CN103941675A - 基于无线网络的安全监测管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于无线网络的安全监测管理***，涉及无线网络技术领域，该***包括设备管理模块、项目管理模块、数据库管理模块、数据管理模块、智能分析模块、报警模块、***功能模块、数据检索及输出模块、脚本支持与功能扩展模块、网络发布模块。本发明通过已有或自建无线网络，配合现场采集模块及数据中心接收模块硬件实现对远程数据进行自动采集和处理，同时与Internet相结合，把采集到的数据及时录入数据库，再通过一系列计算机算法进行数据分析处理，最终在单机或网页上显示，使用户可以在任何地方轻松获得现场设备的即时工作状况、监测数据。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络技术领域，尤其涉及一种基于无线网络的安全监测管理***。
背景技术
分布式数据采集当覆盖区域比较大时，用传统的有线网络传输及数据采集接口，在海量数据采集、管理、预警等诸多方面存在许多困难。***工程的开销会变得非常庞大或根本无法实现。
以无线技术作为节点设备间的通信媒介，其优点非常明显，比如可以灵活移动、可以不受工作环境限制，非常适合分布式数据采集的情况。而无线网络作为一种广泛应用的通讯方式，覆盖面广，通信功能较为成熟，借助于现有的公共无线网络可以大大简化分布式网络的设计，降低远程数据采集***的投入成本。
但是现有的基于无线网络的分布式采集***，多数功能较为单一，无法及时/智能地分析数据，不能尽快发现现场设备的故障，无法及时准确地向用户报警，一些功能复杂的分布式采集***，处理的数据量很大，对硬件要求较高，***的投入成本较大。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提高安全监测效率并降低***成本。
为了解决上述问题，本发明提供一种基于无线网络的安全监测管理***，包括：设备管理模块、项目管理模块、数据库管理模块、数据管理模块、智能分析模块、报警模块、***功能模块、数据检索及输出模块、脚本支持与功能扩展模块、网络发布模块；其中，
设备管理模块包括：数据中心无线设备管理、现场智能无线设备管理；
项目管理模块包括：项目管理、模块管理、测点管理；
数据库管理模块用以实现：数据库类型设置、数据库连接参数配置、测试及连接、备份、恢复、重建；
数据管理模块以现场无线模块数据为基本数据单位，包含：原始数据表、AD数据表、解析数据表、增量数量表和全量数据表；执行数据预处理操作；
智能分析模块包括：测点安全分析预测、现场模块运行状态分析、传感器运行状态分析、数据完整性分析；
报警模块包括：数据接收状态报警、测点变形量报警及数据中心无线模块运行状态报警；
***功能模块包括：包括管理员管理、日志管理、运行状态显示、基础数据表管理、运行参数设置；
数据检索及输出模块提供历史监测数据的条件检索及各类统计报表输出；
脚本支持与功能扩展模块支持用户自定义脚本程序代码，可用于功能扩展；
网络发布模块采用BS架构网络后台服务程序模块，***运行后自动发布网站，远程用户可通过Internet网络浏览器完成项目管理、数据查看。
优选地，项目管理模式为：某个区划下有若干个监测项目，每个项目内包含若干模块、每个模块可连接多个测点、每个测点具有不同的监测类型及传感器类型。项目、模块、测点均使用标识ID进行区分，标识ID唯一，不可重名。
优选地，项目管理模块中一个完整的监测项目的新建过程是：在已选定的区划下新建监测项目、监测项目下新建若干个模块、模块下新建测点，对于新建项目，必须按照此顺序进行，对于已有项目，可任意选择需要的操作而无先后顺序。
优选地，项目管理模块中进行的数据删除不会从物理介质上进行，而是在记录条目上标记无效字样，只有超级管理员才能真正从硬盘删除数据。
优选地，智能分析模块、数据检索及输出模块为独立模块，只在用户需要时调用，不自动运行。
优选地，数据管理模块执行的数据预处理操作为：发现接收到新的监测数据、保存到原始数据表、正确性校验、计算AD数据并保存到AD数据表、计算解析数据并保存到解析数据表、计算增量数据并保存到增量数据表、计算全量数据并保存到全量数据表。
优选地，数据预处理操作由预处理单元以一个独立线程的形式来实现，对原始数据表中的数据进行定时循环检查，当发现接收到新数据后立即对原始数据进行数据校验解析，获取现场无线设备类型，根据现场数据类型调用与此类型相应的数据格式协议算法完成数据的初步解析，将数据保存于AD数据表中；根据AD数据表中解析出的现场模块ID在模块数据表中检索与此模块有关的模块参数及其下安装的测点参数，对此模块的每个测点（通道）进行计算，得到AD数据对应的物理量数据，并将此物理量数据保存于解析数据表内；检索出解析数据表内所有此现场模块ID的监测数据记录并按照时间排序，找到相邻最新的两条数据记录，对两条记录有通道进行减运算，获取当前新数据与上次数据的物理量差值，将差值数据保存于增量数据表内；分别检索出增量数据与全量数据表的最后一条记录，最后一条全量数据加上最后一条增量数据即为全量物理量数据，保存于全量数据表内。
优选地，当接收到的某个现场模块ID原始数据只有一条时，计算增量数据量将上次解析数据设置为最新解析数据，使本次计算出的增量为0，后续计算全量时，将上次全量数据设置为全0，这样计算出的首条增量为0，首次全量也为0。
