，核心数据的安全问题却多数都没有考虑，就好象我们时刻面临一个日渐膨胀的火药桶，却没有防范措施或预案。于是，一个新的名词“DAM”逐渐在业界形成，并慢慢被先知先觉的客户所重视。
DAM（database
monitoring），所谓的数据库行为监控，就是针对所有数据库的操作，无论是授权用户行为，还是恶意通过网络进行的SQL（数据库操作语言）注入，都进行审查甄别，确认是否能够让它执行，并在适当的地方留下痕迹。
作为全球最大的数据库厂商，Oracle很早就在其核心组件中加入了DAM功能，陆续开发出多个系列产品，从访问权限控制，数据透明加密，到数据库访问管理，以及事后审计四个方面，形成了一套相对完整的DAM策略。Oracle称之为“完全数据安全体系架构”。
这些系列产品中被懂些数据库人士熟知的包括DV（数据库防护罩），AV（Adult
Video？当然不是。应当是Audit
Vault，我们称之为审计服务器），以及ASO（高级安全组件）。
内行的人已经看出来了，甲骨文的DAM策略偏重于紧贴数据库核心。这样的策略优势十分明显：“完整，详细”。但也有一些不足的地方，就是它从数据库核心着手，实现需要一定的工作量。
而许多小的数据库安全厂商，由于他们对数据库核心掌握程度不足，于是从网络着手，采用旁路侦听网络内容，分析流经的数据访问请求。这样做的好处是非常简单：装上就能用，错一点也没有什么大不了。
基于Oracle数据库本身的占有率，使用率和丰厚的利润，甲骨文并没有太关注这一方面不大的市场。有小厂商做，Oracle也乐得放手，并且将他们包含在自己的数据库安全方案中，成为Oracle
DAM的一个补充。
这些甲骨文的Partner包括现在比较为大家熟知的Imperva，Gardium，Lumigent等等。一时间你好我也好。直到去年年初，甲骨文已经收购了另外一家技术还不错的数据库防火墙产品后，我还在Oracle的网站上看到推荐自己竞争对手的方案（应当是忘记修改更新了）。
说一下Oracle收购的产品吧。原来的小公司叫“Secerno”，牛津大学实验室技术转化为生产力的产物。其产品被甲骨文收购后，改为Database
Firewall（数据库防火墙）。
产品本身的技术还不错，但原来的公司市场做的可真不怎么样。我在想，当这个秀才遇上销售以“简单粗暴”打法著称的甲骨文来说，结果到底怎样呢？但无论如何，Oracle买了这个产品后，DAM策略总算是真正完整无缺了。
当然，娶了数据库防火墙后，那些原来“你好我好”的Partner就反目成仇了。说话不中听也就罢了，后来连不靠谱的也讲出来了。就说有个叫Rob
Rachwald的，Imperva的安全策略总监马上攻击说：“客户的IT系统不只是有Oracle数据库，如果遇上其她数据库，Oracle的DAM方案就明显不完善了”
其实这位老兄不知道，数据库防火墙是基于SQL标准的策略，可以监控所有主流的数据库系统，包括Oracle，DB2，Sybase，SQLServer等。可能他还停留在以前对Oracle产品线的理解，当时的确以Oracle数据库为主。用我们比较熟悉的话说，他不“与时俱进”。
甲骨文数据库防火墙的另外一个策略就是同F5的联手。众所周知，F5的网络产品技术先进，使用广泛，其WAF（Web
application
firewall&）更是非常棒的产品，加上数据库防火墙后，网络级的防护就是强强联合。而这也恰恰刺痛了Imperva。
应当说Imperva数据库访问控制部分很一般，但它有自己的WAF，说是唯一网络和数据库层防护集成的方案。现在看到Oracle同F5联手，自己这个唯一的杀手锏也没有了，当然会急眼了。
Garduim原本还是兼容性不错的产品，自从被IBM收购后，意识到从Oracle处得到全力支持已经不容易了，就想出了主攻DB2的方案，而且从技术上也做了一些工作。但毫无疑问这是一柄双刃剑，对DB2的支持好，势必会削弱对其他主流数据库支持的投入，最终反而失掉它赖以成名的武功“兼容性”。
既然是看中数据库防火墙部署简单的特点，当然就要将简单用到极致。我了解到甲骨文正在同一些PC服务器厂商合作，包括Dell，定制生产符合客户架构需求的数据库防火墙盒子。运到客户现场后，通上电，接上网线就可以使用。这样价格便宜，服务也周到的多。
当然，部署只是数据库防火墙执行其使命的一部分。在其完成部署后的相当一段时间内，需要与客户的应用系统，以及客户业务和流程进行磨合，设计出适合当前客户需要的数据访问控制策略。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。ARM入门笔记（7）
11:42:50来源: eechina 关键字：&&&&&&
ＤＭＡ是Direct Memory Access的缩写，即&存储器直接访问&。它是指一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和存储器之间直接读写数据，即不通过ＣＰＵ，也不需要ＣＰＵ干预。整个数据传输操作在一个称为&ＤＭＡ控制器&的控制下进行的。ＣＰＵ除了在数据传输开始和结束时作一点处理外，在传输过程中ＣＰＵ可以进行其它的工作。这样，在大部分时间里，ＣＰＵ和输入输出都处在并行操作。因此，使整个计算机系统的效率大大提高。
AT91SAM7S64串口外围DAM控制器的工作过程：将要发送的数据缓冲区的起始地址赋给串口DMA控制器的发送指针寄存器，再将要发送的字节个数赋给PDC的发送计数寄存器，然后无须 CPU的干预，DMA自动起动串口发送操作，发送完这些数据后又自动停止；同理，只要将接收数据缓冲区的起始地址赋给串口DMA控制器的接收指针寄存器，再将要接收的字节个数赋给PCD的接收计数值，DMA将自动启动串口接收数据，接收完这些数据后，再通知CPU。
二．实验目的
验证上述所描述的串口DMA控制器的工作过程，可用串口调试软件进行验证。
三．实验程序和参数设置
1>连接器选项设置和启动代码都与上个实验相同
2>C语言的代码
＃i nclude "AT91SAM7S64.h"
＃i nclude "Board.h"
unsigned char RxBuff[256],TxBuff[256];
int main(void)
*AT91C_CKGR_MOR = 0x701; //使能主振荡器和设置起振时间
*AT91C_PMC_MCKR = 0x01;//选择Mster Clock is main clock, divided by 0&&
*AT91C_PMC_SCER = AT91C_CKGR_MOSCEN;//使能系统时钟寄存器的处理器时钟
*AT91C_PMC_PCER = AT91C_ID_US0; //使能USART0时钟
*AT91C_PIOA_PDR = US_RXD_PIN | US_TXD_PIN;//禁止该两个管脚的I/O口功能
*AT91C_PIOA_ASR= US_RXD_PIN | US_TXD_PIN;//将该两个I/O口分配给外围A&&
*AT91C_US0_CR = 0x1&&//复位接收器和发送器,使能接收与发送,复位状态位
*AT91C_US1_MR =0x8c0;&&//正常模式,时钟为MCK,8位长度,无校验,1位停止位,
*AT91C_US0_IDR&&= 0xf3 //禁止所有UART相关的中断
*AT91C_US0_BRGR = 30;&&//设置波特率为38400Hz，AT91C_US0_BRGR为CD值
*AT91C_US0_CR& &= 0x50; //使能发送与接收
*AT91C_US0_PTCR = AT91C_PDC_TXTEN | AT91C_PDC_RXTEN;//使能US0的PDC 发送与接收
for (i = 0; i& & //给发送缓冲区覆值
TxBuff =& &
} //下面可用单步执行，来观察现象
*AT91C_US0_TPR = (unsigned int)TxB//覆发送缓冲区起始地址
*AT91C_US0_TCR = 256;& & //起动PDC发送256个字节
*AT91C_US0_RPR = (unsigned int)RxB//覆接收缓冲区起始地址
*AT91C_US0_RCR = 256;& & //开始PDC接收
while (1);
我们在用51等单片机的串口进行收发数据时，因为发送与接收共用一个Buffer，所以在发送一字节数据后，通常都要加&while(!TI);&语句，来等待数据发送完毕；在接收数据时都要使用中断来处理，每当接收到一个字节数据后都要中断一次CPU。有了DMA这个功能，就不用这样浪费CPU的时间，可大大的提高CPU的实时性能。
关键字：&&&&&&
编辑：什么鱼
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北京航空航天大学教授，20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。【图文】计算机组成原理第七章输入输出系统[四]_百度文库
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你可能喜欢数据，的仓库 -- Data, Warehouse - 简书
数据，的仓库 -- Data, Warehouse
转职入行做数据仓库也有一年半载了，一直想写一些1，总结一下以往学习过程中的个人理解供自己与广众做参考。这篇文章，只是0，一个懒人包，帮助对数据仓库有兴趣的朋友，以类比形式简易理解数据仓库的概念，以作之后1的铺垫。因为是开篇，欢迎阅读过的朋友在简书这里留下疑问或建议，感激。
数据的“仓库”
