mqtt数据采集管理系统

mqtt数据采集管理系统（精选9篇）

篇1：mqtt数据采集管理系统

龙源期刊网 http://.cn

基于ＶＣ的ＰＬＣ数据采集管理系统 作者：李 波 舒朝君 江 彦 余 磊 刘永喜 胡玉庆 皮智敏 来源：《现代电子技术》2009年第06期

篇2：mqtt数据采集管理系统

各位领导、各位同仁大家上午好！

首先感谢市领导给我们河北区这样一个试点机会。并有幸与大家一起进行交流。

下面我首先介绍一个我区校舍信息管理系统网络版数据采集工作的总体情况。

一、工作介绍

我区自5月10日接到市校安办工作布署，确定我区与南开区作为网络版试点区后，我局领导那迅速采取行动，成立了信息采集工作领导小组，卢建中局长亲自主抓该项工作，并责承专人负责。为确保该项工作能顺利开展，还多次召开小组碰头会研究协调、解决信息采集准备工作中的所遇到的各种困难。正因为有了领导的重视，我区的各项数据采集工作才得以顺利完成。

在培训前的准备期间，市校舍管理中心曾多次召集我们两个试点区的负责工作的同志开会，商讨准备工作中所遇到的各种问题，指导两区想办法、拿方案。

6月11日至12日我们派7个学校参加了市里安排的统一的培训，回来后我们认真总结这七个学校在实际工作经验。负责同志还亲自参与了信息采集的全过程。总结了重要的一手资料。

为确保培训工作能顺利完成，我区根据国家校安办的采

集汇编等资料，结合我区试点单位工作进展情况。编写了《网络版数据录入》、《visio校园平面图制作》、《视频制作规范》、三个讲义。将在实际工作中所遇到的困难，全部收录其中。

有了讲义作保障我们于7月初利用四个上午的时间分中学组和小学组。每组分别进行两次培训。

合成。分别于6月10日，6月29日完成了汇森中学、扶轮中学两所学校的视频样片。经市信息中心两次审核，对我区的视频样片质量上给予了肯定。同时我区根据市信息中心对视频的审核意见编写了《校安工程视频采集规范文本示例（（15个字）：读政策、挖资源、定标准、求创新、要高效。也就是在熟悉政策的基础上，寻找工作特点，不断挖掘现有资源的可利用性，制定标准，寻求创新、达到高效。

例如：我区研发了《校安工程视频材料辅助生成系统》用于

死水。因而作为基层的主管部门，我们在布臵该项工作时也将一把手作为

我们通过对试点工作进行总结也有许多不足之处，在这里我给大家介绍一下，供各区在信息采集时给予避免。

1、人员协调问题，有的学校正是忙的时候，领导在时工作间上给予保证。

2、基层录像人员的水平不专业、一定要认真研读对视频规范的要求，采集出可以利用的视频资料。在编辑上还要进一步理解编辑思路，解决结构的处理问题。

3、该项工作体现出的校舍的现代化管理方向，使校舍管理更驱向于专业化、信息化。校舍管理涉及面更广，对校管人员的素质要求会更高，该项任务中可以说基层的计算机老师承担了大量的工作。因而校管人员需进一步提高能力。

总之在整个试点任务过程中我们一直牢记市局领导对我们试点区嘱托，因而在整个工作中我们做到了：完成一项工作、总结一项成果、留下一个方案、注重经验积累，做好一次总结。最后我也将基层的一所学校的《校安工信息采集工作概述》作为总结实例展示给大家，同时也作为我们这项工作从上到下的的一个暂时收尾。

谢谢大家！

篇3：mqtt数据采集管理系统

随着电子商务的飞速发展, 推动了物流行业由传统物流向现代化物流的转型。现代物流行业的全过程信息智能化、透明化是发展的必然趋势。要实现物流过程信息智能化、透明化, 需要具备以下两点:一、在物品的运输过程中, 需要通过能够感知信息和通信的设备将信息传送到智能化物流信息系统中, 实现信息的共享;二、物流信息平台根据设备终端反馈的信息进行分析处理, 将物流实时信息或者是异常信息及时发布到客户端设备, 通知相关用户, 实现智能化、透明化管理。本文介绍了电子商务对物流产生的影响、MQTT协议, 设计出智能化物流信息系统, 接入设备终端, 对系统的功能进行综合测试。

2 电子商务对物流产生的影响

电子商务是指人们通过网络手段, 进行的商品交易的活动。电子商务使得消费者的购买方式发生改变, 网上购物消费者带来了极大的便利, 送货上门业务成为一项非常重要的物流服务, 带来物流行业新的发展。新的物流行业不仅仅是提供送货上门服务, 还要求做到信息化、智能化、透明化、全球化以及功能多样化。消费者足不出户就可购买商品, 物流企业及时报告消费者商品的物流动态、商品的状态是否发生改变等等, 这是电子商务时代物流行业的发展趋势。因此需要构建一个智能化的物流信息系统, 来满足消费者和商户以及物流企业对电子商务时代的现代物流的需求。

3MQTT协议分析

MQTT协议由IBM和Eurotech公司于1999 年开发, 是一套轻量级跨平台的基于发布/订阅的消息传输协议。MQTT是专门为低带宽、不稳定网络以及计算和处理能力受限的设备设计, 协议采用小型传输, 耗电量小, 能大大降低网络流量, 最小化数据包并有效分配与传输, 非常适合移动系统上面的应用[1]。

3.1 MQTT的功能

MQTT传输协议可以连接大量的远程设备和传感器, 而且是跨平台的协议, 可以在不同的操作系统上实现, MQTT还支持多种语言开发, 因此在网络条件比较差而且配置比较低端的控制设备上的定制化程序可以使用MQTT协议, 用户可以通过协议的规则来给设备编写功能服务。

3.2 MQTT的特性

MQTT协议的主要特性有: (1) 使用发布/订阅消息模式, 提供一对多的消息发布, 解除应用程序耦合; (2) 对负载内容屏蔽的消息传输; (3) 使用TCP/IP提供网络连接; (4) 三种消息发布服务质量:“至多一次”, 可能会重复会丢失。“至少一次”, 消息一定会到达, 但是可能会重复。“只有一次”, 只会收到一次, 不会丢失也不会重复。 (5) 小型传输, 开销很小 (固定长度的头部是2 字节) , 对网络流量要求低; (6) 使用Last Will和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。

4 系统架构设计

4.1 系统架构

本系统目标是构建智能化、透明化的物流信息系统, 物流过程中物流点上数据, 需要通过终端设备上传到物流信息系统中, 进行数据的分析和挖掘, 然后通过MQTT服务器将相关物流动态消息推送到物流企业、消费者、商家的应用终端上 (以短信的形式发送到用户手机上或者消息的形式发送到移动应用程序APP上) , 让用户实时了解商品的物流信息。系统架构如图1所示:

系统架构主要分为三层:

(1) 数据采集层

主要是远程传感设备或者终端控制设备进行物流过程中各个点的物流信息数据采集, 并且通过网络将数据提交到WEB服务端。这一层采用的设备主要是手持终端设备以及二维码和RFID标签, 采用的开发平台是.NET开发平台, 开发语言主要是C#和JAVA。