优选地，报警模块支持以项目为单位进行报警级别阀值设置，每个项目有独立的报警规则，各监测类型分别设置三到四个级别的报警阀值，当某个类型的测量量达到或超过预警级别时即发布报警信息，根据不同的级别可设置不同的接收目的地及预警建议信息
优选地，***功能模块包括基础数据表管理子模块，对使用过程中使用较为频繁且固定不变的数据进行列表管理，包括：区划数据表、IP地址归属地数据表、手机号码归属地表、数据中心无线设备类型数据表、现场无线设备类型表、测点类型数据表、传感器类型数据表、单位数据表。
本发明通过已有或自建无线网络，配合现场采集模块及数据中心接收模块硬件实现对远程数据进行自动采集和处理，同时与Internet相结合，把采集到的数据及时录入数据库，再通过一系列计算机算法进行数据分析处理，最终在单机或网页上显示，使用户可以在任何地方轻松获得现场设备的即时工作状况、监测数据。
附图说明
图1为本发明基于无线网络的安全监测管理的***应用环境示意图；
图2为本发明基于无线网络的安全监测管理的***功能模块结构示意图；
图3为本发明项目管理模块的管理模式示意图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明的远程数据管理***RDMS（Remote Data Management System）是专为远程无线安全监测开发的一套集数据接收、管理、智能分析、安全预警、网络发布为一体的数据管理***。如说明书附图1所示，通过已有或自建无线网络，配合现场采集模块及数据中心接收模块硬件实现对远程数据进行自动采集和处理，同时与Internet相结合，把采集到的数据及时录入数据库，再通过一系列计算机算法进行数据分析处理，最终在单机或网页上显示，使用户可以在任何地方轻松获得现场设备的即时工作状况、监测数据。而由于数据库的“加入”，用户还可以把现在的数据和过去的数据进行对比分析，从而发现问题。同时，通过智能专家分析模块程序对刚采集到的数据进行比对分析，能尽早地发现现场设备是否出现故障或运行出现错误。而此时，远程服务器端也可以利用无线网络自动发送相应的指令到工业现场来控制设备的运行参数以便修正某些错误、给相关责任人发送预警信息，或者通知相关人员协助处理现场出现的状况，以实现分布式采集***的智能化管理。
进一步如说明书附图2所示，在本发明的实施例中，整个***由设备管理、项目管理、数据库管理、数据管理、智能分析、报警、***功能、数据检索及输出、脚本支持与功能扩展、网络发布十个模块构成，集中了目前无线安全监测领域几乎所有的管理及数据检索功能，为用户提供多种数据管理途径，可轻松完成数据管理及日常数据处理工作。
本发明实施例中，***使用Delphi进行编写、部分功能模块使用C++生成DLL函数库，使用SQL、ACCESS或Excel进行数据存储及管理，同时支持多种脚本语言对程序进行动态功能扩展，各功能模块采用独立线程技术，程序的响应速度和用户体验优良，***在性能、功能和智能化程度上都达到了一定高度，是目前安全监测领域较为完善的数据管理***。
下面结合实施例详细对模块的组成和功能进行说明。
一、设备管理
设备管理模块包括数据中心无线设备管理、现场智能无线设备管理。
1、数据中心无线设备管理：实现设备的添加、连接、断开、测试等功能。
根据本发明的一个优选实施例，模块支持USB、以太网RJ45、RS232串口的无线设备，无线设备使用的网络可以是GSM、GPRS、RF（射频）、ZIGBEE、WIFI、及基于Internet网络的IP地址或设备。支持同时连接不同型号（或相同型号）的多台设备，每台设备有唯一的ID标识码，本***支持设备的连接有效性判断及自动断开重连接功能，防止长时间无人值守情况下设备假连接造成的数据丢失。
设备添加为：根据基础数据表“数据中心无线设备类型”中已有设备类型及参数种类，将用户自定义的各个参数值保存到“已有设备表”中，在设备连接功能中用户可直接选取已添加的设备，***自动根据用户预设的参数对设备进行连接操作。
设备连接为：用户可直接选取已添加的设备，***自动根据用户预设的参数对设备进行连接操作。
设备断开为：对不再使用的设备进行断开操作，使设备与计算机的通讯链路断开。
设备测试为：对已经连接的设备进行功能测试，以确定设备是否连接正确，基本方法是根据具体的无线模块类型，使用程序控制其发送、接收无线信息，通过设备的接收、发送结果状态来判断。对于GSM网络，一般是向某一手机发送测试短消息、用户收到测试内容后再回复短消息，观察设备的收发情况；对于GPRS网络，测试的终端是IP地址，即向一指定的IP地址+端口发送测试内容，接收终端收到测试内容后直接回复即可；对于射频设备，其收发测试的终端是用户已有的另一台相同频率的射频模块，测试方法同上。
2、现场智能无线设备管理：主要用于发送远程指令，控制及读取参数、数据。具体地，对远程现场无线智能采发仪器进行无线控制、读取现场设备的指定参数或某条指定记录号或日期时间的监测数据。
发送控制指令为：根据基础数据表内用户预设的现场无线设备类型所支持的参数及通讯协议，向指定标识ID的模块发送远程控制指令，使现场设备完成参数修改，指令可以是：设备的工作模式、采发周期、数据中心号码、数据中心IP地址及端口、RF接收模块ID等。
