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灌区管理系统


1引言

1.1编写目的

本说明书主要介绍泽源软件科技开发的灌区管理系统,包括系统总体设计各子服务功能设计。主要服务:雨水情服务、闸控服务、机井控制服务等为了方便开发、测试、运维、鸭脖体育app 等人员了解系统概要情况,本说明书会详细介绍雨水情服务和闸控服务的设计结构

泽源软件科技目前正全力打造雨水情服务、闸控服务、水权交易管理服务等灌溉市场迫切需求的服务。根据市场反馈和相关政策,未来以及现在正在构想的子服务有设备服务、视频监控服务、报警监控服务、报表服务、流程审批服务、权限服务、用户服务等。我们会将客户的需求功能化、模块化、定制化,并且将如上子服务构建成统一管理云平台,用以满足户对灌区管理系统的需求。泽源软件科技致力于打造统一管理平台,为客户提供信息化、智能化、个性化、定制化灌区管理系统。

1.2背景

农业是国民经济的基础,也是社会经济发展的先决条件。然而,我国大部分地区受季风气候影响,降水时空分布不均、水旱灾害频繁发生,制约了我国农业的发展。因此,应当充分重视灌溉排水工作,使其在农业生产中的发挥应有的旱涝保收作用。我国是个农业大国,历史上的各个朝代都十分重视农业的发展,把农田水利建设作为国家安定兴旺的重要举措。水资源是人类生存和发展所必须的基本物质资源,农业对于水资源的依赖性尤其之大。在我国水资源的各种用途中,农业用水量所占的比例最大,其高效利用对于未来农业发展至关重要。

灌区是我国农业用水的主体,占耕地40%的灌区,消耗62%的总用水量,生产75%的粮食和90%的经济作物。国家对灌区投资不断加大,灌区骨干工程明显改善,灌溉水利用系数逐年提高,工程节水效果显著,但目前单纯依靠工程节水空间不大。同时,灌区发展面临诸多挑战:大型灌区可利用水资源量减少,工农业用水矛盾日益突出;灌区输水渠线长、配水难度大、管理手段落后,不能及时准确地掌握工情、水情、灌溉需求等信息,与“优化配置、合理调度灌溉用水”的要求有较大差距。

泽源软件科技致力于打造现代化、信息化、智能化、个性化、软件化的灌区管理系统,致力于解决灌区目前存在的管理落后、水资源利用不充分等痛点,配合灌区现代化升级改造计划。

1.3定义

中文

英文

说明

面向服务的架构

SOA

将应用程序的不同功能单元(服务)进行拆分,接口之间通过接口和协议进行联系

微服务


SOA的变体,将应用程序构造为一组松散耦合的服务

应用程序编程接口

API

预先定义的接口(函数、HTTP接口),软件系统不同组成部分衔接的约定

超文本传输协议

HTTP

请求-响应协议

应用程序编程接口网关

API Gateway

两个系统之间通信的中间协助者

远程终端单元

RTU

一种针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元

 

2总体设计

2.1架构

根据目前市场上对灌区管理系统的要求抽象出公用业务,单独做成公共服务目前泽源软件科技整理如下公共服务:

用户服务

权限服务

设备服务

雨水情服务

闸控服务

水权交易服务

监控服务

报警服务

流程审批服务

报表服务

系统根据SOA架构设计思想,将不同业务进行拆分,模块化、具体化。再结合微服务设计思想,将业务模块彻底的组件化和服务化。各应用平台或者应用系统只需要从这些服务中获取所需的数据,服务之间有严格的界限,互不干涉各司其职,即使其中某一服务宕机也不会影响其他服务,从而保证平台或系统的正常运行和使用。如上微服务架构使得整个系统的分工更加明确,责任更加清晰,各服务专注于本身业务的发展。

泽汐灌区管理系统总体结构为客户端、服务网关、服务端、硬件端。总体架构如下图:

客户端分为APP端、WEB端、微信端等;

API网关分为应用网关、服务网关和硬件网关,网关保证服务与应用之间通信、服务与服务之间通信以及服务与硬件之间通信,充当一个中介协助者的作用。网关作为系统的唯一入口,也就是说进入系统的所有请求都要经过API网关。网关除了通信之外,还负责权限控制、协议转换、业务扩展、流量限制等操作保证系统的正常运行

服务层包括用户服务、权限服务、雨水情服务、闸控服务等业务服务。这些服务都有各自的业务逻辑,是根据灌区需求抽象出来的服务,服务之间相互独立可以单独部署,满足客户定制化需求。