什么是数据，什么是数据库？Data，数据 （資料 zh-TW）其实就是 数、文字、字符，符号，或影像、声音。我们这里通常泛指的是可以被收集，处理的，可能有价值的数据。数据是新石油嘛（Data Is the New Oil）。既然有价值，我们来把它们比喻做货品吧，蔬果，啤酒，尿片。而你是老板（数据持有者/用户），要拿这些货品起家做生意（获取数据价值）。Database，数据库（資料庫 zh-TW）就是装载这些电子化数据的“容柜”，通常这样的容柜会有个管理系统，以便帮助你查找，装载，卸除，整理你所持有的货品（数据）。对于蔬果和啤酒来说，他们是新鲜快消品，来去快，那么这个容柜可以是农场或酿酒厂里的大冰柜，成品，半成品（原始数据），都先摆大冰柜冻起来（OLTP 交易型数据库）。出货用的容柜可以是一般的货箱（OLAP 分析型数据库），对它操作频率相对不那么高，功能上也不那么多要求。不需冷藏功能，能摆的下出货的批量其实就够了（OLAP 在某些特性像存储读写/实时监测上的要求也许不高）。什么是数据仓库，什么是数据集市？好吧现在你发家了，有了点小资本，以前你是批发商，一直是一两个柜拿货、出货（直接使用数据库就够），甚至直接调货给零售商（终端用户）。现在你想进更多的货，考虑自己做做小加工和零售。是时候要整一块大地儿，有规模的定制好一些货架，来摆放盘点你这么多的货品了（大数据）。Data Warehouse / EDW，数据仓库（資料倉儲 zh-TW），就是很大，预算充足的一个再加工仓储空间。可以集中，统一，整齐一致摆放来自于各类容柜的货品，分门别类上货架，并突出它们相关的时间标签，以便作为老板的你可以随时调出货品何时上架何时更改（历史数据），看看下次该采购什么货，多少货（做企业决策）。调出到哪里呢？你聘有这么一批专员（BI分析员），帮你对接你的零售商客户。餐饮业客户希望调一些最新最炫的酒类货品；母婴产品零售想跟你调几批新旧款尿片试做比较；超市啤酒和尿片都要，他们要研究两者有什么关联，你的客户还真是多种多样哦。我们只好在仓库外搭起几个小帐篷 Data Mart（数据集市），再把他们各自所需的货架（在这里数据是货架因为已整理分门别类好了）都调过去小帐篷出货。要啤酒，要尿片，或是两样都要，安照客户需求统统满足呗（面向业务主题）。所以，按照范畴划分，数据 & 数据库 & 数据集市（小）/ 数据仓库（大）。按照过程，一般的数据是由交易型数据库转移至分析型数据库，清洗整理后在数据仓库加载，最后转移至数据集市供用户使用：
货品在供货商的大冰柜转到货箱，在仓库清结整理加工上架，最后將货架调至集市供给零售商。
什么是 ETL？Extract-Transform-Load，抽取-转换-加载。货品越多越需要自动化管理，否则就焦头烂额了嘛。你看，都靠机器人来整理至出货，效率摆在那，不需要人手的就给它自动化。它是这样开始的：仓库门前摆满了农场送来的满载了蔬果的货箱，上个礼拜和今天都有胡萝卜到货，今天还有新到的雪梨，而在仓库里指定的上架类别是新鲜蔬果汁成品（商业需求）。为了保证品质要来作些筛选取舍，上礼拜的胡萝卜过期就不要了，我们只要今天到货的胡萝卜和雪梨（数据的抽取）。选好了这批货开箱后，胡萝卜和雪梨都摆上传送带往仓库里输送（数据抽取进程），清洁水洗（数据清洗）和大小分批（粒度筛选），这个过程也会分拣出质量不好的一部分（错误/不完整/冗余数据），接着就被按照批次摆放至仓库内的一个蔬果待加工储藏区（ODS）。因为最终成品是新鲜胡萝卜雪梨汁，加工步骤（Staging）开始了：去皮去核打汁（数据转换），按比例参杂蔬果汁和水（商业需求逻辑），玻璃瓶封起，六支一箱包装好（数据模型标准），成品入仓上架（数据加载）。
EDW 中，胡萝卜和雪梨的 ETL 进程
以上这些仓库内的自动化处理进程，就叫ETL。设计，开发和维护这些进程的人，也就是数据的“仓务管理员”。
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太原理工大学硕士研究生学位论文基于组态软件与ＧＳＭ短消息 数据传输技术的远程水情监控系统摘要水资源是人类赖以生存和发展所需要的不可替代的自然资 源，水资源的合理利用具有非常重要的意义。远程水情监控系 统采用先进的科学技术实现对地下水、水库大坝、河道灌区等 水情数据的监测、远程实时传输及整编处理，是实现水资源合 理利用、防洪抗旱、提高水文工作自动化管理水平的有效手段。 本论文结合我国及我省水文工作的现状，根据实际工程项 目的需要，综合利用组态软件在监控管理软件设计中的优势与 ＧＳＭ短消息数据传输技术在远程通信方面的突出优点，设计并 研制成功了一种性能优良的新型水情监控管理系统。 论文分七章对“基于组态软件与ＧＳＭ短消息数据传输技术 的远程水情监控系统”的设计与实现过程进行了阐述。 第一章绪论部分，论述了课题的研究背景、内容、意义及 水情监控系统国内外发展现状；第二章中对系统的总体设计进Ｔ太原理工大学硕士研究生学位论文行了介绍，包括系统的总体结构、工作原理及主要功能；第三 章中介绍了利用ＧＳＭ短消息方式进行数据传输的优越性并对 其原理进行了简单介绍；第四章对监测站的硬件组成及软件设 计进行了介绍；笫五章对监控中心管理软件的功能及实现作了 重点介绍；第六章介绍了系统在实际工程项目中的应用情况； 论文的最后一章则对“基于组态软件与ＧＳＭ短消息数据传输技 术的远程水情监控系统”设计与实现过程中本人所做的主要工 作、论文的创新点、进一步需要研究的方向进行了总结，并对 系统的应用前景进行了展望。 目前，该系统已经在太原市地下水水位自动监控系统、永 定河上游河道流域水情监控系统、左权石匣水库坝情、水情监 控管理系统等工程项目中投入使用，从实际应用的情况来看， 系统运行稳定、可靠，达到了预期的要求。关键词：水情监控，ＧＳＭ，短消息，组态软件，组态王注：本论文得到山西省留学回国人员科研资助项目（２００３．３２）基金的资助太原理工大学硕士研究生学位论文ＴＨＥＲＥＭＯＴＥ ＭｏＮＩＴＯＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ０ＦＷＡＴＥＲＩＮＦＯＲＭＡＴＩｏＮＢＡＳＥＤ ｏＮ ＴＨＥ ＣｏＮＦＩＧＵＲＡＴＩｏＮＳＯＦＴＷＡＲＥＡＮＤ ＴＨＥ ＤＡＴＡＴＲＡＮＳＭＩＳＳｌ０ＮＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ｏＦＧＳＭＳＨｏＲＴＭＥＳＳＡＧＥＡＢＳＴＲＡＣＴＷａｔｅｒｉＳ ｓｕｃｈａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｎａｔｕｒａＩｒｅｓｏｕｒｃｅｔｈａｔ ｈｕｍａｎ ｃａｎ’ｔｌｉｖｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ｗｉｔｈｏｕｔ ｉｔ．Ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｈａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｒｅａｌ―ｔｉｍｅ ｄａｔａ ｉｎｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｆｉｅｌｄ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ、ｄａｍ、ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ａｒｅａ，ｅｔｃ．Ｈｅｎｃｅ，ｉｔ ｉｓａｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｅ ｍｅａｎｓ ｔｈａｔｃａｎｐｕｔ ｉｎ ｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ，ｆｌｏｏｄ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｗａｔｅｒ ｕｓａｇｅ． Ａｃｃｏｉ＇ｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆｏｕｒｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｈａｎｘｉ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｆｐｒｏｖｉｃｅ，ｔｈｅ ｍｅｒｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅＧＳＭｓｈｏｒｔ ｍｅｓｓａｇｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｇｅｔｈｅｒ．Ａｓｒｅｓｕｌｔ，ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄＴｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ７ ｐａｒｔｓ． Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔｃｈａｐｔｅｒ（ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｐａｒｔ），ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓＩＩ Ｔｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ太原理工大学硕士研究生学位论文 ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ Ｃｏｎｔｅｎｔ、ｔｈｅ ｍｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅ．ｔｏｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ２”ｃｈａｐｔｅｒ．Ｉｎ ｔｈｅ ３”ｃｈａｐｔｅｒ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｙ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗａｔｅｒＧＳＭｓｈｏｒｔ ｍｅｓｓａｇｅ ｉｎ ｈｅ ｒｅｍｏｔｅａｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅａｒｅｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ４ｔ“ｃｈａｐｔｅｒ．Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｃｅｎｔｅｒ ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ６“ｃｈａｐｔｅｒ．Ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｃｈａｐｔｅｒ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ ｎｅｘｔ ｓｔｅｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｔｅｒ－ｌｅｖｅｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄａｒｅｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．ａｓｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｓｕｃｈｄｙｎａｍｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｔａｉｙｕａｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ｗａｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｃｈａｎｎｅｌ ｏｆ Ｙｏｎｇｄｉｎｇ Ｒｉｖｅｒ，ｄａｍ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＳｈｉｘｉａＲｅｓｅｒｖｏｖｉｒ．ｉｎＺｕｏｑｕａｎａｎｄｅｔｃ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｐｅｒａｔｅｓ ｓｔａｂｌｙ， ｒｅｌｉａｂｌｙ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｄｅｍａｎｄ．ＫＥＹＷＯＥＤＳ：ｗａｔｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ＧＳＭ，ｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｇｅ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ＫｉｎｇＶｉｅｗＩＶ太原理工大学硕士研究生学位论文第一章绪论１．１课题的研究背景１．１．１水资源现状 水资源是人类赖以生存和发展所需要的不可替代的自然资源，地球上 的水，尽管数量巨大，而能直接被人们生产和生活利用的，却少得可怜。 首先，海水又咸又苦，不能饮用，不能浇地，也难以用于工业。其次，地 球的淡水资源仅占其总水量的２．５％，而在这极少的淡水资源中，又有７０％ 以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积 雪，有８７％的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的Ｏ．２６％。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、 美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等９个国家的淡水资源占了世 界淡水资源的６０％，约占世界人口总数４０％的８０个国家和地区严重缺水。 目前，全球３０多个国家的约１５亿人口面临淡水不足，其中２６个国家的３ 亿人口完全生活在缺水状态。预计到２０２５年，全世界将有３０亿人口缺水， 涉及的国家和地区达４０多个。 我国水资源水资源总量居世界第六位，人均占有量为２２４０ ｍ３，约为 世界人均的１／４，在世界银行连续统计的１５３个国家中居第８８位。水资源 地区分布不均，长江流域及其以南地区国土面积只占全国的３６．５％，其水 资源量占全国的８ｌ％：淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的６３．５％， 其水资源量仅占全国水资源总量的１９％。而且水资源年内年际分配不匀， 旱涝灾害频繁，大部分地区年内连续四个月降水量占全年的７０％以上，连】太原理工大学硕士研究生学位论文续丰水或连续枯水年较为常见…。 山西省水资源的现状很不乐观。我省是一个水资源严重短缺的省份， 全省多年平均降雨量比全国平均水平偏少１５％，人均水资源占有量 ４５６ｍ３／ｓ，仅占全国平均水平的１／５，居全国倒数第二，远远低于人均１０００ｍ３／ｓ的严重缺水界限。耕地亩均水资源占有量更仅为全固平均水平的１／９，加上大规模的采煤和过量开发利用地下水，使得河川径流日渐减少，甚至 出现河流断流，泉水干涸的严重现象，仅２０年来，山西省河川径流减少了３９４％。２１世纪水资源正在变成－Ｓｔ宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是 资源问题，更成为关系到一个国家经济、社会可持续发展和长治久安的重 大战略问题。对于我国，水资源的合理利用更是具有至关重要的意义，水 利事业的发展和水资源的可持续利用将直接关系到我国全面建设小康社 会目标的实现。 １．１．２我国及我省水利工作建设现状 新中国成立以来，经过半个多世纪的建设与发展，全国已建成水库８．５ 万座，修建堤防２６万千米，年供水能力由１９４９年约１０００亿立方米提高 到１９９９年５７００亿立方米左右，有效灌溉面积发展到８．５亿亩，累计治理 水土流失面积６７万平方千米，水电装机总容量达２８８０万千瓦，４４７个县 实现农村电气化。我国用仅占全球６％的可更新水资源和９％的耕地支撑 着占全球２２％人口的温饱和经济发展这一事实，充分表明水利工程建设取 得了巨大成就。但是，与全面建设小康社会的要求相比，水利的能力和技 术水平仍存在很大差距。主要表现在：工程建设体系还不完善，控制性工 程不足，安全建设滞后，一些在建工程还没有发挥效能，非工程措施建设２太原理工大学硕士研究生学位论文严重滞后，信息不灵，基础设施严重不足。有的防汛指挥部门没有配备传 真机、计算机、打印机等必要的设备，存在信息采集与报送不及时、重点 不突出、程序不规范等问题，甚至有的基层防汛指挥部门工作人员不会操 作计算机，不会使用防汛相关软件。“１ 山西省现有９个水文水资源勘测分局，２个水文水资源勘测队，６６处 国家基本水文站（其中国家重要水文站１６处），７９９处雨量站，１７处蒸发 站，６０处墒情站，２０６处报汛站，７５３处地下水动态观测井，２６００余处地 下水统测井，１２９处地表水水质监控站，至今已收集积累了数以亿计的各 类水文水资源数据，为山西省防汛抗旱、水资源开发利用与管理、国土规 划和水环境治理等国民经济建设和社会发展做出了突出贡献。但是由于种种原因山西自身的经济发展水平与全国的差距逐渐拉大，相应的水文基础设施建设也满足不了国民经济建设发展的需要。主要表现在： １、水文站网密度不足山西省现有国家基本水文站的站网密度为４．７站历平方公里，总体密度偏低，尚有几条中等河流无水文站，小河站不足，部分流域、地区、地类空白无站，大部分水库灌区工程缺乏水文观测，不能满足水资源评价、管理、保护及工程规划设计的需要。 ２、水文基础设施设备落后 山西省水文站大部分渡河设施建于２０世纪７０年代，老化失修严重， 自动化程度很低，降水蒸发观测仪器更新速度缓慢。部分报汛水文站、雨量站通信条件差，严重影响水情信息传递。地下水位监控仍靠原始人工方法，观测质量难以保证。水质分析仪器设备落后，许多项目因仪器缺乏无 法开展分析。 ３、水文能力建设滞后３太原理工大学硕士研究生学位论文在开发利用新技术、新仪器方面与流域机构及一些省区相比，存在较大差距，不能适应水文工作现代化的需要；尚未建立起完善的水文政策法 规体系，水文建设与事业发展的相应前期基础工作较为薄弱：水利业务部 门低水平重复开发的应用软件功能单一、系统性差、标准化程度低，信息 资源开发利用层次较低、成本高、维护困难，不能形成全局性高效、高水 平、易维护的应用软件资源。 在这样严峻的情况下，设计一种性能优良的水情监控系统，实现对水 资源信息实时、快速、准确的监测及进行细致、认真、快捷的分析、管理， 有着非常重要的现实意义。１．２国内外远程水情监控发展现状１。２．１国外水情监控系统研究现状 以发达国家美国、日本为例介绍国外水情监控的发展现状。 美国既是工业先进、通讯、交通网非常发达的国家，又是幅员广大、人口密度不均的国家。因此各种制式、各种通信方式的监测系统均比较发达。其中自报式超短波系统、卫星平台获得广泛的应用，而且美国是唯一 大面积使用流星余迹通信进行水情远程监测的国家。使用卫星的系统如极 轨卫星环境数据（包括水情数据）收集系统ＡＲＧＯＳ系统，及大量气象同步 卫星平台，均可进行水情数据传输。“１近年美国的ＳＵＴＲＯＮ公司被美国海 洋和大气局（ＮＯＡＡ）授权研制下一代水位监测系统（ＮＧＷＬＭＳ）。该系统将 会集成目前的海平面及大流域测量网络，用最先进的传感器，卫星传输手 段，集中数据处理及接收。 日本由于国土小、工业发达，其监控系统集成化和综合程度比较高。４太原理工大学硕士研究生学位论文例如淀川监测系统，７２００ ｋｍ２内有水库４座，５０个雨量站，５４个水位、 流量站，５个水质站。流域内各测站为无人值守，水情数据通过无线信道 传到控制中心，利用计算机进行处理分析，发布预报或警报。 国外发达国家的远程水情监控系统的特点是：系统发展比较完善，传感器测报设备先进可靠；通信方式多样化且十分先进；分析预报技术成熟并积极采用各种先进的技术。““１ １．２．２国内水情监控系统研究现状 我国水情监控系统的发展建设起步于１９７５年，大致分为三个阶段： 第一阶段，大约从１９７７年底开始，经过５年左右的时间，研制出５－６套系 统设备。这一阶段研制的设备都是采用分离元件组成。目前，当时的监控 系统大部分经过不同程度的改造后仍在使用，个别的趋于淘汰或更新换 代。第二阶段，大约在１９８２年以后，随着微机的推广应用，设备尽可能采用大规模集成电路，发展迅速。我国大部分监控系统是这一阶段的产物。第三阶段，以１９８６年５月水电部科学司主持召开的“小流域水情自动监 控系统研讨会”为标志，开始有领导的定型阶段。从１９８６年以来一些主要研制单位积极围绕水电部的定型要求，组织技术攻关，开展定型工作。巧３截止１９９９年４月，全国已建成和在建的水情自动监控系统达４８２处， 由８４３个中心站（含分中心站）、１４６０个水情站（含降水量及水位等参数）、 １１９７个水位站、４６１２个雨量站组成。除台湾省外，全国各省、自治区、 直辖市及流域机构都建有水情自动监控系统。 我国的水情自动监控系统建设经过十几年的经验积累，虽然已具备定 型生产的基本条件，但系统总体水平仍相对落后，主要表现在： 一．大部分防汛站缺乏现代化的采集、传输设备，不能满足当今对水５太原Ｎ３－大学硕士研究生学位论文情数据实时、快速、准确监测的要求。二．水情监控管理软件也远远不能满足水利信息化的需要，还停留在过去基本靠人工方式整理、分析的初步阶段，不但劳动强度大，而且工作 效率也远不能满足信息化社会的要求。１．３论文研究的内容和意义针对我国及我省水利工作建设相对落后的现状，本论文结合太原市地下水水位自动监控系统、永定河上游河道流域水情监控系统、左权石匣水库坝’隋、水情监控系统等实际工程项目，设计研制了一种基于组态软件与 ＧＳＭ短消息数据传输技术的新型远程分布式水情监控管理系统。