读取参数为：读取现场设备的参数值，可读取的参数与远程控制指令所述内容相同。
读取监测记录为：发送特定指令，使现场设备将符合要求的数据回传到数据中心。
二、项目管理
本发明支持多项目分区划管理，一套***即可满足同时管理多个不同地区的不同监测项目。主要包括项目管理、模块管理、测点管理。如说明书附图3所示，项目的管理模式为：某个区划下有若干个监测项目，每个项目内包含若干模块、每个模块可连接多个测点、每个测点具有不同的监测类型及传感器类型。项目、模块、测点均使标识ID进行区分，标识ID唯一，不可重名。
根据本发明的一个优选实施例，一个完整的监测项目的新建过程是：在已选定的区划下新建监测项目、监测项目下新建若干个模块、模块下新建测点，对于新建项目，必须按照此顺序进行，对于已有项目，可任意选择需要的操作而无先后顺序。
1、项目管理：对某一监测项目进行新建、修改、开始、终止、恢复、删除操作。
新建监测项目：设置项目所属区划，区划分为三级（省/直辖市、地区、区县），在同一区划下可创建多个监测项目；监测项目名称、项目ID编号、项目概况、发包方名称、项目负责人及联系方式、现场负责人及联系方式、项目实施起止日期等。
修改监测项目：对已有监测项目进行参数修改，可修改的内容与创建内容相同。
开始监测项目：设置某监测项目的起始日期，此起始日期是程序进行数据、解析、分析、预警预报的时间点（前期设备安装调试时的数据一般不参与上述计算）。
项目终止：模块可自动根据新建项目时设置的起止日期终止某个监测项目，用户也可根据实际项目进展情况手动强制停止，项目终止后，所有数据分析、预警功能不再启动。
项目恢复：对于未到监测终止日期而手工终止的项目进行恢复操作，使此项目继续正常运行。
项目删除：对已有项目进行删除操作，删除后，此项目下所有模块、测点信息一并删除，用户将不能查询到与此项目有关的任何数据或记录。
根据本发明的一个优选实施例，同一区划下不可有同名项目名称及项目ID。
2、模块管理：指对某个指定项目下的现场无线模块进行管理，主要操作的新建、修改、开始、终止、恢复、删除等编辑操作及模块类型等的设置。
根据本发明的一个优选实施例，现场无线模块可以是某种智能采发模块仪器也可以是某种特定功能的手机或PAD终端设备。
新建模块：在指定的项目下新建模块，指定模块类型（型号）、厂商、设备序列号、模块标识ID、模块别名、自动采发周期（秒）。
根据本发明的一个优选实施例，模块类型是***判断其通讯协议的唯一途径，若类型与实际使用不符，则不能正确解析数据、无法完成远程控制等功能。
修改模块：对已有模块进行参数修改，可修改的内容与新建内容相同。
模块开始：启动一个模块（只有已启用的模块，才能对此模块进行数据管理操作，如数据保存、预警等）。
模块终止：对于某一个项目内的某一个具体模块，可单独指定其停止工作，进行此操作后，不再对此模块的数据进行解析、分析等操作。
模块恢复：模块终止的逆操作，同项目恢复。
模块删除：对已有模块进行删除操作，删除后，此模块下所有测点信息一并删除，用户将不能查询到与此模块有关的任何数据或记录。
根据本发明的一个优选实施例，同一项目下不可有同名模块别名及模块标识ID。
3、测点管理：用于管理指定模块下测点的参数配置，主要有：测点类型、传感器类型、传感器厂商、使用通道、AD系数、测点名称、测点ID、物理单位，另外也具有测点新建、修改、开始、终止、恢复、删除功能。
测点类型：指被测点（或受控点）的物理量各类，可以是：表面位移、深部位移、水位、水压、降雨量、温度、湿度、含水率、电压等。
传感器类型：指所使用的传感器型号，通过此型号来完成数据解析、转换。
使用通道：指此测点安装时使用的现场无线模块的物理通道号。
AD系数：某种特定传感器的数据经解析后应与一个系数来完成传感器数据到实际物理量的转换工作，如：某种型号的压力传感器数据经解析后为1000，系数为0.5，则实际的物理量数值就应该位1000*0.5＝500帕。
测点名称：监测点别名，一般为一有意义的用户可见名知意的字符串。
测点ID：测点的唯一识别码。
物理单位：实际测量点（受控点）的物理量单位，可以是：长度单位（米、毫米等）、压力单位（帕、千帕等）、重量单位等。
新建测点：在指定模块下创建一个新测点，由用户完成上述关键参数的选择或输入。
修改测点：对已有测点进行上述参数的修改操作。
开始测点：智能本***此测点已布设完成，可以使用。
终止测点：使测点状态为“无效”，不再进行此测点的数据处理及预警。
恢复测点：终止测点的反操作。
删除测点：将测点及与之有关的所有参数信息删除。
根据本发明的一个优选实施例，同一模块下不可有同名测点名称及测点标识ID。
根据本发明的一个优选实施例，本发明中所述的数据删除不会从物理介质上进行，而是在记录条目上标记无效字样，只有超级管理员才能真正从硬盘删除数据。
三、数据库管理
数据是本***提供服务的核心，整个***的各种模块均围绕数据库内的数据展开工作。
本***使用数据库对数据进行管理，支持网络数据服务器。
数据库管理的主要内容有：数据库类型设置、数据库连接参数配置、测试及连接、备份、恢复、重建等。
数据库类型：数据库可以是SQL大型数据库或ACCESS小型数据库。根据本发明的一个优选实施例，根据用户实际监测项目大小灵活选择，当使用SQL数据库时可具有海量数据存储及安全、高效的检索速度，使用ACCESS数据库时可具有成本低、***资源占用少的优点。