(2) WEB服务器和MQTT服务器

WEB服务器是整个系统的核心模块, 负责用户管理、数据的分析、挖掘以及数据处理, 将数据采集模块采集的数据进行处理之后, 及时有效地将信息通过MQTT服务器推送给APP客户端;MQTT服务器, 负责设备终端、APP客户端跟WEB服务端之间的通信。WEB服务端采用的开发技术是Spring+Struts+Mybits, 数据库是Oracle, 采用的开发语言是JAVA;MQTT服务器采用的实现方式是Moquette, Moquette是基于netty的模型的一个Java MQTT broker, 支持WEBsocket, SSL, 可以满足本系统的要求。

(3) APP客户端

装在用户手机上的应用程序APP, 用于接收、查询关注商品的物流信息动态。客户端APP现阶段是在Android操作系统平台上开发的, 只能在Android智能手机或者Android操作系统平板上运行。客户端采用的数据存储模式是SQLite和文件存储模式。SQLite是轻量级嵌入式数据库引擎, 能用很少的内存获得很好的性能。保存到SQLite数据库的当中的数据表主要有:商品的基本信息、用户基本信息、物流历史数据信息。文件存储主要是存储历史图片, 例如用户的头像、物品的图片、物流地点图片等。

4.2 系统的主要功能

系统的功能结构如图2所示:

系统主要实现的功能有:

用户管理:包括用户注册、用户登录、密码修改等子功能, 对用户提交的注册信息进行存储, 处理用户登录请求, 对系统用户信息进行管理。

物流信息查询模块:在这个功能模块中, 用户只需要输入相关物流编号, 可以查询物品当前或者历史物流信息。

数据采集模块:主要是远程终端设备、传感器对物流节点信息进行读取, 并且将读取到的数据信息通过网络上传到远程WEB服务端, 从而完成数据的采集。

数据分析模块:对数据采集模块采集到的数据分析、挖掘, 提取有用的数据信息, 监控异常数据、对异常信息进行警示。

数据处理模块:对数据分析模块提取的数据信息进行处理、分类, 及时反馈信息给用户。

MQTT引擎:负责服务端跟客户端之间的消息通信。

客户端模块:移动应用程序客户端APP, 用于接收服务端发布的物流实时消息, 可以通过APP查询追踪物流信息。

5 系统测试

系统搭建完成之后, 对系统进行了测试。其中, 在运输节点数据采集模块是M8/M8E条码手持终端。这种终端设备可以采集一维码和二维码。在系统开发过程中根据厂商提供的sdk接口, 进行定制化开发, 采集点以及提交数据服务端配置等。

(1) 数据采集以及消息提醒测试

将系统部署到服务器上, 开启WEB服务和MQTT服务, 在Android手机上安装应用程序APP并启动。启动终端采集设备, 模拟商品在几个采集点采集到的信息, 并点击提交。信息提交之后, 手机客户端收到即时消息提醒, 商品已经达到某个物流点;客户端应用程序输入商品物流编码, 可以查询到商品最新的物流动态。

(2) 用户注册测试

用户在客户端注册界面提交信息, 返回注册成功页面, 在登录界面输入用户密码可以登录, 并且可以修改自己的用户信息。

6 总结

本文介绍了基于MQTT的智能化物流信息系统的分析和设计, 通过数据采集以及终端设备测试, 发现系统综合性能效果显著, 非常适合智能化物流信息管理。由于时间仓促, 系统还有些不完善的地方, 比如客户端功能比较简单, 现阶段只支持Android设备, 后期会进行系统完善, 开发支持IOS设备的客户端。

参考文献

[1]IBM.MQ Telemetry Transport.http://MQTT.org.2013.

[2]姜妮, 张宇, 赵志军.基于MQTT物联网消息推送系统[J].网络新媒体技术, 2014, 06:62-64.

[3]张亚慧.物联网环境下轻量级发布/订阅系统的设计与实现[D].北京邮电大学, 2015.

[4]陈旖, 张美平, 许力.WSN应用层协议MQTT-SN与Co AP的剖析与改进[J].计算机系统应用, 2015, 02:229-234.

[5]贾军营, 王月鹏, 王少华.基于MQTT协议IM的研究和实现[J].计算机系统应用, 2015, 07:9-14.

[6]朱艳.移动应用的消息推送与MQTT协议[J].无线互联科技, 2015, 08:1-3.

篇4：数据采集系统的设计

张连华

摘要：单片机作为微型计算机的一个分支。其应用系统的设计方法与一般的微型计算机应用系统的设计在许多方面是一致的。但由于单片机系统通常作为系统的最前端。设计时更应注意应用现场的工程实际问题，使系统的可靠性能够满足应用的要求。数据采集是单片机应用系统中最为重要和普遍的应用要求。数据采集的对象可以是温度、压力、流量等各种物理量。数据采集系统可以是复杂控制系统的一部分。也可以是配备显示(或打印)输出的独立系统(或仪表)。

关键词：单片机；温度；设计

中图分类号：TP274+.2文献标识码：A文章編号：1000-8136(2009)35-0164-02

1模拟通道的组成

模拟通道的一般构成见图1。

1.1传感器

传感器把被测的物理量(如温度、压力等)作为输入参数，转换为电量(电流、电压、电阻等)输出。物理量性质和测量范围的不同。传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号(已有许多新型传感器采用数字量输出)。当信号的数值符合MD转换器的输入等级时，可以不用放大器放大；当信号的数值不符合A／D转换器的输入等级时。就需要放大器的放大。

1.2多路开关

多路开关的作用是可以利用一个A／D转换器进行多路模拟量的转换。利用多路开关轮流切换各被测回路与A／D转换器间的通路，以达分时享用A／D转换器的目的。常用的多路开关有CD4051／CD4052和AD7501／AD7502等。

1.3放大器

放大器通常采用集成运算放大器，常用的集成运算放大器有OP-07，5G7650等。在环境条件较差时，可以采用数据放大器(也称为精密测量放大器)或传感器接口专用模块。

1.4取样保持器

取样保持器具有取样和保持两个状态。在取样状态时，电路的输出跟随输入模拟信号变化；在保持状态时，电路的输出保持着前一次取样结束前瞬间的模拟量值。使用取样保持器的目的是使A／D转换器转换期间输入的模拟量数值不变，从而提高A／D转换的精度。常用的取样保持芯片有LF398，AD582等。

当前输入的信号变化与MD转换器的转换时间慢的多时，可以不用取样保持器。

1.5A／D转换器

A／D转换器的主要指标是分辨率，A／D转换器的位数与其分辨率有直接的关系。8位的A／D转换器可以满量程的1／256进行分辨。A／D转换器的另一重要指标是转换时间．选择A／D转换器时必须满足采样分辨率和速度的要求。

2数据采集系统的设计

2.1设计要求

设计一个温度数据采集系统，被测温度范围是0-500度，被测点为4个。要求测量的温度分辨率为0.5度。每2s测量一次。

2.2器件选择

传感器选用镍铬一镍硅热电偶，分度号为K(旧分度号为EU-2)。当温度为500度时，热电势为20.64 mV。

满量程为500度。对于0.5℃的分辨率要求，A／D转换器要具有0.5／500=111000的分辨能力。8位的A／D转换器的分辨能力为1／256。10位的A／D转换器的分辨能力为1／1024。5G14433具有1／2048的分辨率。