该系统能够有效地实现对地下水、河道流域、水库大坝等的水情数据的实时自动化采集、远程传输及数据的存储、分析、统计等整编处理，大 大减轻了工作人员的劳动强度，提高了工作效率；为水利工程的安全运行 提供了保障；为水利工程故障诊断与维护提供了数据资料；在防灾减灾、 水资源科学调度等领域有着广泛的使用价值，为全面提升水利事业活动效率和效能提供了一种新的有效技术手段。６查堕堡三奎兰堡主竺窒生堂壁堡苎第二章远程水情监控系统２．１系统总体结构针对水情监控系统中的监测站点大多分布在交通不便的偏远地区，测点分散，工作环境恶劣等特点，设计了以移动通信中ＧＳＭ短消息数据传 输技术为基础的分布式远程水情监控系统。 本系统由监控中心与监测站两部分组成，系统结构如图２．１所示。监控中心图２一ｌ系统结构图Ｆｉｇ ２－１ Ｆｒａｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ监测站监测站是指分布于各处的测量站点．监测站由水位传感器，ＰＬＣ（包括模拟量采集模块和数据处理模块）及ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ组成，能够实现水位数据的采集、计算、存储。并可通过ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ向监控中心或工作人员 手机发送水位信息，也可接收来自监控中心或工作人员手机的指令信息。７太原理工大学硕士研究生学位论文每个测量站点的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ都配有一个独立的ＳＩＭ卡号，以此进行各个 测量站点的区分。 监控中心由装有监控管理软件的ＰＣ机和ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ组成，安装在 水情监控站或值班室。监控中心能够通过ＧＳＭ调制解调器与监测站进行 无线短消息通信，实现数据的无线远程实时传输，并对水位信息进行存储、 显示、统计、分析等整编处理。２．２系统工作原理系统上电后，传感器开始工作，将水位这一物理信号转换成为４～ ２０ｍＡ电流信号输出：模拟量采样模块将此信号通过Ａ／Ｄ转换成为１２位 的数字量；在数据处理模块中完成对采样数据的滤波、整理等处理，最后 将整理成为符合通讯协议的水位数据连同实时时间数据一并进行存储。当 需要发送水位信息时，将水位数据送至与之相连的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ以短消息 的形式发出。 监控中心的ＰＣ机通过ＲＳ２３２串口线与ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ连接，当需要采 集水位信息时，监控软件将通信指令写入串口，监控中心的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ 自动将控制指令从串口读出并以短消息的方式发送给监测站的ＧＳＭＭｏｄｅｍ。当监测站的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ收到控制指令后对控制指令进行判断，指令 正确的话，将水位数据连同实时时间数据通过ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ以短消息的方 式返回到监控中心。８太原理工大学硕士研究生学位论文２．３系统主要功能一．系统监测站所实现的主要功能有： １．水位信息自动采集、转换、存贮。 ２．根据设定时间，定时给监控中心发送实时水位信息。 ３．根据监控中心的需要，随时发送实时水位信息。 ４．手机用户通过短消息业务可随时获取实时水位信息。 ５．在网络故障或ＭＯＤＥＭ损坏的情况下，可与ＰＣ机直接相连用于 导出历史数据，从而保证数据的连续性。二．监控中心管理软件所实现的主要功能有：Ｉ．通过ＧＳＭ调制解调器与监测站进行无线通信，实现数据的无线远 程实时传输。 ２．通过程序设计将采集的水位信息自动进行处理，转换为可以进行 显示、存储、统计、分析等处理的数据格式。 ３．通过程序设计将在无人值守的情况下，实现数据的自动采集、显示、存储及自动生成报表；能够自动监测到非正常状态的发生（报警发生），并在报警发生时发出语音警告，同时自动给工作人员手机发送警告信息。 ４．实现良好的便于用户操作的人机交互界面，包括通信模块、数据 库模块、报表模块、报警模块、历史趋势曲线模块五大功能界面，实现了 水位信息的多类型显示、存储、查询、分析、报警、远程转发及打印输出 等功能。９太原理工大学硕士研究生学位论文第三章系统通信方式及通信设备３．１系统通信方式圈内外监控系统的发展过程中出现了许多通信方式作为数据传输手 段，主要有利用Ｍｏｄｅｍ通过电话线进行通信、微波通信、专线通信及无 线通信等。 一、利用Ｍｏｄｅｍ通过ＰＳＴＮ（Ｐｕｂｌｉｃ ＳｗｉｔｃｈｅｄＴｅｌｅｐｈｏｎｅＮｅｔｗｏｒｋ）通信： 目前国内外有许多方法可以实现现场数据的远程实时传输。最常用的 方法是通过公用电话网， 在这种通信方式中，主控计算机通过调制解调器（ＭＯＤＥＭ）拨号沟通各控制点，分别传送数据。由于现代电话通信网已 经进入程控交换时代，技术比较先进，速度快，容量大，因此采用电话通信网建立数据通信系统确实有其独特的优越性。但该方法有其不足之处。在集散式的远程测控系统中，主站和从站～ 般依靠电话线路，通过调制解调器交换信息，当一方发起呼叫另一方时， 主叫方首先要拨号，为防止误动作，应答方一般必须等待振铃信号出现两 次后，摘机应答；然后，双方的调制解调器进行“握手协商”，以确定波 特率、协议等参数，最后才进入数据传输阶段，数据传输完毕，主叫方挂 机，应答方挂机，从而完成本次数据传输。在整个过程中，“联络沟通” 占去相当多的时间，尤其是在从站较多，而每次传输的信息量又不大的情 况下，这种方式的效率是相当低的。假设每次传送的信息量不超过１００个 字符，波特率为６００ｂｐｓ，则真正进行数据传送的时间只有２ｓ，而用在建立 连接的时间却占去几十秒钟。如果从站有２０个，那么主站巡查一遍所有１０太原理工大学硕士研究生学位论文从站，至少需要１ ５分以上，使得整个系统的实时响应性能大打折扣。而 且用Ｍｏｄｅｍ和ＰＳＴＮ只能实现单路数据传输，不能满足多路数据同时传 输的需求。同时该方法传输速率上限只能达到９６００ｂｐｓ，不适合批量数据 传输的情况。 二、微波通信： 微波通信系统是基于微波视距传播的，其频段主要有２、４、６、７、８、１ｌ、１３和１８ＧＨｚ，两个微波站之间距离一般为５０Ｋｍ且必须为视距。微波通信具有通信质量和可靠度高、容量较大、可实现多路通信的优点，但同 时也存在着频道资源紧缺、建设工程量大和建设周期长等缺点。 三、专线通信所谓专线，就是利用专门铺设的电缆（光缆）线路，不通过电话交换机，将所有从站与主站以单总线方式连接起来。由于是专线，传输数据波特率 固定，采用调制解调芯片，且为全双工方式，所以所有从站始终处于接收 准备状态，主站可随时发码，连接在线路上的所有从站都可以立刻收到主 站所发送的字符，从而省去了拨号应答和调制解调器之间的“握手连接”时间，大大提高了通信的效率。但是，这种通信方式只适用于具备建立专线通信条件的应用领域，所以其应用范围也大大受限。 四．无线通信 进入二十一世纪以来，计算机网络、通信技术、自动化技术、遥感技 术、传感器技术以及大规模集成电路无不飞速发展，而其中最为引人瞩目 的当是无线通信技术及无线通信网络飞速普及和应用。现今，无论国外还 是国内通用的、覆盖广泛的无线网络基本建设完成，例如中国移动的ＧＳＭ 网可实现全国及全球漫游，使手机等无线终端设备得以快速普及，可以说 世界已经进入无线时代。而无线通信不仅仅可以传输话音信号，从本质讲，１】太原理工大学硕士研究生学位论文它是数据通信技术与移动通信技术结合的产物，数据通信才是无线传输的 核心内容。近年来，移动通信的数据业务获得了迅猛发展，其年增长率远 远高于电话业务，广阔的市场前景使得各大通信制造业巨头们纷纷投入到 移动数据业务的竞争之中。 作为数字蜂窝系统的典范，ＧＳＭ系统已在全球获得了巨大的成功， 其广阔的覆盖范围和良好的漫游性、安全性，再加上各种基于ＧＳＭ的数 据传输技术的不断发展，使得在ＧＳＭ上进行数据通信成为在３Ｇ（第三代 移动通信的简称）到来之前最好的一种手段。ｂ３ 在ＧＳＭ数据业务中，短消息业务最适合应用到数据采集点分散、数 据量较小的系统中。短消息服务ＳＭＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）是ＧＳＭ通信 网络对用户提供的一种数据服务。它通过７号信令信道传输，具有通信灵 活可靠、保密性强、初期投入费用低的优点，适用于小量数据的实时传输【¨综上所述，本系统结合远程水情监控具有测量站点分散、通信距离长、 传输数据量小等特点，利用现有的移动通信网络资源，采用ＧＳＭ短消息 数据传输技术作为通信方式，从而使系统结构简单，运行方便可靠，运营 成本大大降低。““３．２ＧＳＭ网络及ＳＭＳ传输原理３．２．１ＧＳＭ网络结构及功能 ＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）系统是欧洲邮电管理委员会（ＣＥＰＴ）下属的移动通信特别小组，从１９９２年起开始制定，并在１９９８ 年颁布实施的新的数字式蜂窝移动通信标准。目前它的应用已经比较广泛１２太原理工大学硕士研究生学位论文且成熟可靠。 ＧＳＭ系统除了具有一般数字系统所有的容量大、业务类型多、设备 小型化、成本低、服务质量好、安全性能好等优点外，还有本身的一些特 点。其一，该标准允许移动用户进行全球漫游及非严格的小区交接。其二，ＧＳＭ的协议使得呼Ⅱｑ控制过程类似ＩＳＤＮ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＮｅｔｗｏｒｋ）以便与ＩＳＤＮ兼容，并且又包括了与蜂窝通信有关的特别功能，如本地登记和小区交接。ＧＳＭ标准提供的数字化端到端的连接，使之利 用同一资源可为用户提供一系列的话音，ｊＥ话音服务。 ＧＳＭ网络系统由三部分子系统组成：交换系统、基站系统、操作和 支持系统。ＧＳＭ网络系统模型如图３―１所示。ＢＳＳＮＳＳ移动用户基站子系统网络子系统图３―１ＧＳＭ网络模型Ｆｉｇ ３－１ ＧＳＭ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｍｏｄｅｌ各部分功能如下 １、交换系统１３太原理工大学硕士研究生学位论文本子系统由移动业务交换中心ＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ 位置寄存器ＨＬＲ（ＨｏｍｅＬｏｃａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ ＬｏｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒ）、本地用户Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、访问者位置寄存器ＶＬＲ（ＶｉｓｉｔｏｒＲｅｇｉｓｔｅｒ）、鉴权中心ＡｕＣ和设备识别寄存器ＥＩＲ（ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｇｉｓｔｅｒ）Ｔ；个部分组成。