连接参数配置：根据实际数据库服务器所在网络内的地址（可本机），指定数据库服务器名称、用户名、密码、数据库名称等参数。
测试及连接：根据数据库连接参数进行连接测试，参数无误时提示测试成功，测试后即可进行连接数据库操作。
注：只有在***与数据库连接状态下，才能完成数据管理、处理工作。
备份：本模块可对数据库历史数据进行备份操作，备份分为手工备份和自动备份。在任意时刻都可通过操作完成手工备份，另外，指定自动备份规则，模块可自动完成数据备份工作。根据本发明的一个优选实施例，自动备份的规则可以是以下几种：指定固定的时间间隔及备份路径，自动计算上次备份与当前时间的差值，到达指定的时间间隔时自动将数据库复制到指定路径；指定特定备份条件进行备份，条件可以是新数据记录条数达到某个指定的数量自动备份或是总的监测数据达到某一量级时自动备份。备份时使用默认的数据库文件名为：原数据库名称+YYYYMMDDHHMMSS.扩展名。
根据本发明的一个优选实施例，为防止操作***损坏、软件重装及硬盘损坏造成的数据丢失，禁止将备份路径设置为***盘及程序所在目录，另外可设置是否将每次的备份文件发送到指定邮箱。
数据库恢复：当前模块正在使用的数据库文件发生损坏不能使用或新安装软件需要使用以前的历史数据时使用此功能可将以前备份的数据文件恢复连接到本模块。
数据库重建：***初次安装或***启动过程中未在指定路径内找到数据库文件时可使用此功能对数据库文件及***需要的数据表进行重新创建，重建的数据库无任何数据。
四、数据管理模块
主监测数据包括原始数据表、AD数据表、解析数据表、增量数据表、全量数据表。
原始数据表：接收到的以16进制字符串保存的原始数据时间及内容；
AD数据表：根据数据协议，将原始数据解析为不含物理单位量的数值；
解析数据表：根据AD数据中的模块ID及已有监测点参数计算出的带有物理单位的数值；
增量数据表：同一监测项目相邻两条监测数据的差值；
全量数据表：自监测开始到当前时间的数据差值。
数据管理包括数据表及结构检查、数据表修复、重建、数据解析、入表及各类数据算法处理单元。
1、数据表及结构：本***以现场无线模块数据为基本数据单位，与监测数据有关的主要数据表有：原始数据、AD数据、解析数据、增量数量、全量数据。
原始数据表：
AD数据表：
解析数据表：
增量数据表：
全量数据表：
全量数据可理解为自监测起始日期到当前日期，现场传感器变化量的物理值。如：某一位移传感器安装时AD数值为500，AD系数为0.35，单位为毫米，经过一段时间后AD值发生变化，当前值为850，此时全量数据表中的数值应该为：
全量数据＝（当前AD值－起始AD值）*AD系数＝（850-500）*0.35＝122.5mm。
2、数据预处理算法单元：
预处理单元是将原始表中的数据进行解析，解析后根据具体的现场无线模块类型查询出编码协议，进行进一步的各种数据处理后保存于不同的数据表中。
在本发明的一个实施例中，数据预处理的流程为：发现接收到新的监测数据、保存到原始数据表、正确性校验、计算AD数据并保存到AD数据表、计算解析数据并保存到解析数据表、计算增量数据并保存到增量数据表、计算全量数据并保存到全量数据表。
根据本发明的一个优选实施例，预处理单元以一个独立线程的形式来实现，对原始数据表中的数据进行定时循环检查，当发现接收到新数据后立即对原始数据进行数据校验（算法与具体类型的现场无线模块发送数据格式有关）解析，获取现场无线设备类型，根据现场数据类型调用与此类型相应的数据格式协议算法完成数据的初步解析，将数据保存于AD数据表中；根据AD数据表中解析出的现场模块ID在模块数据表中检索与此模块有关的模块参数及其下安装的测点参数，对此模块的每个测点（通道）进行计算，得到AD数据对应的物理量数据，并将此物理量数据保存于解析数据表内；检索出解析数据表内所有此现场模块ID的监测数据记录并按照时间排充，找到相邻最新的两条数据记录，对两条记录有通道进行减运算，获取当前新数据与上次数据的物理量差值，将差值数据保存于增量数据表内；分别检索出增量数据与全量数据表的最后一条记录，最后一条全量数据加上最后一条增量数据即为全量物理量数据，保存于全量数据表内。
根据本发明的一个优选实施例，在预处理过程中，当接收到的某个现场模块ID原始数据只有一条时，计算增量数据量将上次解析数据设置为最新解析数据，使本次计算出的增量为0，后续计算全量时，将上次全量数据设置为全0，这样计算出的首条增量为0，首次全量也为0，符合工程应用及后续其它处理习惯。
根据本发明的一个优选实施例，在预处理过程中，任意一种数据表内各通道数据可采用滤波算法，以使数据更加平滑，常用的算法有：限幅滤波法（又称程序判断滤波法）、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法、消抖滤波法、限幅消抖滤波法等。
根据本发明的一个优选实施例，数据的滤波算法也可应用于数据检索、曲线绘制功能模块中。
数据表修复与重建：以独立线程方法定时对各种数据表进行结构复核，当发现结构表与要求不一致时尝试进行修复，当修复不成功时提示用户进行重新创建，若用户同意即可自动重建数据表，重建数据表后，历史数据将丢失。
数据的重新计算：为每接收一条新数据进行一次最新数据的计算，若某条计算发生错误时会对最终全量数据表数据造成直接影响，因此，提供全部数据重新计算的功能，通过选择现场模块ID及日期范围，来对某个指定的模块的数据进行重新增量及全量计算。