硬件服务主要提供灌区设备数据,有降雨量、流量、流速等信息。硬件通过网关服务将数据发送到服务层,服务层会对数据做进一步处理反馈到客户端。

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2.2子服务

2.2.1用户服务

架构设计

用户服务如下图所示:用户通过客户端使用手机号注册成为平台用户,或者可以通过技术支撑人员(平台管理员)注册成为平台用户。刚注册用户无法使用平台服务,需要联系管理员分配平台功能权限。

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(二)功能设计

功能页面如下图所示:注册成为系统用户时只需要填写用户手机号,用户姓名,用户所属行政区域。系统会根据一定规则生成默认登录密码,如果用户想修改默认密码,泽源软件科技会根据客户需要定制化开发登录密码修改入口。

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2.2.2权限服务

(一)架构设计

权限服务如下图所示:新注册用户必须联系管理员分配相应页面操作权限和数据操作权限才能登陆页面查看相关功能。

页面查看权限负责管理用户角色能够浏览的页面;操作权限负责管理用户角色能够操作的页面按钮(添加数据,删除数据等)。客户端权限由页面查看权限和操作权限一起组成用户角色可以操作的功能页面。

服务端权限认证主要负责用户登录验证、用户权限认证以及用户所属数据权限查看范围等。

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(二)功能设计

如下图所示:系统管理员在角色管理页面可以操作某一角色拥有什么样的权限项,系统管理员只需要点击【权限分配】按钮即可进入权限分配页面,勾选权限项并点击右上角【保存】按钮即可将权限项分配成功到角色上。泽汐灌区管理系统会预留部分常用角色,比如项目经理、管理员等。如果用户发现系统预留的角色无法满足需要,可以点击【新增】角色按钮添加需要的角色,并且为新添加的角色分配对应的权限项。另外,权限项由泽源软件科技开发人员根据客户需要定制化录入系统,不会在系统预留权限项维护页面。

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如下图所示:在角色管理页面维护的角色项将会在用户管理页面使用到,系统用户在注册之初并不能正常访问系统页面。这是因为新注册用户并没有被分配到某一角色上,所以这需要管理员为这些新注册用户分配相应的角色。在泽汐灌区管理系统这一功能操作很简单,注册用户联系对应管理员,管理员只要在用户管理页面找到该用户,点击【角色分配】按钮为该用户分配应有的角色。当然这一前提是要为“角色”分配所属的权限,即上一步的操作。

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2.2.3设备服务

(一)架构设计

如下图所示:各设备终端依照数据传输协议将数据上传到RTU,软件平台通过对接RTU对设备终端数据处理展示。同样软件平台也可以发送设备指令到RTU来控制设备,监控设备运行状态、控制设备开关等操作。

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(二)功能说明

如下图所示:在设备添加页面添加设备相关信息,新添加的设备通过水文编号(设备号)和RTU平台进行对接通信,所以在新增设备时要事先知道设备所属RTU的水文编号。设备行政区域是该设备所属管理区域,设备类型是该设备需要操作的数据类型包括水文数据、控泵控阀、控闸等,设备经纬度标注该设备在灌区的具体位置(经纬度可以通过地图拾取)。

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2.2.4雨水情服务

(二)功能说明

设备管理模块如下图所示:雨水情设备信息列表展示,包括设备名称、水文编号、设备状态、设备类型、设备经纬度等基本信息。每台设备配备相应的操作按钮,有查看、修改、拍摄、配置、图像、修改按钮等。

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查看按钮查看页面如下图所示:展示所选设备详细信息,如下只是展示了设备的基本信息,可根据RTU和客户需要定制化详细信息。

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修改按钮查看页面如下图所示:除了水位编号等RTU定义好的信息不能修改外,其他信息都可以在泽汐灌区管理系统上进行维护,比如设备名称、行政区域、设备类型、设备经纬度等。

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设备配置页面如下图所示:此块功能主要通过RTU远程控制设备终端,首先用户在操作页面填写相关配置信息,点击【配置】按钮即可对设备终端控制成功。需要注意的是,泽汐灌区管理系统只是将配置命令发送到对应RTU,并不会直接控制到某一台设备,RTU接受到控制命令后会进行后续的操作。系统平台可以通过RTU查看有没有配置成功,我们在配置页面提供了查询按钮,用户在配置完成后可以通过查询操作来关注是否配置成功。

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拍摄按钮可以发送拍摄命令到RTU,由RTU控制设备进行图片拍摄,拍摄的图片可以在图像页面查看,如下图所示:列表展示的是某台设备拍摄的历史图片,在该页面可以预览图片和下载。