ＭＳＣ：完成系统的电话交换功能。负责建立呼口ｑ、路由选择、控制和 终止呼叫，负责管理交换区内部的切换和补充业务并负责搜集计费和帐单信息，用于协调与固定公共交换电话网之间的业务，完成公共信令及网络的接口。它能够提供与其他非话业务之间正确互联所需要的功能，例如公 共分组交换业务。 ＨＬＲ：用于管理移动用户的主要数据库，根据网络的规模，系统可有一 个或多个本地用户位置寄存器，它存储两种类型的数据： ●用户信息（如电信业务、传真业务和补充业务等方面的数据）。 ?位置信息：利用位置信息可正确选择路由、将呼日ｑ接通移动台， 这是通过该移动台目前所在区域提供服务的移动交换中心来完成。 网络系统对用户数据的管理工作都是存在本地用户位置寄存器中。对 一个注册的移动台分配两个号码并存储在本地用户位置寄存器中。国际移 动用户身份号ＩＭＳＩ（Ｉｍｅｍａｔｉｏｎａｌ ＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎＩｄｅｎｔｉｆｙ）：在某一网络地区中，每个用户分配一个用户身份号。移动台ＩＳＤＮ号：ＭＳＩＳＤＮ（ＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎＩＳＤＮ）Ｅ［】在ＰＳＴＮ（ＰｕｂｌｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄ ＴｅｌｅｐｈｏｎｅＮｅｔｗｏｒｋ）中的１ＳＤＮ编号。ＶＬＲ：访问者位置寄存器是一个移动用户漫游到一个新的移动中心区 域，该移动中心的访问者位置寄存器将向本地用户位置寄存器询问该移动台的数据。如果这个移动台在此之后向打电话，外来用户位置寄存器具有 建立呼叫所需的所有数据，因此不需要询问向本地用户位置寄存器。这样１４太原理工大学硕士研究生学位论文可以认为外来用户位置寄存器的一个分布式复制器。 ＡｕＣ：鉴权中心与本地用户位置寄存器连接在一起，它为本地用户位 置寄存器提供一个与用户有关的并用于安全方面的鉴别参数和加密密钥 ＥＩＲ：移动台由它的国际移动设备身份号ＩＭＥＴ来识别，而用户则由 他的国际移动用户身份号ＩＭＳＩ来识别。 ２、基站系统（ＢＳＳ） 由两个部分构成：基站控制器（ＢＳＣ）和基站收发信机（ＢＴＳ）。通常，交 换系统中一个ＭＳＣ监控一个或多个ＢＳＣ，每个ＢＳＣ控制多个ＢＴＳ。基站控制器是一个高容量交换机，负责系统与无线有关的功能，如切换，无线网络资源管理和蜂窝数据等。 在每次通话的过程中，基站接收机能够监测到各基站的信号强度并送 给基站控制器，使控制器决定什么时刻进行切换，切换到那个基站小区。 基站控制器也具有对移动台的功率控制功能，降低移动台的发射功率电 平，可延长移动台的工作时间，减少了对其他用户之间的邻道干扰。 ３、移动台（ＭＳ）即网络用户，通过Ｕｍ无线接口与网络基站通信。每个移动台有一个身份号：移动台设备本身由一个独特的国际移动设备身份号（ＩＭＥＩ）来区别。 当移动台被一个用户使用时，它还有一个国际移动用户身份号（ＩＭＳＩ）。国 际移动用户身份号可做到一个用户身份模块（ＳＩＭ）中，这样移动用户可以 插入它的身份模块并使用符合系统规范的卡来驱动移动台。３．２．２ＧＳＭ网络数据传输业务一、概述： 移动通信与数据通信的融合产生了移动数据通信业务。随着全球性移】５太原理工大学硕士研究生学位论文动通信的发展，我国ＧＳＭ移动电话得到了迅猛的发展，ＧＳＭ／ＤＣＳｌ８００ 作为国际标准化的数字蜂窝电话系统，不仅提供了高质量和高保密性的话 音业务，而且还提供了许多数据传输业务，如短消息业务（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）。‘７１ 二、分类： １．短消息业务（ＳＭＳ）； ２．电路交换型（ＩＷＦ ＩｎｔｅｒＷｏｒｋｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）数据业务：包括ＧＳＭ承载 数据业务和高速电路交换数据业务ＨＳＣＳＤ（Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ）： ３．分组交换型移动数据通信功能（蜂窝数字分组数据ＣＤＰＤ，ＣｅｌｌｕｌａｒＤｉｇｉｔａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｐｅｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＳｗｉｔｃｈＤａｔａ）：４．通用分组无线业务（ＧＰＲＳ）； 三、发展过程： ＧＳＭ网络无线数据通信经过长期的发展，大致经历了四个发展阶段： 第一阶段采用数据传输速率最高为９．６ｋｂｉｔ／ｓ，属于低速电路交换无线数 据业务，包括透明和不透明两种传输方式；第二阶段提出高速电路交换数 据业务ＨＳＣＳＤ，它通过改进编码调制方式将一个时隙的传输速率提高到１４．４ｋｂｉｔ／ｓ且允许几个时隙传输一路数据理论上可达１１５ｋｂｉｔ／ｓ但信道利用率低：第三阶段是通用无线分组交换业务（ＧＰＲＳ）；第四阶段是增强数 据速率业务（ＥＤＧＥ）。３．２＿３ＧＳＭ短消息业务概述 短消息服务（ＳＭＳ）是ＧＳＭ技术应用的一项重要内容，它具有一些突出特点如：一次可传输１４０个字节的数据，数据的内容可以是字符或数字；】６太原理工大学硕士研究生学位论文可以在ＧＳＭ网络内端对端传输，还可以从ＧＳＭ网络外（如互联网）发送短 消息给一个端点站；短消息通过设在移动通信部门的短消息中。Ｇ（ＭＳＣ）忍 ＧＳＭ系统的信令信道传送，与语音信道不冲突，即使终端处在通话状态 下也可进行传送；在短消息传送过程中，不进行呼叫连接建立和释放的过 程；ＭＳＣ具有短消息的存储功能，在终端设备关机时，可以保持消息在一 定时间内有效等。利用这些特点，及其双向传输的性能，可方便地实现对于采集站设备的信息采集和远程控制，即实现遥测和遥控。短消息业务ＳＭＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｅ ｓｅｒｖｉｃｅ）可分为两类： （１）点对点的短消息业务，该业务使ＧＳＭ用户可以发出或接收长度有 限的数字或文字消息，其中又可分为移动台接收点对点短消。ｇ（ＳＭ．Ｍｒ）和 移动台发送点对点短消息（ＳＭ．ＭＯ）。ＳＭ―ＭＴ是到达移动台ＭＳ的短消息 业务，描述ＧＳＭ系统从短消息业务中心ＳＭＳＣ（Ｓｈｏｒｔ ＭｅｓｓａｇｅＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒ）Ｎ－－个ＭＳ发送短消息的能力；ＳＭ－－ＭＯ是由ＭＳ发起的短消息业务，描述ＧＳＭ系统通过ＳＭＳＣ向一个短消息实体ＳＭＥ（ｓｈｏｒｔ ｍｅｓｓａｇｅ ｅｎｔｉｔｙ） 发送ＭＳ所提交短消息的能力。消息必须包括短消息的最终到达地址，即ＳＭＥ地址。 （２）小区广播型短消息业务（ＳＭＳ ｃＢ），在特定的地理区域内，把具有 通用性的短消息（如交通信息、气象状况等）有规律重复播放给位于该区域 的全部用户，其一次传送的数据量比较小。３．２．４ＧＳＭ短消息传输网络一、ＧＳＭ短消息网络的组成： 一个短消息传输网络是由移动业务交换中心ＭＳＣ、网关移动业务交换 中心ＧＭＳＣ（Ｇａｔｅｗａｙ ＭｏｂｉｌｅＳｅｒｖｉｃｅｓＣｅｎｔｅｒ）和交互工作移动业务交换中心】７太原理工大学硕士研究生学位论文ＩＷＭＳＣ（Ｉｎｔｅｒ―Ｗｏｒｋｉｎｇ ＭｏｂｉｌｅＳｅｒｖｉｃｅｓＣｅｎｔｅｒ）、位置归属寄存器ＨＬＲ、访问者位置寄存器ＶＬＲ和短消息服务中心ＳＭＳＣ（或ｓｃ）、以及短消息实体ＳＭＥ（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｅｎｔｉｔｙ）移动台ＭＳ等部分组成的。二、各部分的功能介绍 ?ＳＭＥ代表短消息实体，是接收或发送ＳＭ的实体，如位于固定网 络中的短消息业务中心： ?ＳＭＳＣ是一个独立实体，完成存储和转发功能，并可与ＩＳＤＮ、 ＰＳＴＮ等网络互连，消息的传输由处于ＧＳＭ外部的ＳＭＳＣ进行中继： ?ＨＬＲ和ＶＬＲ是在网络和交换予系统（ＮｓＳ）中两个非常重要的数据库，ＨＬＲ：归属位置寄存器，保存着与用户的当前位置相关的信息，从而建立对等动态的呼叫。ＶＬＲ：访问者位置寄存器，它与一个或多个ＭＳＣ 相连，负责为用户临时注册数据，它存储的位置数据比ＨＬＲ中的要精确 一些，ＶＬＲ总是与ＭＳＣ集成在一起： ●ＧＭＳＣ代表短消息业务网关，ＩＷＭＳＣ代表短消息业务互联，它 们都是具有处理短消息功能的移动交换中心（Ｍｓｏ。ＧＭＳＣ负责ＳＭ－－ＭＴ 类型的业务，接收由ＳＭＳＣ发来的短消息，查询位置归属寄存器（ＨＥＲ）获 得路由信息，然后将ＳＭ发送到目的ＭＳ所在的ＶＭＳＣ（当ＳＭ是经由ＧＳＭ 电路交换网络发送时，被路由到ＭＳ所在的拜访移动交换中心ＶＭＳＣ）或ＳＧＳＮ（当短消息经由ＧＰＲＳ网发送时，被路由到ＧＰＲＳ网络的业务支持节 点ＳＧＳＮ），其作用类似于语音或数据业务被叫时的ＭＳＣ；ＩＷＭＳＣ负责 ＳＭＭＯ类型的业务，接收共用陆地移动网ＰＬＭＮ内部ＭＳ发来的短消息，它则将强制性地接向能转接到任何ＭＳＣ的７号信令网，而不是只为一个 短消息业务中心提供一个固定的ＧＳＭ点。１８太原理工大学硕士研究生学位论文３．３系统通信设备ＧＳＭ无限通信模块市场上的成品很多，通过性能，价格和售后服务多 方面的考虑之后，系统采用北京华容汇通信设备有线公司的ＨＲＨ ＧＳＭＭＯＤＥＭ ３．０，它内嵌高可靠性ＧＳＭ引擎和５ｌ单片机系统，标准的穿行接口和精简的软件接口协议。¨２１ １．模块实物图图３－２ＧＳＭＭｏｄｅｍ实物照片Ｆｉｇ ３－２ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｏｆＧＳＭ２．参数指标如下：●工作电压：７―３０ｖ 工作电流：５０／１２０ｍＡ 网罗参数：ＧＳＭＰｈａｓｅ ２＋（ＥＧＳＭ９００／ＧＳＭ］８００）ＣＬＡＳＳ●●４（２Ｗ１ｆｏｒ ＥＧＳＭ９００ＣＬＡＳＳ ●ｌｏｗ）ｆｏｒ ＧＳＭ９００工作温度：一２０℃一＋５５℃３．ＨＲＨＧＳＭＭＯＤＥＭ接口协议 ●帧结构：帧头（固定为０ＡＡＨ）＋指令码＋数据】９太原理工大学硕士研究生学位论文●接口协议表３―１ＨＲＨＧＳＭＭＯＤＥＭ ３．