根据本发明的一个优选实施例，重新计算也用于当某个传感器参数发生变化后（如：AD系数发生变化、传感器类型重新设定等）的必要操作。
五、智能分析模块
此模块为独立模块，只在用户需要时调用，不自动运行。分为测点安全分析预测、现场模块运行状态分析、传感器运行状态分析、数据完整性分析四个子模块。
1、测点安全分析预测：
以测点全量数据为基础，对已有监测数据进行分析，根据安全监测理论算法进行安全阶段划分、安全预测。
智能分析的一般步骤为：数据检索、曲线绘制、曲线拟合、阶段划分（非必须，与具体安全预测算法有关）、安全预测。
数据检索：根据指定项目、模块、测点、日期范围检索出某一测点的全量数量。
曲线绘制：绘制检索出的某测点变化量与时间的监测曲线图。
曲线拟合：使用多项式对原始全量数据进行拟合处理，使其变为某一多项式曲线函数，以备后续分析。多项式拟合算法可以为：幂指数多项式、勒让德多项式、车比雪夫多项式、埃米特多项式等。
阶段划分：根据安全监测的三段变形理论，将变形（或变化）曲线划分为初始阶段、等速变形阶段、加速阶段、失衡阶段，计算出当前的拟合曲线所处的阶段输出。
安全预测：根据当前流行的安全预测算法，以上述拟合曲线数据为依据，计算并得出监测点所处位置处的可能失稳破坏日期并输出。常用的安全分析方法有：斋藤迪孝法、宴同珍法、灰色***法、婓波纳契法、位移微分法等40余种。
2、现场无线模块运行状态分析：
结合原始数据、增量数据、全量数据，对一段时间内的数据进行综合分析，与此类型的现场无线模块预置数据文件进行多参数状态比对，从而判断此无线模块此段时间内的运行状态是否正常。检查的内容有：设备电压、无线信号强度、太阳能电压、温度、通道整体数据变化、采发周期等。进行此项操作的前提是现场无线设备具备采集发送以上参数的功能。
3、传感器运行状态分析：根据具体传感器类型（型号）对数据进行专家数据比对，比对的内容有传感器数值范围是否超限、数据是否平稳、同一测点的相关物理量变化规律是否符合常规规律（如温度传感器数值升高时太阳能电压也应同步升高、太阳能电压升高时对蓄电池的充电电流应同步增加等）、部分有自检功能的传感器的数据检查（如：某一型号的同轴双联角度传感器，两联的变化差值应保持一致，不一致时则至少有一联发生损坏）等。
4、数据完整性分析：
包括数据接收条数完整性和数据计算正确性分析两项内容。
数据接收数量完整性：一为检查数据接收时间间隔与对应的现场模块ID设备表中用户填写的时间周期是否相符，二是计算数据总量与理论数量的差值，将结果输出给用户。
数据计算正确性：从模块开始日期依据原始数据逐条计算AD数据、解析数据、增量数据、全量数据，与已有相应数据进行比较，并将比较经果输出给用户。
六、报警模块
报警模块功能部分可分为数据接收状态报警、测点变形量报警及数据中心无线模块运行状态报警三部分功能。
1、数据接收状态报警：
检测当前所有现场ID模块的数据接收情况，判断是否按时收到现场模块发来的监测数据，若超过指定时间未收到新的监测数据则发布报警信息。因服务器计算机长期处于无人值守状态，监测数据是否正常无法由人工获取，此功能十分方便，也减少了技术人员的无谓工作量。
2、测点变形量报警：
报警类别支持每种监测类型（位移、降雨、温度、压力等）。
报警级别可分为蓝、黄、橙、红四个级别。此四个级别名称可由用户在基础数据表内自行修改为其它文字（如加强警戒级别、危险级别、撤离级别等）
报警内容为：项目名称、模块名称、测点名称、报警类型、报警级别、当前物理量数值等。
根据本发明的一个优选实施例，报警形式可分为本地声光报警、网络IP报警、无线网络报警三种。
本地声光报警：安装有此***的多媒体计算机屏幕及喇叭报警，报警出现后需用户进行确认方可停止报警。
网络IP报警：向指定IP地址及端口发送报警信息。
无线网络报警：GSM短消息报警、GPRS终端报警、射频终端报警。
根据本发明的一个优选实施例，本***支持以项目为单位进行报警级别阀值设置，每个项目有独立的报警规则，规则内容为：各监测类型（位移、降雨、温度、压力等）分别设置三到四个级别的报警阀值，当某个类型的测量量达到或超过预警级别时即发布报警信息，根据不同的级别可设置不同的接收目的地及预警建议信息（如：建议加强人工巡视、建议加强排水、建议立即撤离等）。如：降雨量达到10mm/h时通知甲、降雨量达到25mm/h时通知乙，当降雨量达到15mm/h及位移量达到5mm时同时通知甲乙等，规则十分灵活。
3、数据中心无线设备工作状态报警：定时对数据中心无线模块进行通讯测试，当无线设备无正确响应时认为此设备发生故障，立即发布报警。
七、***功能模块
包括了本***运行的支持性子功能，主要包括管理员管理、日志管理、运行状态显示、基础数据表管理、运行参数设置等。
1、管理员管理：鉴于安全监测数据的重要性，***启动时需使用合法的用户名及密码登录，用户分为不同的级别，级别可以为：超级管理员、一般数据管理员、数据查看员等。
超级管理员：其它用户进行创建、修改、停用、删除等操作；所有数据表查看、编辑操作。
一般数据管理员：对监测数据进行查看、编辑、汇总、输出等操作；项目管理。
数据查看员：只能查看数据，不能编辑、导出。
管理员可用于本地***启动登录，也可用于通过浏览器时登录。