每2s对4点进行一次巡回检查时，每点取样时间为2s/4=0.5s，即1s取样2次。对于5G14433．当外接电阻Rc为300 kn时，时钟频率为147 Hz,每秒转换约9次。

另外，还需要将热电偶输出的20.64 mV的信号放大到5G14433的输入电压为2V，放大器的增益为2000／20.64=96.9。为了提高放大器的抑制共模干扰的能力，多路开关选用差动多路转换器CD4052。

由于温度信号变化缓慢，可不用取样保持器。

2.3硬件电路

数据采集系统的模拟输入通道电路见图2。

图2中未画出显示及输出部分电路，数据放大器可以选用单片高性能数据放大器芯片，也可以采用普通运算放大器组合而成。

2.4软件流程

篇5：mqtt数据采集管理系统

数据库(DataBase，简称DB)

严格地说，数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。数据库能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。

数据库管理系统(DataBase Mangement System，简称DBMS)

数据库管理系统(database management system)是一种操纵和管理数据库的软件，用于建立、使用和维护数据库，简称dbms。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过dbms访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。它可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。

数据库管理系统主要提供如下功能。

1.数据定义：DBMS提供数据定义语言DDL(Data Definition Language)，供用户定义数据库的三级模式结构、两级映像以及完整性约束和保密限制等约束。DDL主要用于建立、修改数据库的库结构。DDL所描述的库结构仅仅给出了数据库的框架，数据库的框架信息被存放在数据字典(Data Dictionary)中。

2.数据操作：DBMS提供数据操作语言DML(Data Manipulation Language)，供用户实现对数据的追加、删除、更新、查询等操作。

3.数据库的运行管理：数据库的运行管理功能是DBMS的运行控制、管理功能，包括多用户环境下的并发控制、安全性检查和存取限制控制、完整性检查和执行、运行日志的组织管理、事务的管理和自动恢复，即保证事务的原子性。这些功能保证了数据库系统的正常运行。

4.数据组织、存储与管理：DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典、用户数据、存取路径等，需确定以何种文件结构和存取方式在存储级上组织这些数据，如何实现数据之间的联系。数据组织和存储的基本目标是提高存储空间利用率，选择合适的存取方法提高存取效率。

5.数据库的保护：数据库中的数据是信息社会的战略资源，随数据的保护至关重要。DBMS对数据库的保护通过4个方面来实现：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据库的完整性控制、数据库安全性控制。DBMS的其他保护功能还有系统缓冲区的管理以及数据存储的某些自适应调节机制等。

6.数据库的维护：这一部分包括数据库的数据载入、转换、转储、数据库的重组合重构以及性能监控等功能，这些功能分别由各个使用程序来完成。

7.通信：DBMS具有与操作系统的联机处理、分时系统及远程作业输入的相关接口，负责处理数据的传送。对网络环境下的数据库系统，还应该包括DBMS与网络中其他软件系统的通信功能以及数据库之间的互操作功能。

数据库系统(DataBase System，简称DBS)

数据库系统一般由4个部分组成：

(1)数据库(database，DB)是指长期存储在计算机内的，有组织，可共享的数据的集合。数据库中的数据按一定的数学模型组织、描述和存储，具有较小的冗余，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

(2)硬件：构成计算机系统的各种物理设备，包括存储所需的外部设备。硬件的配置应满足整个数据库系统的需要。

(3)软件：包括操作系统、数据库管理系统及应用程序。数据库管理系统(database management system，DBMS)是数据库系统的核心软件，是在操作系统(如Windows、Linux等操作系统)的支持下工作，解决如何科学地组织和存储数据，如何高效获取和维护数据的系统软件。其主要功能包括：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理和数据库的建立与维护。

(4)人员：主要有4类。

第一类为系统分析员和数据库设计人员：系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，他们和用户及数据库管理员一起确定系统的硬件配置，并参与数据库系统的概要设计。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。

第二类为应用程序员，负责编写使用数据库的应用程序。这些应用程序可对数据进行检索、建立、删除或修改。

第三类为最终用户，他们利用系统的接口或查询语言访问数据库。

第四类用户是数据库管理员(data base administrator，DBA)，负责数据库的总体信息控制。DBA的具体职责包括：具体数据库中的信息内容和结构，决定数据库的存储结构和存取策略，定义数据库的安全性要求和完整性约束条件，监控数据库的使用和运行，负责数据库的性能改进、数据库的重组和重构，以提高系统的性能。

其实简单来说数据库,容纳数据的仓库，

数据库系统,数据库、数据库管理系统、硬件、操作人员的合在一起的总称

数据库管理系统,用来管理数据及数据库的系统。

数据库系统开发工具，以数据库管理系统为核心，用高级语言开发一套给傻瓜用户使用的数据库应用系统的软件。

数据库系统包含数据库管理系统、数据库及数据库开发工具所开发的软件(数据库应用系统)。

数据库系统开发工具开发出来的是数据库管理系统还是数据库管理工具??

管理工具，因为很多用户对数据库和数据库管理系统不会用，只会用简单的应用软件，所以需要有掌握技术的人员用数据库开发工具编软件给这些简单用户用。

数据库管理系统与数据库系统开发工具什么区别??

前者是后者开发软件的核心，后者除要以它为基准外，还要用高级语言编写程序。

在装操作系统时是不是已经装上了数据库管理系统??

没装，一般都得额外装，比如VFP，PB，SQLSEVER等。

顺便说一下，第一个人说的问题，

VF不是一个数据库管理系统，准确的说是一个数据库管理系统、数据库系统开发工具的综合体。高级用户，可以利用它直接管理数据库;而简单用户，要依赖高级用户用它所编写的应用程序来管理数据。

篇6：单位数据采集系统用户手册

西安市医疗保险管理信息系统

单位数据采集子系统

用 户 手 册

Ver 1.0

沈阳东软软件股份有限公司

二零零二年四月 西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

目

录

目 录.............................................................2 版权声明............................................................3 第一章 系统概要介绍................................................5

§1.1 系统进入说明..................................................................................................................5

§1.2 系统主界面介绍..............................................................................................................5 §1.3 系统主要功能介绍..........................................................................................................5

第二章 缴费工资...................................错误！未定义书签。

§2.1 界面布局如下：..............................................................................................................6 §2.2 操作说明..........................................................................................................................6

第三章 医疗保险数据采集............................................8

§3.1界面布局如下图：...........................................................................................................8 §3.2操作说明：.......................................................................................................................9

第四章 其他........................................................9

§4.1 实用工具........................................................................................................................10 §4.2 窗口................................................................................................................................11 §4.3 退出................................................................................................................................11 §4.4 帮助................................................................................................................................11

西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

版权声明

西安市医疗保险信息管理系统Ver1.00版权归沈阳东软软件股份有限公司所有，任何侵犯版权的行为将被追究法律责任。未经沈阳东软软件股份有限公司的书面准许，不得将本手册的任何部分以任何形式、采用任何手段（电子的或机械的，包括照相、复制或录制）、或为任何目的，进行复制或扩散。