０接口协议Ｔａｂｌｅ３－１ ＨＲＨ ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ ３．０ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ指令００Ｈ下发数据ＡＡ ００‘ＨＫＨ应答数据ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ’＋版本号说明 设各信息查询 短信未送出 短信己送出 短信送达短无＋。空格’＋产品序列号 １１Ｂｙｔｅｓ手机导＋数据‘ＥＲＲｏＲ’ ‘ＯＫ’（透明数据传输，ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ自动‘ＳＥＮＤＯＫ’＋‘：’＋１字节序号 信中心 ＳＵＣＣＥＳＳ’＋１１Ｂｙｔｅｓ手机号＋’：’ ＋ｌ字节序号＋短信到达短信中心 时间欹＋接收到时间戳＋时区码ＡＡ完成数据格式转 换，传输数据长度 不超过１４０Ｂｙｔｅｓ。手 机号可以小于１１０ｌＨ短信已成功 送达用户短 消 息 发位，不足位用０ＦＦＨ 填充：非法帧将被 丢弃）０Ｉ送 数 ‘ＦＡＩＬＵＲＥ’＋１１Ｂｙｔｅｓ手机号＋ 据 ‘：’＋ｌ字节序号＋短信到达短信 中，ＩＬ，时间戳＋发送失败（一般指超 过时效）时问戳＋时区 短信未成功 送达用户０２Ｈ用于发送短＿ｉＩｊ息到手机ｌ数据格式需为ＵＮＩＣＯＤＥ。格式与０］Ｈ相同．应答数据也相同 短 消 ＡＡ０３＋１１位发送方手机号＋短消息数据长度＋短消息数据（如果原始 短消息数据为７位编码，上传的短消息数据是解压缩以后的普通８位编 息０３Ｈ无 码数据，４－３７（原始短消息位７位编码）／３８（原始短消息位８位编码） ＋短消息到达短信中心时间戳接 收 数 据备注其中用‘Ａ’表示ＡＳＣＩＩ字符Ａ，００或００Ｈ表示１６进制数据００２０太原理工大学硕：卜研究生学位论文第四章监测站软硬件实现４．１硬件设计４．１．１硬件组成 本系统现场监测站的硬件主要由以下三部分组成： １．数据采集数据采集是完成整个系统功能的前提和基础，它的任务是将水位信号可靠、准确的转换成为稳定的电信号。而完成此功能的硬件部分正是水位 传感器。它作为信号采集最前端的监测仪器，技术参数最起码应在精确度、 量程、稳定性（包括随时间的稳定性以及在周围环境变化条件下的稳定性）、 使用寿命、使用环境要求（包括温湿度、电磁参数、电源）等方面满足监测 分析的需求。“” ２．数据处理 数据处理分为两个部分，其一：完成对水位传感器输出信号的处理，即对模拟量输出信号的处理，其二：完成对此信号的转换、滤波、计算、整理等功能。 ３．数据通讯 数据通讯也分为两个部分，第一：监测站数据处理仪与现场通信设 备的通讯，即ＰＬＣ与现场ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ的通讯；第二： 监控中心的实时通信。“””１ 完成监测站与２１太原理工大学硕士研究生学位论文４．１．２硬件选型 高潮湿、大温差、电磁环境恶劣和易受雷电危害的水工环境对监测设 备的要求很高，选择有足够精确性、可靠性、长期稳定和耐久性的监测设 备对监测系统意义重大。 硬件的选型，应该注意以下几点：（１） （２） （３）要确保监测设备与监测系统兼容。 监测仪器必须具有足够的精确性、可靠性、稳定性和耐久性。 仪器结构要相对简单，仪器埋设、安装调试简单，受施工干扰少，出现故障易于查找、修复或更换。 （４）优先选用输出量无需通过复杂转换就能得到所需监测量的仪 器。 （５）优先选用性价比高，售后服务好的设备。 经过系统分析，选型结果如下：（１）数据采集（水位传感器）：宝鸡秦岭传感器厂生产的ＤＢＳ．３００型压阻式液位变送器，它是一种全封闭嵌入式扩散硅液位测量仪器，可以 精确到厘米，输出４～２０ｍＡ标准电流信号。 （２）数据处理（模拟量处理）：ＳＩＥＭＥＮＳ公司生产的模拟量输入模 块ＥＭ２３１，能够自动完成Ａ／Ｄ转换，精度１２位，自带四路输入端口。 （３）数据处理（ＰＬＣ ＣＰＵ）：ＳＩＥＭＥＮＳ公司生产的Ｓ７．２００ＣＰＵ２２４，功能强大，最多可扩展２８路模拟量输入，自带一个ＲＳ４８５通讯接口。（４）数据通讯（ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ）：采用与监控中心同型的ＨＲＨ ＧＳＭ３．０。ＭＯＤＥＭ太原理工大学硕士研究生学位论文４．２软件设计监测站软件采用ＳＩＥＭＥＮＳ￥７－２００配套的ＳＩＭＡＴＩＣ指令集编制。主 要完成以下功能： １．现场水位采集 水位传感器将水位信号以４～２０ｍＡ的直流信号送入模拟量输入模块， 转换成为１２位的数字量信号，在ＰＬＣ ＣＰＵ内进行处理，整理成为符合通 讯协议的Ｕｎｉｃｏｄｅ码。２．数据远程通讯 将水位信息，通过ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ发送到监控中心或管理人员手机。 具体实现模式有以下几种： （１）定时发送：在每日定时向监控中心及管理人员手机发送当前实时水位信息。 （２）监控中心调用：监控中心根据实际需要，随时向监测站发送特定 指令，待监测站确定为正确指令后，向监控中心返回当前实时水位数据。（３）管理人员调用：工作人员可以随时、随地了发送通信指令至监测站，获得实时水位数据。 软件程序流程图如下：２３太原理工大学硕士研究生学位论文图４―１程序流程图Ｆｉｇ ４－１ Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍｍｅ在完成了软硬件设计后，首先进行无负载试验，运行无误后，进入单 负载试验，之后带负载联机调试，最后完成现场安装调试运行。太原理工大学硕士研究生学位论文第五章监控中心管理软件５．１软件开发工具传统的管理软件开发思路，一般是开发者选择一种自己熟悉的程序设 计语言进行程序设计实现所需功能。随着科学技术的发展，管理软件处理 的信息量越来越大，从而使软件的编程量很大，在这种情况下，使传统的软 件开发方式产生开发成本高、开发周期长、软件通用性差、维护困难等弊 端。“７－２” 组态软件将工业控制管理常用功能组合在一起形成一个新的软件平 台，用户只须在这个软件平台下进行二次开发系统所需的软件即可。其优点有：（１）提高系统的成功率和可靠性；（２）缩短项目开发周期：（３）减少开发费用。 ５．１．１组态软件概述组态（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）为模块化任意组合。通用组态软件的主要特点有：（１）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设各或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改就 可以方便地完成软件的更新和升级。 （２）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方 便用户使用的方法包装起来，使用户能够在较短的时间内很好地完成一个 复杂工程所要求的所有功能。太原理工大学硕士研究生学位论文（３）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供 的底层设备（ＰＬＣ、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的Ｉ／Ｏ驱动、 开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据 处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行 业限制。“””１最早开发的通用组态软件是ＤＯＳ环境下的组态软件，其特点是具有 简单的人机界面（ＭＭＩ）、图库、绘图工具箱等基本功能。随着Ｗｉｎｄｏｗｓ 的广泛应用，Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的组态软件成为主流。与ＤＯＳ环境下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。¨８－２２１ 目前中国市场上的组态软件产品按厂商可大致划分为三类，即国外专 业软件厂商提供的产品，国外硬件或系统厂商提供的产品，以及国内自行开发的国产化产品。 其中，国外优秀通用组态软件主要有美国Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ公司的 ＩｎＴｏｕｅｈ、美国Ｉｎｔｅｌｌｕｔｉｏｎ公司的ＦＩＸ及新推出的ｉＦＩＸ、澳大利亚ＣＩＴ公 司的Ｃｉｔｅｃｔ、德国西门子公司的ＷｉｎＣＣ等等。但是它们一般是在英文环境下开发的，具有应用时间长、用户界面不理想、不支持或不免费支持国内 普遍使用的硬件设备、组态软件本身费用和组态软件培训费用高昂等因素，这些也正是国外通用组态软件在国内不能广泛应用的原因。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，通用组态软件的市场需求日益增大。近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出 了适合国内使用的通用组态软件，如：组态王、ＳＹＮＡＬＬ、ＭＣＧＳ、天工、 ＣｏｎｔｒｏｌＸ、虎翼、力控等。其中最具有影响力的是国内第一家拥有自主知 识产权的北京亚控公司组态软件“组态王”。ｎ” 组态王版本更新较快、功能全面、售后服务好，所以本系统选用“组２６太原理工大学硕士研究生学位论文态王”最新版本“组态王６．５”作为开发工具进行监控管理软件的开发。 ５．１．２组态王 一、软件概述 “组态王”是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智 能软件包，它以Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００／ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ中文操作系统为其操作平台， 充分利用了Ｗｉｎｄｏｗｓ的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点， 它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统 更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作，并可运用微机 丰富的软件资源进行开发。