2、日志管理：记录自***运行开始到关闭的所有用户操作及数据接收记录，包括管理员登录时间、登录管理员名称、级别、数据编辑记录、数据接收记录等；另外还对***发生的运行错误进行实时记录，方便发现程序存在的问题；对经由网络操作、查看数据的用户进行操作记录跟踪。
3、运行状态显示：根据功能模块分为本地程序状态、Web服务器状态、实时数据及状态栏四个部分。本地程序状态显示了当前时间、当前管理员信息（用户名、级别、登录时间）、接收设备信息（接收设备数量、连接状态）、项目信息（总的监测项目数量、现场无线设备数量、测点数量）、数据信息（原始数据数量、有效数据数量、今日接收数量、今日有效数据数量）、最新数据（所属项目、所属模块ID、接收时间）等动态信息，便于对整体运行状态进行直观了解；Web服务器状态显示了Web服务器访问地址信息（外网IP、归属地、内网IP、端口）、Web服务器基本信息（后台服务名称、服务器程序名称）、访问状态（访客超时限制、来访人数统计、最新来访用户名、来访IP地址、来访归属地）、网络流量统计；实时数据显示了最新一条监测数据的数据内容，分别使用三种数据格式显示，分别为：英文ASCII码字符串、16进制数据字符串及强制汉字显示；状态栏显示内容是将上述部分关键信息进行重复显示，主要有当前管理员用户名、数据中心无线设备连接状态、当前时间、数据总数量、今天数据数量、最新数据接收时间及现场无线设备ID标识（状态栏不会被其它窗口遮挡，在任意时刻都可直接获取信息）。
对状态显示部分名词的解析：
实时数据：动态显示最新一条无线数据内容，此部分使用三种格式对接收数据进行显示，分别为英文ASCII码字符串、16进制数据字符串及强制汉字显示；
Web服务器运行状态：显示当前网络环境下的服务器运行状态，各行参数的含意如下：
外网IP：本机的外网IP，指由网络服务商提供给用户的IP地址，外部访问时可通过此IP地址直接访问。
内网IP：本机所在局域网内的IP地址。在局域网内访问服务器时可使用此IP地址，速率较快。
端口：以Web方式访问数据时需使用的端口号，一般是在IP或网址后增加“:端口号”的方式使用。使用浏览器访问数据时，必须使用此端口号，否则无法访问。
来访超时时间：指用户使用浏览器访问服务器时，多长时间不超做则自动将连接失效（用户需要重新输入用户名及密码后才能继续访问）。
当前来访人数：当前有多少用户在使用浏览器访问服务器。
最新来访IP：最近一次用户使用浏览器访问数据时所使用的计算机的IP地址，通常可通过IP地址获取来访用户的所在地。
IP归属地：最近一次用户访问时所在的地区。此数据是由IP地址查表获得，IP归属地数据表来自互联网，不一定十分准确，仅做参考。
最新登录管理员：最近一次用户访问时所使用的管理员名称（用户名）。
4、基础数据表管理：
对使用过程中使用较为频繁且固定不变的数据进行列表管理，便于在人机界面以下拉框的形式让用户进行选择，提高使用效率及用户输入的准确性。
区划数据表：分为三级，三个表，一般情况下三级分别为省/直辖市、地区、区县，也可为某个行业的特定区划，如部委、局厅、管理所，或其它有隶属逻辑关系的划分方式。
IP地址归属地数据表：罗列了IP地址与实际地域的对应关系，此对应关系便于网络用户访问时服务器检索用户所在地。
手机号码归属地：方便对数据中心无线设备（专指GSM类无线设备）进行短信中心号码设置，以实现远程指令发送。
数据中心无线设备类型数据表：便于***正确连接无线设备，包括设备接口类型、设备型号、通讯协议脚本等。通讯协议脚本是一段可由用户编辑的程序代码，动态的对无线设备上传的数据进行正确解析。
现场无线设备类型：便于***对接收到的数据进行正确解析，包括设备型号、通讯协议脚本等。
测点类型数据表：添加可修改测点时可供用户选择的类型列表，内容可以是地表位移、深部位移、水位、温度、湿度、电压、重量等文字。
传感器类型数据表：主要指定可使用的传感器类型，便于对AD数据进行解析，其主要内容是传感器型号信息及数据解析脚本代码。
单位数据表：各种可由用户选择的物理量单位名称，如米、千克、摄氏度、千帕、赫兹等。
5、运行参数设置：
配置文件采用ini格式配置文件保存，界面可视化设置。主要参数有：是否随***启动本***、是否自动连接数据中心无线设备、退出前是否保存当前参数值、数据服务器连接参数、自动备份参数、是否启用报警规则、是否监测数据接收状态等。
八、数据检索及输出模块
提供历史监测数据的条件检索及各类统计报表输出功能。
1、数据检索：包括数据表数据显示与曲线绘制功能。用户通过三级区划的逐级选择（选择上级区划时下级区划自动更新），三级区划选择完毕后，属于当前地区（或管辖区）的监测项目自动更新到下拉列表框内供用户选择，选择项目后，可进一步选择直接检索数据或查看监测项目鸟瞰图。鸟瞰图查看时，界面显示当前选择的监测项目的现地图及监测点点位图，不同类型监测点使用不同形状的图标显示，当鼠标移动到相应图标上时自动弹出此点的基本信息和可进行的操作选项，进一步选择相应操作选项可进行具体的操作，在此处可进行的操作有：测点基本信息查看（包括测点名称、所属项目、所属模块、测点类型、当前数据等）、最新数据查看（日数据、周数据、月数据、季数据、年数据、全部数据等）；数据检索的另一种方法是在进行完项目选择后继续选择要检索的现场无线模块ID（或名称），选择测点ID（或名称，也可选择“全部测点”），选择要查询的日期范围（也可快速选择日数据、周数据、月数据、季数据、年数据、全部数据单先框）进行检索。检索完成后，数据表内呈现出上述选择后的检索结果数据表。