(C)copyright 2000—2003沈阳东软软件股份有限公司。版权所有，翻制必究。

是沈阳东软软件有限公司的注册商标。

单位数据采集系统用于单位报盘，各单位操作员在使用本系统时必须详细阅读此说明书，严格按照操作规范；如果因为操作员的失误而造成数据的不准确性，其后果由操作员自行负责。

西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

阅读指南

〖手册目标〗

本手册是沈阳东软软件股份有限公司的软件产品——西安市医疗保险管理信息系统单位数据采集子系统的用户手册。本手册详细介绍了该系统的操作过程。

〖阅读对象〗

本手册是为西安市医疗保险信息管理系统单位数据采集子系统涉及的医疗保险参保单位相关的操作人员编写的。用户在使用西安市医疗保险信息管理系统单位数据采集子系统之前，应该首先阅读本手册，以避免误操作。

西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

第一章

系统概要介绍

§1.1 系统进入说明

正确安装单位数据采集子系统（在桌面有快捷图表）：企业数据采集，点击即启动本系统。

§1.2 系统主界面介绍

双击图标后出现如下主界面：

§1.3 系统主要功能介绍

系统包括的功能有：

单位年审：完成参保职工在每年工资变更时的维护工作。新参保人员上报：采集本次要进入医疗保险信息库中的数据。单位基本信息变更：完成对医疗保险信息库中的单位信息的修改。

西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

第二章 单位年审

该业务主要是用于对参保职工工资变更时由单位批量的修改后再报盘给医疗保险管理事业处。主要是在每年年审的时候使用！

§2.1 界面布局如下：

图2－1 §2.2 操作说明

1.点击【取档】按钮，出现如下的选择文件的选择文件的窗口：

西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

图2－2 选择一个扩展名为dbf的文件，然后打开，如果数据格式不是很符合规范或不是有效的导出数据，会出现一些提示，禁止用户导入。选择确定，取出数据，如图2－3：

图2－3 在此基础上修改数据，修改完毕后，点击【保存】按钮，进行数据准确性校验并且保存，然后出现如图2－2的界面，把数据重新存储为一个扩展名为dbf的文件，用于上报医保处。

【单位名称输入】如需在打印“工资申报花名册”报表时，在表头添加单位名称，则需在此录入单位名称。

【打印】把所有的数据打印出来；

【清屏】清除屏幕，使窗口回到如图2－1界面。

【关闭】关闭此窗口，进行其他业务的工作。如果数据修改，也会提示保存！注意：修改数据时要格外仔细，以免造成数据的不准确性。【查询】点击此查询按钮的时候，弹出如2-4的查询条件窗口：

西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

图2-4 输入姓名或者身份证号然后按【确定】按钮可以查找出对应的数据，并定位光标到符合条件的行，如果没有符合条件的数据，则查询不出！

第三章 新参保人员上报

该业务主要是用于一个新参保单位的员工批量新参保时的数据采集。

§3.1界面布局如下图：

图3－1 8 西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

§3.2操作说明：

点击【添加】按钮，出现如下界面：

图3－2 在此界面下录入一个新参保人员的基本信息，录入完后，再按【添加】按钮再次添加一个新参保人员的基本信息。

如果发现其中某条信息不正确，则选中其中该条信息，按【删除】按钮就可以删除光标所在行的信息，注意：删除时要十分小心，以免误操作！

在数据正确无误的录入完毕后，按【存盘】按钮，出现如图3－2所示的界面，把所有数据存为一个扩展名为dbf的文件，用于上报医保处。

【打印】把所有数据打印出来；

【关闭】关闭该窗口，进行其他的业务操作。关闭窗口的时候会提示保存数据！注意：录入数据时要格外小心，如果由于录入员疏忽造成数据不准确，其后果由录入员自行负责。

【取上次存档文件】紧接上次保存文件进行数据录入。

第四章 单位信息变更

该业务主要是用于单位基本信息的变更修改。西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

§4.1界面布局如下图：

图4－1 §4.2操作说明：

在此界面下录入单位需要变更的基本信息，录入完后，再按【添加】按钮再次添加一个新参保人员的基本信息。

如果发现其中某条信息不正确，则选中其中该条信息，按【清屏】按钮就可以删除光标所在行的信息，注意：删除时要十分小心，以免误操作！

在数据正确无误的录入完毕后，按【存盘】按钮，出现如图3－2所示的界面，把所有数据存为一个扩展名为bg的文件，用于上报医保处。

【打印】把所有数据打印出来；

【关闭】关闭该窗口，进行其他的业务操作。关闭窗口的时候会提示保存数据！注意：录入数据时要格外小心，如果由于录入员疏忽造成数据不准确，其后果由录入员自行负责。

第五章

其他

§5.1 实用工具

为了方便操作员，程序中集成了windows操作系统的工具：计算器和记事本。西安市医疗保险数据采集系统（单位端）

§5.2 窗口

可以改变窗口的几种显示方式，用户可以根据自己的需要选择。

§5.3 退出

退出系统操作。

§5.4 帮助

关于，可以查阅一些基本信息，如系统信息，软件版本信息等，如下图：

篇7：mqtt数据采集管理系统

广创职院„2017‟013号

广东创新科技职业学院《人才培养工作状态 数据采集与管理平台》建设管理办法

根据教育部和省教育厅对上报学校人才培养工作状态 数据采集与管理平台（以下简称“数据采集平台”）的要求，为使数据采集、分析统计等相关工作常态化，规范和分级推 进我院人才培养工作状态数据采集工作，明确各级职责，提 高状态数据填报的质量，进一步加强学校内涵建设，提升学 校管理水平和办学水平，根据教育部及省教育厅有关文件精 神，结合我校实际，特制定本办法。

一、充分认识数据采集平台建设的重要意义

数据采集平台直接反应学校的人才培养工作和运行状 况，是教育行政部门依法实施宏观管理的重要途径和手段，也是对改进学校管理方式、加强常态和动态管理、提高管理 效率和促进提高人才培养质量具有十分重要的意义。通过深 入分析该平台采集的数据，有利于进一步规范职能部门及教 学单位的管理，引导职能部门和教学单位提升教学管理水平；有利于引导学校各层面加强内涵建设，深化校企合作、工学结合人才培养模式改革。

二、组织机构和职责

（一）成立数据采集平台工作组 组长：校长 副组长：主管副校长

成员：评建办公室、学校办公室、人事处、教务处、学 生处、财务部、设备资产部、招生就业办、实训中心、图书 馆、教育技术中心、科技处、继续教育学院及各院（系）部 负责人

职责：1.评建办公室负责确定数据平台建设标准及有关 要求，牵头负责数据平台的组织安排、培训、上报数据采集平台数据及总结数据采集各项工作；2.各部门、教学院（系）部主要负责人为本部门信息数据采集工作的第一责任人，并 指定专人负责信息数据的采集和输入； 3.各部门、教学院（系）部按照职责分工要求统筹数据平台建设；