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数据补录补录模块如下图所示:因设备、RTU、软件平台网络问题以及其他因素导致的数据无法上传到软件平台提供的数据补录功能。目前泽汐灌区管理系统提供两种录入方式:第一种系统用户可以在平台页面一条一条的录入,只需要选择相应设备,输入补录的数据值和时间节点,点击录入按钮即可录入系统,系统会自行处理数据。第二种用户根据要求将整理好的excel文件上传到系统平台,泽源软件科技会根据上传的Excel文件自行整理补录数据。

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雨量数据统计模块如下图所示:用户点击选择某一设备,根据页面预留的查询条件即可查询某一时段的降雨总量。此外,该模块还提供三种统计方式的图表,如按天(统计单位1小时)的方式统计,按月(统计单位为1天)的方式统计,按年(统计单位为1月)的方式统计。按天统计折线图会显示三条预警线即黄色预警、橙色预警、红色预警,这三条预警下用户可以在设备配置页面进行数值配置。

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水位数据统计模块如下图所示:用户点击选择某一设备,根据页面预留的查询条件即可查询某一时段的平均水位。此外,该模块还提供三种统计方式的图表,如按天(统计单位1小时)的方式统计,按月(统计单位为1天)的方式统计,按年(统计单位为1月)的方式统计。按天统计折线图会显示三条预警线即黄色预警、橙色预警、红色预警,这三条预警下用户可以在设备配置页面进行数值配置。

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流量流速数据统一模块如下图所示:用户点击选择某一设备,根据页面预留的查询条件即可查询某一时段的累计流量和平均流速。此外,该模块还提供三种统计方式的图表,如按天(统计单位1小时)的方式统计,按月(统计单位为1天)的方式统计,按年(统计单位为1月)的方式统计。

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电压信息模块如下图所示:用户根据页面输入条件选择后,点击查询即可查看某一时间段的电压统计信息。

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土壤墒情数据统计模块如下图所示:用户点击选择某一设备,根据页面预留的查询条件即可查询某一时段的土壤墒情。此外,该模块还提供三种统计方式的图表,如按天(统计单位1小时)的方式统计,按月(统计单位为1天)的方式统计,按年(统计单位为1月)的方式统计。

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气象数据模块如下图所示:对接第三方天气数据,对接设备气象数据并展示。通过第三方平台展示当前行政区域的7天天气状况,并且泽源软件科技提供设备气象数据。

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统计报表模块如下图所示:所有雨水情设备流量、流速、墒情、水位等信息的统计汇总以及提供Excel导出功能。

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2.2.5闸控服务

(一)功能说明

设备管理模块如下图所示:闸控设备列表展示,设备操作按钮(修改、远程控闸、拍摄、图像、实时数据、删除等)。列表展示系统对接的闸控设备信息(设备名称、水文编号、设备状态、设备类型、经纬度等)、查看按钮查看设备详细信息、修改按钮只能修改有限信息(包括设备名称、行政区域、设备类型、设备经纬度)、闸门控制按钮设置当前选择设备的闸门开度、拍摄按钮控制设备拍照操作、图像按钮展示拍摄图片列表(可以下载和预览)、实时数据按钮是闸门高度及其他闸前水位等查询要素的实时信息查询;

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2.2.6监控服务

(一)架构设计

我们为客户单独部署视频监控服务,此服务专门对接客户购买的监控设备。泽汐灌区管理系统会集成监控服务,在视频监控页面可以实时播放、抓拍、摄像头控制等操作。

 

(一)功能设计

如下图所示:泽汐灌区管理系统会单独留有视频监控模块,以及会在首页地图上集成视频监控模块。用户在视频监控页面可以查看某一设备的实时监控情况和快照图片。

 

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2.2.7机井控制服务

机井控制服务主要提供以下模块功能:

设备管理:机井设备列表展示,设备操作按钮(修改、数据统计、配置等);

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2.2.8 App功能说明

灌区信息系统app配套平台使用,共用一套用户数据库;app为用户提供方便快捷的查询查看功能,方便用户实时了解灌区测站和工程设备的数据情况,为灌区信息化提供简单易用的客户端。主要功能包括:水雨情系统中雨量、水位、流量、流速、气温等信息的记录、查询、统计;

闸控系统的远程控制和闸前闸后水位、流量、流速等数据的查询统计;水权交易(在线微信支付宝充值)、用水调度、一张图、机井控制器管理、视频监控、警报短信通知;

2.2.9 App功能部分截图

 

 

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登录页面

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大屏页面

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