…’ 该软件采用全新中文Ｅｘｐｌｏｒｅｒ界面并拥有丰富的绘图工具、庞大的图 形库（包括大量工业标准元件）、支持多媒体、支持ＯＤＢＣ数据库、提供 功能强大的控件和控制语言，使用灵活、方便。 组态王可以与一些常用Ｉ／Ｏ设备直接进行通讯，Ｉ／Ｏ设备包括：可编 程控制器（ＰＬｃ）、智能模块、板卡、智能仪表等等。组态王的驱动程序采 用ＡｃｔｉｖｅＸ技术，使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系 统的高效率。 “组态王”提供给用户丰富方便的作图工具，提供了大量常用的工业 设备图符和仪表图符等十几个图库，它还提供了实时和历史趋势曲线与报 警窗口等复杂的图素，大大方便了用户开发工程界面，利用图库的开放性， 工程人员还可以生成自己的图库元素。 “组态王”软件是真正的３２位程序，支持多任务、多线程。充分利 用面向对象的技术和控件动态连接技术，如：棒图控件、温度曲线控件、窗口类控件、多媒体控件等。它提供良好的显示画面和编程环境，从而方２７太原理工大学硕士研究生学位论文便灵活地实现多任务操作。 二、软件开发环境 “组态王”的工程浏览器为整个软件的开发提供了一个模块化的便捷 的开发环境，其结构如下图所示。图５－１组态王工程工程浏览器Ｆｉｇ ５－１ ＫｉｎｇＶｉｅｗ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ组态王的工程浏览器由Ｔａｂ标签条、菜单栏、工具栏、工程目录显示 区、目录内容显示区、状态栏组成。 一、工具按钮 工具条按钮是工程浏览器中菜单命令的快捷方式。当鼠标放在工具条 的任一按钮上时，立刻出现一个提示信息框标明此按钮的功能。工具按钮条上的每一个按钮对应着一个菜单命令，分别介绍如下 “工程＼启动工程管理器”菜单命令的快捷方式；用于打开工程管理 器，单击则弹出“工程管理器”画面。２８太原理工大学硕士研究生学位论文“查看＼大图标”菜单命令的快捷方式；用于将目录内容显示区中的 内容以大图标显示。 “查看＼小图标”菜单命令的快捷方式；用于将目录内容显示区中的 内容以小图标显示。 “查看＼详细资料”菜单命令的快捷方式；用于将目录内容显示区中各 成员项所包含的全部详细内容显示出来。 “配置＼开发系统”菜单命令的快捷方式；用于对开发系统外观进行 设置。 “配置＼运行系统”菜单命令的快捷方式；定义运行系统基准频率、设 定运行、系统启动时自动打开的主画面等。“配置＼报警配置”菜单命令的快捷方式；用于将报警和事件信息输出到文件、数据库和打印机中的配置。“配置＼历史数据记录”菜单命令的快捷方式。此菜单命令和历史数据的记录有关，是用于对历史数据记录文件保存路径和其它参数（如数 据文件记录时数、记录起始时刻、数据保存天数）进行配置。“配置＼网络配置”菜单命令的快捷方式；用于配置组态王网络，单击此按钮后弹出“网络配置”对话框。 “配置＼用户配置”菜单命令的快捷方式：用于建立组态王用户、 用户组，以及安全区配置。 用于“切换到Ｍａｋｅ”，即切换到组态王画面开发系统。太原理工大学硕士研究生学位论文用于“切换到Ｖｉｅｗ”，即切换到组态王运行环境。 “帮助＼关于”菜单命令的快捷方式。显示组态王的版本情况和组 态王的帮助信息。 二、工程目录显示区 工程浏览器左侧是工程目录显示区，主要展示工程的各个组成部分， 主要包括“系统”、“变量”和“站点”三部分，它们之间的切换是通过工 程浏览器最左侧的Ｔａｂ标签实现的。 其中“变量”主要用来对变量包括变量组进行管理；“站点”用来显 示定义的远程站点的详细信息；“系统”是编程环境的主体，共有Ｗｅｂ、 文件、数据库、设备、系统配置和ＳＱＬ访问管理器等六大项。具体如下：１．Ｗｅｂ为组态王Ｆｏｒ Ｉｎｔｅｍｅｔ工具。用来进行功能界面的网页发布，供远程浏览。 ２．文件主要包括：画面、命令语言、配方和非线性表。 画面是进行人机界面设置的开发环境，人机界面是使用者和计算机联系的中间媒介，有效的人机界面不仅仅在于显示，更主要的是实现人机之间 有效的信息交流。组态王中命令语言是一种在语法上类似ｃ语言的程序，工程人员可以利用这些程序来增强应用程序的灵活性、处理一些算法和操作等。其中命令语言又包括应用程序命令语言、数据改变命令语言、事件命令语言、热键命令语言和自定义函数命令语言。３．数据库主要包括：结构变量、数据词典和报警组。 数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画 的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现３０太原理工大学硕士研究生学位论文场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系监控 中心和监控站的桥梁。 数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有 用户可使用的数据变量的详细信息。 在监控系统中，为了方便查看、记录和区别不同的报警信息，将不同 变量产生的报警信息归到不同的报警组中。 ４．设备组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设 备。主要包括：串口设各、ＤＤＥ设备、板卡、ＯＰＣ服务器和网络站点。 它们一般通过串行口和监控中心交换数据，其他Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序，则一般通过ＤＤＥ方式与监控中心交换数据。５．系统配置主要包括：设置开发系统、设置运行系统、报警配置、 历史数据记录、网络配置、用户配置和打印配置。 ６。ＳＱＬ访问管理器主要包括：表格模板和记录体。 组态王提供集成的ＳＱＬ访问管理，其功能是为了实现组态王和其他 ＯＤＢＣ数据库之间的数据传输。ＳＱＬ访问管理器用来建立数据库列和组态 王变量之间的联系。通过表格模板在数据库创建表格，表格模板信息存储在ＳＱＬ．ＤＥＦ文件中；通过记录体建立数据库表格列和组态王之间的联系，允许组态王通过记录体直接操纵数据库中的数据，这种联系存储在 ＢＩＮＤ．ＤＥＦ文件中。 三、目录内容显示区 右侧是目录内容显示区，将显示每个工程组成部分的详细内容，同时 对工程提供必要的编辑修改功能。３１太原理工大学硕士研究生学位论文５．２软件总体设计本监控管理软件以“组态王６．５”组态软件作为开发平台，通过程序 设计，实现了水情监控管理软件对ＧＳＭ短消息数据通信过程的控制，从 而开发了一种性能优良的新型远程水情监控管理软件。 一．软件实现的主要功能有： １．通过ＧＳＭ调制解调器与监测站进行无线通信，实现数据的远程无 线实时传输。 ２．通过程序设计将采集的水位信息自动进行处理，转换为可以显示、 存储、分析、统计的数据格式。３．通过程序设计将在无人值守的情况下，实现数据的自动采集、显示、存储及报表自动生成；能够自动检测到非正常状态的发生（报警发生）， 并在报警发生时发出语音警告，同时给工作人员手机发送警告信息。４．实现良好的便于用户操作的人机交互界面，由五大模块的功能界面组成，分别实现如下功能： ?通信模块：工作人员根据需要在该功能模块的界面中随时通过相应的功能按钮进行信息的采集与发送。●数据库模块：用户可以在程序运行当中通过该界面中的相关按钮的操作对数据库中的记录进行查看、分类查询及表格打印输出等操作。 ?报表模块（日报表和月报表）：通过相应的按键可以实现报表文件的查询、显示、删除、打印等操作。 ●报警模块（实时报警窗Ｅｌ和历史报警窗口），用户可以通过对报 警窗口菜单的操作，查看报警事件和记录。 ●历史趋势曲线模块：用户可以根据需要通过曲线的相关设置和操 作查看趋势曲线。太原理工大学硕士研究生学位论文二．软件的设计流程图如下［亟亟五司壶压亟回上Ｌ―――――――｝――――一 臣司图５―２软件设计流程图Ｆｉｇ ５－２ Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆｐｒｏｇｒａｍｍｅ５．３定义Ｉ／Ｏ设备与Ｉ／Ｏ变量监控中心要得到水位信息首先要解决ＧＳＭ无线通信模块与监控软件 的通信接ＩＺｌ问题，实现该功能首先要定义１１０设备与Ｉ／ｏ变量。太原理工大学硕士研究生学位论文５．３．１定义Ｉ／Ｏ设备 只有在定义了外部设备之后，组态王才能通过ＩｔＯ变量和它们交换数 据。 组态王的设备管理结构列出已配置的与组态王通讯的各种Ｉ］Ｏ设备 名，每个设备名实际上是具体设备的逻辑名称（简称逻辑设备名，以此区别Ｉ／Ｏ设备生产厂家提供的实际设备名），每一个逻辑设备名对应一个相 应的驱动程序，以此与实际设备相对对应。组态王的设备管理增加了驱动设备的配置向导，工程人员只要按照配置向导的提示进行相应的参数设 置，选择Ｉ／Ｏ设备的生产厂家、设备名称、通讯方式，指定设备的逻辑名 称和通讯地址，则组态王自动完成驱动程序的启动和通信。 组态王本身没有提供与ＨＲＨ ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ ３．０无线通信模块设备直接进行短信息通信的驱动程序，本系统首先通过ＲＳ．２３２串口线将ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ连接到Ｐｃ机煦ＣＯＭｌ端口，选用北京亚控公司的串口发送数据硬件设备的驱动程序进行串口通信，然后通过后台命令语言编程，将信息进行判断，分离，数据格式转换等处理后，最终实现了监控软件与ＨＲＨＧＳＭ ＭＯＤＥＭ ３．０的短消息通信问题，从而实现了水位信息的远程无线传输。 在工程浏览器的目录显示区，用鼠标左键单击“设备”下的成员 ＣＯＭｌ，则在目录内容显示区出现“新建”国标。选中“新建”图标后用 左键双击，弹出“设备配置向导”对话框， 按照向导提示进行设置，设置完成后弹出如下设备配置向导――“信息总结”对话框，如下图所示：太原理ｔ：人学硕十研究生学位论文图５―３对话框Ｆｉｇ ５－３ Ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘ此向导页显示已配置的串口设备的设备信息，供工程人员查看，如果需要修改，单击“上一步”按钮，则可返回上一个对话框进行修改，如果 不需要修改，单击“完成”按钮，则工程浏览器设备节点处显示已添加的 串口设备。 设备配置好了以后还需要对计算机通讯时串口的参数进行设置。用鼠 标左键双击设备下的成员ＣＯＭｌ，则出现串口．Ｃ６Ｍ１通信参数设置的对话 框?根据ＧＳＭ ＭＯＤＥＭ的通信参数相应的将ＣＯＭｌ的通信参数设置为波 特率：９６００；数据位：８：无校验：停止位：１；通信超时：９６００；通信方 式：ＲＳ２３２。到此，粥设备就完全设置好了，接下来定义与之通信的Ｉ／０变量，就可以实现监控软件与ＧＳＭＭｏｄｅｍ的串行通信了。３５太原理。Ｉ：大学硕士研究生学位论文５．３．