（二）数据平台审核组 组长：校长 副组长：主管副校长

成员：评建办公室、学校办公室、人事处、教务处、学 生处、财务部、设备资产部、招生就业办、实训中心、图书 馆、教育技术中心、科技处、继续教育学院负责人

职责：召开审核会议，将审核意见反馈数据源头，并督 促完成整改工作。

（三）主要部门职责

各职能部门按照上级的要求和学校部门职责分工，根据 数据采集平台表格特征的数据，负责采集、汇总、审核、上 报等工作。

1.学校办公室：主要负责采集、汇总、审核学校基本信 息、学校获奖及重大制度创新等数据。

2.教务处：主要负责采集、汇总、审核学校在校生人数、开设专业、课程设置、教学管理文件、专职教学管理人员基 本情况、评教情况、质量工程等数据。在每次数据采集提前 5 个工作日将开设专业、课程设置数据源表提供教育技术中 心并抄送各教学单位。

3.人事处：主要负责采集、汇总、审核学校机构设置和 师资队伍等数据。教工号以人事处提供为准。在每次数据采 集提前5 个工作日将教工号、姓名、性别、学历等教工基本 信息数据源表提供教育技术中心。

4.教育技术中心：主要负责采集、汇总、审核学校校园网等数据，并对教务处、人事处提供的数据源表进行系统导入和对数据定期备份、系统优化升级、数据上报等提供技术 支持。

5.招生就业办：主要负责采集、汇总、审核学校招生计 划、招生方式、就业、专职就业指导人员基本情况、就业单 位与联系人、应届毕业生信息等数据。6.财务部：主要负责采集、汇总、审核学校办学经费、社会（准）捐赠情况等数据。

7.实训中心：主要负责采集、汇总、审核学校校内实践 基地、校外实习实训基地、职业技能鉴定机构、职业资格证 书、应届毕业生获证等数据。

8.图书馆：主要负责采集、汇总、审核学校图书资料等 数据。

9.科技处：主要负责采集、汇总、审核学校产学合作、社会培训、教师论文、课题及专利等数据。

10.设备资产部：主要负责采集、汇总、审核学校教学科 研仪器设备、社会（准）捐赠情况等数据。

11.各教学院（系）部负责本单位的实践教学条件、师资 队伍、专业、社会评价和根据学校实际由院（系）部配合提 供的有关数据的具体收集、汇总、审核工作，并按要求提交 至有关职能部门。

三、数据采集的组织实施

（一）学校评建办公室负责全校数据采集平台的建设工 作，各职能部门和教学院（系）部设立数据采集信息员。

（二）由评建办公室定期举办数据采集培训，讲解填写 数据采集平台表格的详细项目，进一步明确任务和要求，对 数据采集平台表格中具体数据填写进行具体指导。

（三）采集周期的规定：按照国家规定的采集周期安排 采集工作，以教育主管部门发文为准。

（四）采集数据方法：所有数据项均由数据产生源头直 接填写。按照即时即地填报的原则进行数据采集，谁发生谁 填报，即在数据产生的当时就由产生数据的岗位人员即时填 报。学校领导、教师等的个人信息由本人亲自填报。部门所 管理和发生的数据，根据数据发生的岗位由具体工作人员填 报。各部门要针对本部门发生或管理的相关数据，明确具体 数据的填报责任人，由数据填报责任人填报本部门相关状态 数据，部门负责人要对数据填报的原始性、即时性及有效性 进行审核。

涉及到职务、职称、学历、课程、课时、科研、论文等 属于个人信息，由教师本人填写，文责自负。

（五）数据采集具体要求：

1.原始性要求。要求从数据的产生源头开始填报，采集 最初始状态的数据，确保数据的原始性及真实性。

2.即时性要求。采取即时化的数据采集方式，各部门及 人员要及时将本部门或个人工作过程中所发生的状态数据，及时报送数据采集平台。

3.规范性要求。要按照状态数据采集平台中字段及字段 内涵、格式等要求规范填报。4.完整性要求。数据采集平台中的相关字段要填写完整，要尽可能全貌性的反映部门及个人的实际状况及工作状态。5.责任制要求。数据采集实行层级负责制，数据汇总部 门对校长负责，材料填报部门分别对相应的汇总部门负责，教研室对所在院（系）部负责，教师、兼课人员及信息员对 所在部门负责，数据产生源头的人员对填报数据的原始性和 真实性负责。

6.各数据产生源头填报数据的同时要提交佐证材料，由 审核部门汇总交评建办公室审核后交学校档案室存档，以备 检查。按照档案管理办法，保存期限为短期。（详见附件一 人才

培养数据采集平台佐证材料清单）

7.数据填报或汇总职能部门及教学院（系）部要认真研 究数据平台的项目内涵，仔细阅读注释，把握要点，改进工 作；涉及到校外兼职教师、兼课教师的数据采集，教学院（系）部要对所采集数据进行重点审核；各部门要根据原始数据情 况，分析状态数据的差距，找出存在问题的原因，制定整改 方案，编制整改进程表，采取有力措施整改达标，创建要点。

8.各职能部门负责对教学单位提交的数据进行审核与汇 总。如人事处需对相关教师基本信息如学历学位、资格证书、培训进修等信息逐行逐项审核；教务处需对课程基本信息如 教师授课情况等信息逐行逐项审核，数据审核通过后汇总到平台后台。

（六）数据平台上报

数据采集系统关闭后 10 天内，数据审核组要对各部门 所提交数据认真进行审核、校验，核准无误后由评建办公室 提交校长办公会审定，审定通过后，由评建办公室上报教育 部数据中心云平台。

（七）撰写《数据平台分析报告》及《人才培养质量年 报》

评建办公室统筹学校《数据平台分析报告》以及《高等 职业教育质量报告》撰写工作。

四、平台运用及奖惩

为确保数据的高效采集，要求每个单位每个教职工高度 重视，各司其职，确保数据真实有效，并达成学校的发展目 标，建立责任追究制度。

（一）各部门要根据学校学年发展规划，落实部门具体 工作目标，依据数据采集平台导向工作的落实。

（二）平台数据要与国家同类院校数据作对比，为学校 专业建设、课程建设及存在问题提供决策的数据参考。

（三）部门数据与学校目标考核挂钩，教师资格评审和 职称晋升、评先评优、项目申报等涉及绩效考核的以数据平台数据为准。

（四）学校办学的内部诊断与改进质量监控以平台数据 为依据。

（五）以数据采集平台数据为依据，学年目标不完成的，部门及个人直接列入考核不达标。经学校内部或省教育厅审 核发现数据存在问题且造成不良影响的，依照《学校行政处 罚条例》实施责任追究，个人或部门不得参与学校年终各项 评优评先。

五、实施

本办法自发布之日起执行，由评建办公室负责解释。8

篇8：基于MQTT协议的推送技术研究

关键词：MQTT,推送,发布/订阅,移动终端

0 引言

在移动应用中,推送技术使用非常广泛,通过推送服务可有针对性地将各类消息发送给相关用户。推送指服务器定向将消息实时送达客户端,一般在客户端到服务器端建立一个长连接,建立连接后并一直保持,一旦服务器端有要发送数据就可立即发送,没有数据发送时,通过心跳机制维持通道连接即可。推送技术服务应用非常广泛,发展前景广阔,已经成为移动应用开发中的一项基础性技术,也是当前的研究热点。