2、图表绘制：根据用户的一系列检索条件（详见上述数据检索内容），数据检索完成后，选择绘图时使用的数据列（X、Y轴），设置X、Y轴物理量单位，选择日期范围，完成图形绘制。绘制的图形可以是：曲线、饼图、直方图等。用户可在绘制图形前或绘制完成后动态修改图形类型及图形的显示方式（平面或3D等）。用户可在图上操作放大、缩小图形。绘制好的图形可导出为本地图形文件（BMP、JPG等）。可对当前图形进行多项式拟合操作。可对当前曲线进行指定的数据滤波操作（测点安全分析预测内的功能模块都可以调用显示）。
3、数据导出：检索完成后的数据表内容可导出为本地其它格式文件，可以是：文本文件、Excel文件、Access文件等。导出时可选择数据格式转换（如转换为字符串、整数、保留两个小数等）。
4、报表输出：按报表内容可分为项目报表、现场无线模块报表、测点报表。根据日期范围可分为日报表、周报表、月报表、月报表、季报表、年报表及用户自定义时间范围的报表。报表为自动根据实际监测数据生成。
项目报表的一般结构形式为：
****项目周报表（日期起止信息）
项目概况（项目概述、模块个数、测点个数、各监测点类型分别个数，总监测数据量，有效数据条数等，设备状态）
报表具体数据内容展示
简单结论与建议
全量数据表格
根据本发明的一个优选实施例，现场无线模块报表一般结构形式为：
项目名称－模名称块周报表（日期起止信息）
项目概况（项目概述、模块个数、测点个数、总监测数据量等）
本监测模块名称
报表具体数据内容展示
简单结论与建议
全量数据表格
根据本发明的一个优选实施例，测点报表一般结构形式为：
项目名称－模块名称－测点类型测点名称周报表（日期起止信息）
项目概况（项目概述、模块个数、测点个数、总监测数据量等）
本监测模块名称+监测点名称
报表具体数据内容展示
简单结论与建议
全量数据表格
根据本发明的一个优选实施例，报表具体数据内容展示过程为：首先调用智能分析模块相关函数，对本项目中的现场模块及测点进行分析，说明本项目内各模块的工作状态及测点状态是否正常，第二段为图形展示，可设置为以模块为单位进行图表绘制，同一模块多个通道绘制于同一画板中，也可设置为每一测点单独绘制图形。
根据本发明的一个优选实施例，简单结论与建议包括：此时间段内最大位移量数值，测点名称，预警级别等信息；建议内容调用报警模块内预设的文字内容（如：建议加强人工巡视、建议加强排水、建议立即撤离等）。
根据本发明的一个优选实施例，报表生成后从显示器输出，可选择从打印机输出。
九、脚本支持与功能扩展模块
***支持用户自定义脚本程序代码，可用于功能扩展。尤其是主菜单功能扩展、各种设备添加方面，使得程序可任意完成用户自行添加的新设备（包括数据中心无线设备、现场无线设备、传感器类型等处）。
根据本发明的一个优选实施例，脚本语言引擎使用了TMS Scripter、FastScript、Remobjects PascalScript、PaxScripter，用户可选择熟悉的语言类型进行脚本编写。***在执行到上述处理结点时，自动调用用户脚本，使用脚本引擎完成代码编译与执行。
本***主菜单使用动态加载技术，提供主菜单加载配置文件，用户需要对功能进行扩展时直接在此配置文件内添加菜单项及编写对应菜单的脚本语言即可。
十、网络发布模块
***自带BS架构网络后台服务程序模块，程序运行后自动发布网站，远程用户可通过InterNet网络浏览器完成项目管理、数据查看等操作。
根据本发明的一个优选实施例，网络浏览器可使用Windows操作***的浏览器、Android操作***的浏览器及Mac操作***的浏览器，方便用户随时随地进行远程操作。
根据本发明的一个优选实施例，网络发布使用了Atozed Software公司的Intraweb开发框架，自带网络发布服务，无需单独对网站进行发布配置。
用户通过网页可完成诸如项目管理、数据查看、曲线绘制等操作。
其功能模块与上述功能模块基本相同，实现了一次开发、两个平台发布的目的。
可设置网页访问无操作超时时间，防止用户未关闭网页情况下离开浏览器设备后造成的数据泄露。
数据及曲线下载功能。
相对于现有技术，本发明具备以下优点：
1、应用现有的无线网络，配合现场采集模块及数据中心接收模块硬件实现对远程数据进行自动采集和处理。能简化分布式网络的设计，降低远程数据采集***的投入成本。
2、与Internet相结合，把采集到的数据及时录入数据库，再通过一系列计算机算法进行数据分析处理，最终在单机或网页上显示，使用户可以在任何地方轻松获得现场设备的即时工作状况、监测数据。
3、根据用户实际监测项目大小灵活选择，使用SQL数据库和ACCESS数据库。并设计了较为完善的数据存储表，和数据预处理流程，方便用户将现在的数据和过去的数据进行对比分析。
4、用户可自行启动智能分析模块进行测点安全分析预测、现场模块运行状态分析、传感器运行状态分析、数据完整性分析，能够通过数据检索及输出模块进行数据检索并将结果以图表、报表等形式输出。
5、网络发布模块能够以多种形式给相关责任人发送预警信息，或者通知相关人员协助处理现场出现的状况，并能够给出合理的处理建议。实现分布式采集***的智能化管理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，包括：设备管理模块、项目管理模块、数据库管理模块、数据管理模块、智能分析模块、报警模块、***功能模块、数据检索及输出模块、脚本支持与功能扩展模块、网络发布模块；其中，