２定义Ｉ／０变量 组态王系统中控制变量的基本类型共有两类：Ｉ／Ｏ变量和内存变量。 Ｉ／０变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，这种 数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当Ｉ／０变量的值改变时。该值就会自动写入监控站或其它应用程序；每当监控站或应用程序中的值改变时，“组态王”系统中的变量值也会自动更 新。所以，那些从监控站采集来的数据、发送给监控站的指令，都需要设 置成“Ｉ／０变量”。内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也 不需要从监控站得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程 的中间变量，就可以设置成“内存变量”： Ｉ／０变量的定义步骤如下； 选择工程浏览器目录显示区中“数据库＼数据词典”，在工程浏览器右 侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框，进行变量的 相应设置。设置内容：变量名称专变量类型专初始值专连接设备（只有Ｉ／Ｏ 变量此选项才有效）专寄存器专数据类型专读写方式专采集频率。 如前所述，系统定义了一个名为串ＩＺＩ的Ｉ／０设备，组态王为串口设备 提供的寄存器类型如下表所示：表５―１寄存器类型寄存｛｝｜｝名称 变量类型 数据类型 寄存器数据范围 读写属性 寄存器说明ＤＳＴＲＩ／０字符串ｔｒｉｎｇ０－１２７‘＃符只写字符串输｝｜＿；ＤＨＥＸｌ，０字符串Ｓｔｒｉｎｇ０．１２７：Ｆ符只与１６进制输出ＲＤＡＴＡＩ／ｏ宁符串Ｓｔｒｉｎｇ―ｎ――０－１２７：７－符只读１６ｊ』￡制输入ＳＤＡＴＡＩ／０宁符串ＳｔｒｉｎｇＯ－Ｉ２７‘，符只读宁符串输入太原理Ｉ：人学硕十研究生学位论文根据我们所选的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ的通信指令（参看第三章３．３节），我 们选用的是１６进制输入或输出的寄存器。 一个逻辑设备，可与多个Ｉ／Ｏ变量对应，系统定义了两个与该设备连接 的Ｉ／０变量： ●接收数据：从设置的串口寄存器中读取数据。 ●发送数据：往设置的串口寄存器中写数据。 具体定义后的变量属性分别如下：（ａ炫收数据属性图５－４变量属性框（ｂ）发送数据属性Ｆｉｇ ５－４ Ｖａｒｉａｂｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂｏｘ注意：只写变量的采集频率设为０。５．４数据采集与处理如前所述，Ｉ／Ｏ变量可与外部数据采集设备直接进行双向的、动态的 数据交换．就是说系统运行过程中，每当Ｉ／Ｏ变量‘‘发送数据”的值改变 时，该值就会自动写入ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ中；每当ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ中的值改变时， Ｉ／Ｏ变量“接收数据”的值也会自动更新。所以，通过对Ｉ／Ｏ变量?ｒ发送３７太原理．１：大学硕十研究生学位论文数据”和“接收数据”值的控制与处理就可以实现ＰＣ机与ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ 的通信了。 我们首先通过通信测试得到系统可能遇到的通信情况，及通信成功后 返回的水情信息数据格式。 ５．４．１通信测试 ５．４．１．１测试环境设计 １．首先将ＧＳＭＭｏｄｅｍ通过ＲＳ２３２串口线连接到ＰＣ机ＣＯＭｌ串口， 并给ＧＳＭＭｏｄｅｍ供电。２．然后在开发环境下设计一个测试画面，画面设置“发送”和“接收”两个文本图形。 ３．将“发送”文本设置为Ｉ／０变量“发送数据”的字符串输入连接， 这样就可以在运行时在该文本处对Ｉ／０变量“发送数据”的值进行设定。 ４．将“接收”文本设置为已定义的Ｉ／Ｏ变量“接收数据”的字符串输 出连接，这样在运行时该文本将反映Ｉ／Ｏ变量“接收数据”值的更新情况。 ５．４．１．２运行测试 切换到运行环境，进行通信测试。 在“发送”文本输入处通信指令：ＡＡ０２＋监测站点ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ的ＳＩＭ 卡号＋密码，其中密码是预先跟监测站约定好的，该值会自动写入ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ中，然后ＧＳＭＭｏｄｅｍ会以短消息的方式与相应的监测站点的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ进行通信。 如果通信成功，监测站接收到该指令后，进行相应的处理，处理完毕后．将实时水位信息通过短消息方式返回到监控中，ｔｌ，的ＧＳＭ Ｍｏｄｅｍ中，“接收数据”的值也会自动更新并在“接收”文本处输出。３８太原理ｌ’人学硕十研究生学位论文如果通信不成功将会在“接收”文本处显示相应的通信状态。注意：通信指令中的ＳＩＭ卡号（即手机号码）是１ｌ位的ＡＳＣＩＩ码，密码是１６进制表示的Ｕｎｉｃｏｄｅ码。 ５，４．１’３测试结果及分析 一．测试结果 通过测试，“接收数据”的值在通信过程中有以下几种情况：?ＡＡ０１＋ＳＥＮＤＯＫ短信已送达短信中心，并且短信中心已经下发给接收方。 ●ＡＡ０１＋ＥＲＲＯＲ：短信未从ＧｓＭ ＭＯＤＥＭ送出，可能是未登陆网络 或ＳＩＭ卡故障。 ●ＡＡ０１＋０Ｋ：短信己从ＧＳＭＭＯＤＥＭ送出，但未送达短信中心。 可能是信号质量差或天线连接不好。●ＡＡＯｌ＋ＦＡＩＬＵＲＥ＋站点ＳＩＭ卡号＋对，ｆ白ｊ戳：短信中心未能将短信送达接收方或接收方已经收到短信。但其给短信中心的回应没有收到。 ?ＡＡ０１＋ＳＵＣＣＥＳＳ＋站点ＳＩＭ卡号＋时间戳１通信成功，接着返回 传输的水位信息，格式如下： ＡＡ０３＋发送方手机号（站点ＳＩＭ卡号ＡＳＣ码）＋３１（短信数据长度１ 字节）＋短信内容（水位信息）十３７（原始短信数据为７位编码）／３８（原始短 信数据为８位编码）＋短信到达短信中心时剧戳。 具体收到得的数据格式如下：ＡＡ ０１ ５３ ５５ ４３ ４３ ４５ ５３ ５３ ３１ ３３ ３７ ３５ ３３ ３４ ３５ ３０ ３０ ３９ ３３ ３ＡＥ７ ３０ ３５ ３０ ３４ ３ｌ ３８ ３０ ３８ ３４ ３５ ３２ ３７ ３０ ３０ ３０ ３５ ３０ ３４ ３ｌ ３８ ３０ ３８ ３４ ３５ ３３ ３３ ３０ ３０ ＡＡ ０３ ３１ ３３ ３７ ３５ ３３ ３４ ３５ ３０ ３０ ３９ ３３ ３８ ＯＯ ３２ ００ ３０ ＯＯ ３０ ００ ３５ ５Ｅ ７４ ００ ３０ ００ ３４ ６７ ０８ ００ ３１ ００ ３８ ６５ Ｅ５ ００ ３０ ００ ３８ ６５ Ｆ６ ００ ３４ ００ ３３ ５２ ０６３９太原理．ｆ：人学硕：Ｌ研究生学位论文ＯＯ ３０ ００ ３０ ００ ３ｌ ００ ３８ ００ ２Ｅ ００ ３０ ００ ３０ ７Ｃ ７３ ００ ２０ ００ ４Ｆ ００ ４Ｂ ３８ ３０ ３５ ３０ ３４ ３１ ３８ ３０ ３８ ３４ ３５ ３３ ３６ ３０ ３０注意：１．以上返回信息中的英文字符及水位信息都是以１６进制显示的该字 符的Ｕｎｉｃｏｄｅ码。 ２．根据监测站软件的编程，发送的水位信息内容是：测量同期＋测 量时间＋水位值。 二．分析 １．通信结果分析 由上面的结果，我们可以看出，通信状态的返回都是以ＡＡ０１开头的 ｝６迸制数，不同的通信状态返回的字符串的字符个数不同，通信成功时“接 收数据”数据的字符个数是１００个。 ２．水情数据分析 通信成功后将返回如下格式的信息： ＡＡ０３＋站点ＳＩＭ卡号＋３１（短信数据长度ｌ字节）＋测量日期＋测量 时间＋水位值＋３７（原始短信数据为７位编码）／３８（原始短信数据为８位编 码）＋短信到达短信中心时间戳。 其中我们所需要的信息只有站点卡号（以区分是那个测点的水情数 据）和所有的水情信息内容。 ５．４．２数据处理数据处理的功能是进行通信状态的判断、通信成功后将有用的水位信息进行提取、分离和数据格式转换。进行数据处理之前需要定义内存变量， 才能完成所需功能的实现。太原理ｌ：人学硕士研究生学位论文５．４．２．１定义内存变量 前面定义Ｉ／Ｏ变量时介绍了组态王系统中控制变量的基本类型共有两 类，内存变量是不与外部设备进行数掘交换，在程序设计中间需要使用的 一些变量。 组态王中变量的数据类型与一般程序设计语言中的变量比较类似，主 要有以下几种： 实型变量：类似一般程序设计语言中的浮点型变量，用于表示浮点 （ｆｌｏａｔ）型数据，取值范围１０Ｅ．３８～１０Ｅ＋３８，有效值７位。 离散变量：类似一般程序设计语Ｌ－－－中的布尔（ＢＯＯＬ）变量，只有０，１ 两种取值，用于表示一些开关量。 字符串型变量：类似一般程序设计语言中的字符串变量，可用于记录一 些有特定含义的字符串，如名称，密码等，该类型变量可以进行比较运算 和赋值运算。字符串长度最大值为１２８个字符。整数变量：类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量，用于表示带符号的整型数据，取值范围：－－２１４７４８３６４８～２１４７４８３６４７。结构变量：为方便用户快速、成批定义变量，组态王使用结构数据类型 定义结构变量。结构变量是指利用定义的结构模板在组态王中定义变量，该结构模板包含若干个成员，当定义的变量的类型为该结构模板类型时， 该模板下所有的成员都成为组念王的基本变量。结构变量中结构模板数目 最多为６４个。 项目的测量站点的个数不同定义的内存变量个数和内容不同。 首先要定义用来处理各部分水位信息的内存变量，定义这些变量的时 候．用到了结构变量的定义，结构变量的名称一般为测点标号，其中的成 员变量一般包括：４】太原理］：大学硕士研究生学位论文?测量日期（字符串型） ●测量时间（字符串型） ?水位值（实型） 结构变量定义成功以后，必须在数据词典中定义该结构变量类型的基 本变量，编程的时候才能引用，为了实现其他功能，本系统还定义了其他 一些基本变量，表５―２所示：表５―２变量表格Ｔａｂｌｅ５―２ Ｖｈｒｉａｂｌｅ ｔａｂｌｅ变量名 报表名 列表数据ＤｅｖｉｃｅｌＤ变量类型 内存变量 内存变量 内存变量 内存变量 内存变量 内存变量 内存变量数据类型 字符串 整型整型变量作用描述 处理报表名列表信息 处理手机号码列表信息 标识数据库连接产生的连接号 处理数据库的查询条件 设置水位的历史曲线 设置实时报警窗口 设置历史报警窗口个数１１ １ ｌ ｌ ｌ ｌ盎询条件Ｈｉｓ整型 字符串 字符串 字符串实时报警 历史报警除此之外，组态王中系统预设了一些变量，本系统