目前,实现移动推送技术可以基于移动平台内置的推送技术或第三方推送平台技术,研究最多的是基于开放的网络协议实现,如基于XMPP、MQTT或WebSocket等。这些网络协议也是平台内置或第三方推送技术的实现基础,直接基于这类网络协议来实现推送技术有更好的适用性和灵活性。MQTT协议在面向移动终端的消息推送中具有独特的优势,并受到广泛关注,但完全理解并应用并不很容易,因此针对MQTT协议的推送技术进行研究与实现尤为必要。

1 推送技术基础

1.1 XMPP协议

XMPP(Extensible Message and Presence Protocol,可扩展消息和表示协议)是一种基于XML的即时通信协议,现已被IETF国际标准组织完成了标准化工作[1,2]。XMPP中定义了3种角色:客户端、服务器和网关,任意两者之间可以进行双向通信,采用C/S通信方式。服务器承担了客户端信息记录、连接管理和信息路由功能。网关承担了与异构通信系统间(如SMS、MSN和ICQ)进行消息格式转换,以达到互联互通的作用。推送技术与即时通信技术的底层技术一样,只不过即时通信是双向,而推送为单向。

1.2 MQTT协议

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一款轻量级发布/订阅协议,用于连接大量的远程传感器和控制设备。MQTT协议是开放的,目前已作为物联网消息传递协议的首选标准;使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布;固定报头仅2个字节,传输开销小;能够提供3种不同的服务质量,即“至多一次”、“至少一次”和“刚好一次”。这些特点使它适用于一些特别受限的环境,例如网络代价比较昂贵、带宽相对较低或者不可靠的环境[3]。

1.3 WebSocket协议

WebSocket是HTML 5提出的一个新的通信协议,它可以在服务器和浏览器之间架设一个全双工的通信信道,并使用套接字来传输数据[4,5]。由于HTTP是无状态的协议以及请求/响应服务方式,使用Ajax、Comet技术虽能模拟实现服务器向浏览器端的推送,但本质上仍是轮询方式,而WebSocket可以较好地解决此问题。WebSocket通过HTTP协议进行握手升级到WebSocket协议后创建TCP连接,此后服务器端与客户端通过此TCP连接并进行实时数据传输,连接建立后使用80或443端口进行通信。

1.4 方案比较

目前,使用XMPP协议、MQTT协议、WebSocket协议或基于这些相关协议的一些开源项目(框架)均能实现面向移动终端的推送服务。XMPP协议较成熟、可扩展性强,但发送信息中存在较大的冗余(基于XML),不支持二进制数据。MQTT协议简洁、数据传输开销小、节省终端流量和电量,缺点是成熟度不如XMPP[3,6]。 WebSocket协议主要用于解决基于Web的推送,实时性强、效率高,但WebSocket作为正在发展的Web规范,还存在一些兼容性问题。当前,面向移动终端的推送技术使用MQTT协议是非常合适的。

2 MQTT协议分析

2.1 MQTT工作模型

MQTT协议定义了3 种角色:消息发布者(Publish-er)、消息代理(Broker)、消息订阅者(Subscriber)。消息发布者通过消息代理向某个主题(目标)发布消息;消息订阅者向消息代理订阅主题或接收消息;消息代理将消息按接收主题发送到终端。 MQTT协议工作模型如图1 所示[7]。

消息代理是推送系统的核心,充当服务器角色,其功能较为复杂,主要包括连接管理、用户管理、主题管理、路由匹配、队列管理、消息管理等。消息订阅者是客户与消息代理建立连接,提交订阅主题,然后等待接收并解析消息。消息发布者相对于消息代理而言是客户,而相对于消息订阅者而言是服务器,与消息代理建立连接,向消息订阅者发布封装的消息。消息订阅/发布者与消息代理建立连接时支持身份验证机制。

MQTT协议是以主题为目标来进行消息发布/订阅的,主题相当于消息的目的地。消息发布者通过指定主题来指明消息的接收对象,消息代理按主题将消息转发给订阅了该主题的所有消息订阅者。主题空间一般采用分层次的树形结构进行设计,并结合层次通配符“+”、“#”的使用,管理与应用非常灵活。

2.2 MQTT通信机制

MQTT报文一般由3个部分组成:固定头部、可变头部和有效载荷,其固定头部格式如图2所示[8]。固定头部是每个命令消息都必须包含的部分,基本长度为2个字节。其中,消息类型占4 位,目前可表示14 种类型的消息,分为连接管理、订阅管理和发布管理3类;服务质量占2位,提供Qos 0、Qos 1和Qos 2三种服务。

消息发布者、消息代理和消息订阅者三者之间在进行通信时,根据具体通信任务传递不同类型的MQTT分组。若Qos设置为1时,消息至少交付1次,此时消息推送过程中的MQTT分组传递大致如图3所示。其中,CONNECT、CONNACK分别为连接请求和确认,SUBSCRIBE、SUB-ACK分别为订阅请求和确认,PINGREQ、PINGRESP分别为PING请求和回复,PUBLISH、PUBACK分别为消息发布和确认,UNSUBSCRIBE、UNSUBACK分别为取消订阅和确认,DISCONNECT为断开连接。

此外,当Qos设置为0时,消息至多交付1次,该情况下,消息传递部分仅有PUBLISH分组,而没有PUBACK分组。当Qos设置为2时,消息仅交付1次,这是最高级别的交付质量,可以保证重复消息不会发送给接收端应用。此时,消息传递部分由PUBLISH、PUBREC、PUBREL和PUBCOMP分组完成。

3 基于MQTT协议的推送技术实现

3.1 推送机制设计

MQTT协议是一个开放的标准协议,目前已有一些项目不同程度地实现了该协议的部分功能,一些开源项目可以从Github开源项目库网站获取。实现消息代理功能的项目包括IBM Websphere MQ Telemetry、IBM Messag-eSight、Really Small Message Broker、Mosquitto、Apache ActiveMQ、Apache Apollo等。 其中,IBM MessageSight和Apache ActiveMQ能够提供大数据云服务,Really Small Message Broker和Mosquitto是轻量级的,Eclipse Paho、IBM IA92则是实现MQTT的消息发布/订阅者功能的项目,但这些项目本身主要提供实现了核心功能的软件开发包,基于这类包就能开发符合用户需求的消息发布/订阅程序。

Eclipse Paho所提供的org.eclipse.paho.client.mqt-tv3-1.0.2.jar包是基于Java语言实现的开源包,基于该项目实现消息发布/订阅程序是一种较好的选择。mqttv3软件包较复杂,但在实现消息发布/订阅程序时主要基于如下核心接口或类。

(1)IMqttDeliveryToken接口:提供一种跟踪消息传递的机制。

(2)MqttCallback接口:当异步事件,如失去连接、消息到达或传递完成发生时,通知应用程序调用相应方法进行处理,其方法包括connectionLost()、messageArrived()、deliveryComplete()。