设备管理模块包括：数据中心无线设备管理、现场智能无线设备管理；
项目管理模块包括：项目管理、模块管理、测点管理；
数据库管理模块用以实现：数据库类型设置、数据库连接参数配置、测试及连接、备份、恢复、重建；
数据管理模块以现场无线模块数据为基本数据单位，其管理的主监测数据包含：原始数据表、AD数据表、解析数据表、增量数量表和全量数据表；执行数据预处理操作；
智能分析模块包括：测点安全分析预测、现场模块运行状态分析、传感器运行状态分析、数据完整性分析；
报警模块包括：数据接收状态报警、测点变形量报警及数据中心无线模块运行状态报警；
***功能模块包括：包括管理员管理、日志管理、运行状态显示、基础数据表管理、运行参数设置；
数据检索及输出模块提供历史监测数据的条件检索及各类统计报表输出；
脚本支持与功能扩展模块支持用户自定义脚本程序代码，可用于功能扩展；
网络发布模块采用BS架构网络后台服务程序模块，***运行后自动发布网站，远程用户可通过Internet网络浏览器完成项目管理、数据查看。
2.如权利要求1所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，项目管理模式为：某个区划下有若干个监测项目，每个项目内包含若干模块、每个模块可连接多个测点、每个测点具有不同的监测类型及传感器类型。项目、模块、测点均使用标识ID进行区分，标识ID唯一，不可重名。
3.如权利要求2所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，项目管理模块中一个完整的监测项目的新建过程是：在已选定的区划下 新建监测项目、监测项目下新建若干个模块、模块下新建测点，对于新建项目，必须按照此顺序进行，对于已有项目，可任意选择需要的操作而无先后顺序。
4.如权利要求2所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，项目管理模块中进行的数据删除不会从物理介质上进行，而是在记录条目上标记无效字样，只有超级管理员才能真正从硬盘删除数据。
5.如权利要求1所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，智能分析模块、数据检索及输出模块为独立模块，只在用户需要时调用，不自动运行。
6.如权利要求1所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，数据管理模块执行的数据预处理操作为：发现接收到新的监测数据、保存到原始数据表、正确性校验、计算AD数据并保存到AD数据表、计算解析数据并保存到解析数据表、计算增量数据并保存到增量数据表、计算全量数据并保存到全量数据表。
7.如权利要求6所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，数据预处理操作由预处理单元以一个独立线程的形式来实现，对原始数据表中的数据进行定时循环检查，当发现接收到新数据后立即对原始数据进行数据校验解析，获取现场无线设备类型，根据现场数据类型调用与此类型相应的数据格式协议算法完成数据的初步解析，将数据保存于AD数据表中；根据AD数据表中解析出的现场模块ID在模块数据表中检索与此模块有关的模块参数及其下安装的测点参数，对此模块的每个测点（通道）进行计算，得到AD数据对应的物理量数据，并将此物理量数据保存于解析数据表内；检索出解析数据表内所有此现场模块ID的监测数据记录并按照时间排序，找到相邻最新的两条数据记录，对两条记录有通道进行减运算，获取当前新数据与上次数据的物理量差值，将差值数据保存于增量数据表内；分别检索出增量数据与全量数据表的最后一条记录，最后一条全量数据加上最后一条增量数据即为全量物理量数据，保存于全量数据表内。
8.如权利要求7所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，当接收到的某个现场模块ID原始数据只有一条时，计算增量数据量将上次解析数据设置为最新解析数据，使本次计算出的增量为0，后续计算全 量时，将上次全量数据设置为全0，这样计算出的首条增量为0，首次全量也为0。
9.如权利要求1所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，报警模块支持以项目为单位进行报警级别阀值设置，每个项目有独立的报警规则，各监测类型分别设置三到四个级别的报警阀值，当某个类型的测量量达到或超过预警级别时即发布报警信息，根据不同的级别可设置不同的接收目的地及预警建议信息。
10.如权利要求1所述的基于无线网络的安全监测管理***，其特征在于，***功能模块包括基础数据表管理子模块，对使用过程中使用较为频繁且固定不变的数据进行列表管理，包括：区划数据表、IP地址归属地数据表、手机号码归属地表、数据中心无线设备类型数据表、现场无线设备类型表、测点类型数据表、传感器类型数据表、单位数据表。
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