(3)MqttClient类:使用阻塞的方法与消息代理通信,其方法包括connect()、publish()、subscribe()、unsub-scribe()、disconnect()、getTopic()、setCallback()等。 同时,也提供了MqttAsyncClient类,该类能够使用非阻塞的方法与消息代理通信。

(4)MqttConnectOptions类:控制客户机连接到服务器的选项集合,包括计时间隔、连接超时时间、是否清除会话等。

(5)MqttMessage类:控制消息负载及其与传递相关的选项,其方法包括setPayload()、setRetained()、setQos()等。

(6)MqttTopic类:表示主题目的地,用于发布/订阅消息,其方法包括publish()等。

(7)MemoryPersistence类:提供基于内存的持久性,适用于消息传递可靠性要求不高的情形。同时,也提供MqttDefaultFilePersistence类,适用于消息传递可靠性要求高的情形。

3.2 推送功能实现

基于mqttv3软件包中上述核心接口或类,可以实现功能丰富的消息发布/订阅者程序。

3.2.1 消息发布程序的实现

(1)通过指定连接的消息代理URI、客户ID、持久性机制参数创建MqttClient对象。

(2)创建MqttConnectOptions对象,并分别使用其方法设置用户名、密码、保活计时间隔、连接超时时间、是否清除会话等。

(3)通过MqttClient对象的setCallback(MqttCallback callback)方法设置回调监听器对象用以对异步事件发生时进行相应处理。回调监听器对象callback是MqttCall-back接口的一个实现类的实例,需实现connectionLost()、messageArrived()、deliveryComplete()三个方法。

(4)通过MqttClient对象的connect(MqttConnectOp-tions options)方法连接与消息代理连接。options是(2)中创建的MqttConnectOptions对象。

(5)若连接成功,则通过MqttClient对象的getTopic(String topic)方法获得MqttTopic对象,并创建Mqtt-Message对象及设置其服务质量、是否保持消息参数,否则进行错误处理。

(6)通过MqttTopic对象的publish(MqttMessage message)方法向主题发送消息。

3.2.2消息订阅程序实现

在消息推送工作模型中,消息代理是服务器端,相对于消息代理来说消息订阅者与消息发布者都是客服端。因此,消息订阅程序与消息发布程序建立连接的方法相同,不同之处在于连接建立后程序处理事务不同。消息发布程序在建立连接后主要是向主题发送消息,而消息订阅程序订阅主题,并等待接收消息。即消息订阅程序与消息发布程序步骤(1)~(4)与上述消息发布程序相同,后续步骤为:(1)若连接成功,则通过MqttClient对象的subscribe(String topicFilter,int qos)方法订阅主题并设置服务质量,否则进行错误处理;(2)等待回调通知,当失去连接、消息到达或传递完成时进行相应处理。

4 测试

所完成的推送系统,消息发布端为Java EE项目,消息订阅端为Android项目。测试环境设定为:1台消息代理服务器(IP:192.168.1.2),运行Apache ActiveMQ消息代理程序;1台消息发布计算机(IP:192.168.1.102),运行消息发布端项目;1 台Android智能手机(IP:192.168.1.103),运行消息订阅端项目。

在消息订阅端订阅主题“all/ads”,并在消息发布端通过消息发送Web页面发布一条指定为该主题的消息,则该消息将会被推送到订阅了该主题的智能手机并在通知栏进行提醒,如图4所示。在测试中,消息订阅/发布端的Qos均设置为1。

同时,为验证程序的正确性以及MQTT协议的工作原理,在消息代理服务器上安装Wireshark v1.11.3.0络封包分析软件,上述推送测试过程中所捕获相关分组如图5所示。 所设定的Wireshark捕获过滤器条件为:port1883,并只显示tcp.len>0的分组。

根据捕获结果可知,序号为7的分组是一个从消息订阅端发送给消息代理的分组,其MQTT报文内容为“820C00 01 00 07 61 6C6C2F61 64 73 01”(十六进制)。该报文的前2 个字节的二进制为“10000010 00001100”,对照MQTT协议格式可知,这是一个消息订阅报文,Qos值为1,剩余长度为12字节,主题名被置于有效载荷部分。

5 结语

当前,面向移动终端的推送技术应用前景广阔,但实现自定义的推送技术并不容易。考虑到移动终端工作带宽受限,且电量和流量消耗优化要求较高,因此选择基于MQTT协议来实现移动推送技术是非常合适的。本文分析了MQTT协议的工作模型与通信机制,并在综合考虑各种推送机制实现方案后,给出了基于Eclipse Paho开发包实现MQTT推送技术的方法,经过对所实现项目的功能测试,实现了预期效果,能较好地解决面向移动终端的推送技术问题。

参考文献

[1]彭亮.面向移动设备的XMPP协议的研究与应用[D].长沙:中南大学,2014.

[2]王美妮,王颖,赵伟.基于XMPP协议消息推送机制的研究与实现[J].长春师范学院学报:自然科学版,2014,33(1):27-31.

[3]贾军营,王月鹏,王少华.基于MQTT协议IM的研究和实现[J].计算机系统应用,2015,24(7):9-14.

[4]PIMENTEL,V NICKERSON BG.Communicating and displaying real-time data with WebSocket[J].Internet Computing,IEEE,2012,16(4):45-53.

[5]周建群,李千目.面向泵站远程监控的PUSH技术设计[J].计算机技术与发展,2015(8):25-28.

[6]许金喜,张新有.Android平台基于MQTT协议的推送机制[J].计算机系统应用,2015,24(1):185-190.

[7]TANG KL,WANG Y,LIU H,et al.Design and implementation of push notification system based on the MQTT protocol[J].International Conference on Information Science and Computer Applications,2013:116-119.

篇9：mqtt数据采集管理系统

关键词：土壤墒情；远程监测；数据预处理；预警模型

中图分类号： TP274+.2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0334-03

收稿日期：2013-08-17

基金项目：国家自然科学基金（编号：41101095）；水利部公益性行业科研专项（编号：2009011019）。

作者简介：李培（1985—），女，河南新郑人，硕士，讲师，主要从事自动化与智能控制研究。E-mail：lip1985@126.com。土壤墒情是指在特定土壤中所含水分多少的状况，土壤水分是农田作物生长最重要的调节因子，直接影响作物对养分的吸收，水分过高使作物根系无法正常呼吸而死亡，过低则会无法分解溶解施入土壤中的化学肥料，很容易因缺水而死亡，适宜的土壤墒情是作物增产增收的保障[1]。目前传统的土壤墒情检测方法有烘干法、张力计法、中子法或射线法、电阻法或粒状列阵法、电容法、光电法、热扩散法等，但传统土壤墒情监测手段存在人工依赖性大、监测范围小和监测统计管理困难等问题[2]，为了改善农业传统的耕作方式，用全新的現代科学技术高效手段，全面推广科学种田，确保农产品的稳步增收，采用C/S架构设计了农田土壤墒情数据采集与管理系统，对分布在各地的各类土壤进行长期监测记录，安装在不同位置的监测站监测土壤墒情数据并实时传输到监测中心，一旦发现土壤水分过高或过低会自动触发报警，通知管理人员及时处理，能有效降低相关人员的劳动强度。

1系统设计

土壤墒情监测系统能够在野外长时间连续监测土壤水分墒情变化，并能够满足对多个被测样地的同时观测，监测数据存储在数据中心的数据库中。由于农田土壤所处环境非常复杂，使土壤中温度和水分含量呈现垂直和水平分布的差异性，为了全面监测土壤的温湿度就要求分层进行并通过多布点降低误差，为了掌握土壤温湿度随时间的变化规律，还需要通过长时间监测建立预测模型[3-5]。

农田土壤墒情数据采集与管理系统主要由监控中心管理服务器、数据库、监测站、显示器屏幕、防火墙、传输网络组成。系统总体结构如图1所示。监测站与远端管理服务器采用C/S架构设计，通过GPRS网络接入Internet网络，经过防火墙后，建立TCP/IP网络连接，实现数据交互。

系统中每个监测站都有独立的地址编码ID，事先按照一定的规则部署在不同的被监测土壤，每个监测点在垂直上分3层监测，每层均匀布置3个传感器，通过GPRS无线模块接入专属VPN网络，建立与监控中心服务器的TCP/IP网络连接，每隔固定时间将监测站ID、采集时间、电源状态、每层的温湿度等信息打包并上传至服务器；监控中心服务器上运行着专业设计的管理软件，负责接收、处理、分析统计、显示和存储来自各监测站的数据信息，并实时直观集中地显示在监视器上，同时将数据存入数据库ACCESS 2003中以便进行历史查询使用，也能完成历史曲线分析、历史报表统计、自动报警和建立干旱预警模型等功能。

2监测站设计

2.1监测站硬件结构

监测站主要由控制器MSP430F149、GPRS无线通信模块SIM300C、温湿度传感器SWR-3、固态FLASH、电源监测管理单元组成，监测站硬件结构如图2所示。

监测站的功能比较简单，只是实现将编号ID、温湿度和电源状态等信息发送到数据中心。由于农田面积广、环境复杂、大多没有电源，布线又非常困难，系统采用白天将太阳能换成电能的方式对蓄电池充电，夜间蓄电池向设备供电保证设备的连续运行，采用太阳能保证了前端设备在不同的地理环境和不同气候条件下也能全天候不间断工作[6-7]。

控制器MSP430F149作为监测站的控制核心，串行接口与GPRS模块SIM300C的串口相连，预先在GPRS无线模块内放置1张有余额的SIM卡（开通数据业务），通过温湿度传感器组采集土壤不同层面的数据，经过数据处理后，将自身ID、采集时间、电源状态、温湿度等信息存入本地的FLASH中，并按照一定的协议进行封包，通过向GPRS无线模块发送AT指令控制数据的收发[8]。

2.2监测站软件设计

监测站上电后首先进行初始化，包括单片机MSP430F149的寄存器、GPRS模块SIM300C的工作方式和传输速率的配置、固态FLASH以及各接口等；然后通过向无线模块SIM300C发送AT指令配置拨号上网，获取自身的IP地址后，再主动连接数据中心服务器的IP地址和相应的服务端口号，建立TCP/IP网络连接。单片机MSP430F14通过ADC口获取当前蓄电池端电压，通过温湿度传感器组获取各层面上的温湿度数据，对这些数据经过误差处理后，按照定义的数据格式协议将数据打包，并通过建立的TCP/IP网络连接发送至数据中心服务器。根据预设的循环间隔，延时n秒后，继续进入下一次循环。监测站与数据中心服务器采用C/S架构设计，软件工作流程如图3所示。

2.3数据误差处理

由于被埋入土壤中的传感器环境比较复杂，对蓄电池电源电压的测量也具有波动性，而测量的是某一时刻的瞬时值，使测得的数据具有不确定性和随机性。为了降低测量误差，采用连续5次测量取平均值的算法减小误差，5次采样间隔为200 ms，若某次湿度和温度传感器输出值偏离5次平均值的3.0%，就认为这次采集到的数据误差过大，剔除后求剩余4次的平均值，以此类推[9-10]。

3数据中心服务器管理软件

数据中心服务器管理软件采用C++Builder设计，通过调用TCP Server控件建立与各监测站的TCP/IP网络连接进行数据交互，利用ACCESS 2003作为数据库进行数据存储，软件具有数据接收、预处理、数据库管理、实时显示、统计分析、报表打印、报警与应急和墒情预测模型建立等模块单元。数据中心服务器系统框架如图4所示。

数据中心服务器一直保持与各监测点的网络连接和数据交互，一旦发现土壤水分过高或过低会自动触发报警，并提醒值班人员察看显示画面，通知对应管理人员及时处理，能有效降低人员的劳动强度。数据库管理通过对大量历史资料数据进行查询、处理和分析，建立土壤墒情与时间的预测模型，为今后预防工作提供积极的指导和参考决策价值。

4结果与分析

5结论

针对传统农田土壤墒情监测实时性差和管理难的问题，利用覆盖广泛的GPRS网络作为通信方式，采用C/S架构设计了农田土壤墒情数据采集与管理系统，实现了分布式监测站点的集中管理。通过对3个区域的小麦土壤墒情监测试验，精确地获取了每个监测点的垂直3层的温度数据，最终评估出每片区域的土壤墒情，指导农民科学灌溉，并能为职能管理部门提供及时可靠数据，有效地解决了传统农田作业的人工粗放式管理方式，对实现农作物规范化、科学化和信息化的现代化农业管理具有重要意义。

参考文献：

[1]信东旭，张玉龙，黄毅，等. 不同时期覆膜对辽西旱地农田土壤墒情及春玉米产量的影响[J]. 干旱地区农业研究，2009，27（6）：114-118.

[2]邵孝侯，何俊，胡秀君，等. 水稻控灌中蓄灌溉模式的节水增产效应[J]. 江苏农业科学，2013，41（3）：357-359.

[3]秋勇，陈晓宇，李电，等. 基于DDNS的3G无线通信技术在电能质量在线监测系统中的应用[J]. 电测与仪表，2012，49（2）：44-47.

[4]张丽楠，张淼，盛明娅，等. 基于单片机的四通道数据采集器设计[J]. 计算机测量与控制，2011，19（12）：3172-3174.

[5]徐伟恒，苏志芳，张晴晖，等. 基于物联网架构和WebGIS的森林火灾监测系统研究[J]. 安徽农业科学，2012，40（1）：589-593.

[6]吴建华，付仲良，王力，等. 基于C/S与B/S混合架构的排水地理信息系统[J]. 计算机工程与应用，2007，43（7）：230-232，235.

[7]王亚男，王福林，朱会霞. 田间信息的远程获取与无线传输系统的设计[J]. 农机化研究，2013，35（3）：92-95.

[8]陈天华，唐海涛. 基于ARM和GPRS的远程土壤墒情监测预报系统[J]. 农业工程学报，2012，28（3）：162-166.

[9]邓建强，陈效民，方堃，等. 基于神经网络的混沌时间序列土壤墒情预测预报[J]. 水土保持通报，2008，28（6）：82-85.

[10]杜旭，申刚，刘中胜，等. 电网规划管理信息系统数据库的研究与实现[J]. 电力系统及其自动化学报，2013，25（2）：163-166.