對于一個計算機監(jiān)控系統(tǒng)來說，硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。軟件已經(jīng)成為計算機系統(tǒng)的主體，在很大程度上決定了系統(tǒng)的先進性、可靠性、實用性以及實時性。信息管理及監(jiān)控軟件是一種特殊的軟件，它具有如下特點：
1．要求可靠性特別高?？煽啃圆粌H意味著系統(tǒng)工作的正確性，而且要求系統(tǒng)工作的連續(xù)性。例如控制過程不允許中斷，系統(tǒng)中各種參數(shù)不允許丟失；
2．要求監(jiān)控軟件實時性強。實時性要求系統(tǒng)能夠?qū)崟r反映監(jiān)測量并及時做出控制決策，即具有較快的響應(yīng)速度。
3．要求軟件的使用和維護方便。信息管理及監(jiān)控軟件主要由工程技術(shù)人員和操作人員使用，要求系統(tǒng)的使用和維護都很方便。
4．要求支持?jǐn)?shù)據(jù)庫安全登錄，數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限和程序使用安全。
5．支持?jǐn)?shù)據(jù)庫備份和基于事務(wù)的數(shù)據(jù)庫操作，數(shù)據(jù)集中管理并且具有很強的綜合統(tǒng)計、分析及報表輸出功能。
充分利用計算機的強大的處理能力，設(shè)計出實時性好、監(jiān)測控制高效可靠，軟件分析功能齊全，并且具有動畫效果、操作界面友好的信息管理及監(jiān)控軟件是本系統(tǒng)的主要任務(wù)。
Windows 2000是Windows NT 4.0的升級產(chǎn)品，不但集Windows 9x和Windows NT 4.0的眾多優(yōu)良的功能/性能于一身，而且在穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)功能和安全性能方面，比Windows NT 4.0都有了極大的改善。它不僅可以在一個小的工作組網(wǎng)絡(luò)中為用戶提供文件服務(wù)和打印服務(wù)，也可以在一個大型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)中為用戶提供應(yīng)用程序、Web瀏覽與發(fā)布、文件傳輸、電子郵件和通訊等服務(wù)，是一個性能更好、工作更穩(wěn)定、更容易管理的操作系統(tǒng)。因此上位機采用的操作系統(tǒng)是Microsoft公司的Windows 2000 Server。
由Inprise公司（原Borland公司）推出的基于Windows平臺的可視化快速應(yīng)用開發(fā)工具Delphi 6.0在數(shù)據(jù)庫編程方面功能十分強大而且有很強的程序界面開發(fā)能力。本控制系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件主要采用Delphi 6.0來開發(fā)。
系統(tǒng)監(jiān)控軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
軟件總體設(shè)計的任務(wù)是確定軟件的總體結(jié)構(gòu)、子系統(tǒng)和模塊的劃分，并確定模塊間的接口和評價模塊劃分的質(zhì)量，以及進行數(shù)據(jù)分析。按照軟件工程學(xué)的觀點，軟件的總體設(shè)計在整個軟件的開發(fā)過程中處于十分重要的地位。在詳細(xì)編寫代碼之前進行總體設(shè)計，可以站在全局的高度上，用較少的成本，從抽象的層次上來分析對比多種可能的系統(tǒng)實現(xiàn)方案和最合理的軟件結(jié)構(gòu)，從而可以用較低的成本開發(fā)出質(zhì)量較高的軟件來?？傮w設(shè)計過程通常由兩個主要的階段組成：
1)系統(tǒng)設(shè)計，即確定系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案；
2)結(jié)構(gòu)設(shè)計，即確定軟件的結(jié)構(gòu)。
軟件總體設(shè)計的具體步驟如下：
1．提出各種可供選擇的方案；
2．對各個方案進行論證，選取合理的方案，對于每個合理的方案都應(yīng)該有系統(tǒng)流程圖、組成系統(tǒng)的物理元素清單、成本效益分析和實現(xiàn)這個系統(tǒng)的進度進化；
3．確定最佳方案，在綜合分析對比各種合理方案的基礎(chǔ)之上選擇一個最佳方案；
4．功能分解。通常分為結(jié)構(gòu)設(shè)計和過程設(shè)計兩個階段。結(jié)構(gòu)設(shè)計確定程序由哪些模塊組成，以及這些模塊之間的關(guān)系；過程設(shè)計確定每個模塊的處理過程。
5．設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)，將各個模塊組織成良好的層次系統(tǒng)；
6．?dāng)?shù)據(jù)庫設(shè)計，即在需求分析階段對數(shù)據(jù)要求所做的分析的基礎(chǔ)上進一步進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計、子模式設(shè)計、完整性設(shè)計和安全性設(shè)計并進行優(yōu)化；
7．制定測試計劃：在軟件開發(fā)的早期考慮測試問題，能促使軟件設(shè)計人員在設(shè)計時注意提高軟件的可測試性；
8．書寫文檔：應(yīng)該用正式的文檔記錄總體設(shè)計的結(jié)果，在這個階段應(yīng)該完成的文檔有系統(tǒng)總體設(shè)計說明、用戶手冊、測試計劃、詳細(xì)的實現(xiàn)計劃和數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明；
9．審查與復(fù)查：對總體設(shè)計的結(jié)果進行嚴(yán)格的技術(shù)審查，在技術(shù)審查之后由使用部門的負(fù)責(zé)人從管理的角度進行復(fù)審。
根據(jù)軟件總體設(shè)計的要求和過程，我們對系統(tǒng)的信息管理及監(jiān)控程序按不同的功能進行功能分解，劃分為不同的模塊。供水自動化計算機控制系統(tǒng)的信息管理及監(jiān)控軟件主要包括數(shù)據(jù)采集和通信、設(shè)備狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)管理三個部分。數(shù)據(jù)采集和通信部分采集水位、壓力、流量、電壓和電流等數(shù)據(jù)，用于記錄、存儲和分析，以及與PLC網(wǎng)絡(luò)通信。設(shè)備控制部分根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀態(tài)，并可通過修改運行參數(shù)對設(shè)備工作狀態(tài)進行調(diào)整。數(shù)據(jù)管理部分負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢以及打印輸出，還有數(shù)據(jù)庫的備份和維護。
整個系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、存儲和分析功能，并能夠通過分析和計算制作相應(yīng)的數(shù)據(jù)報表，系統(tǒng)主界面如圖3-2所示。下面對各個部分功能和作用進行詳細(xì)的介紹。
數(shù)據(jù)采集和通信
數(shù)據(jù)采集部分由通信參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理、通信模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成。
參數(shù)設(shè)定模塊包括傳感器參數(shù)設(shè)定和通信參數(shù)設(shè)定。傳感器參數(shù)設(shè)定用于設(shè)置傳感器的采樣頻率、閥值等。通信參數(shù)設(shè)定用于設(shè)定PC機與PLC之間的通信參數(shù)和協(xié)議。
數(shù)據(jù)處理模塊用于對從PLC讀取的數(shù)據(jù)按照約定的格式進行分解處理。對于采樣數(shù)據(jù)，運用濾波方法對其進行必要的處理后存入數(shù)組。
通信模塊包括數(shù)據(jù)通信和通信測試。數(shù)據(jù)通信用于從PLC讀取各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息以及下達(dá)控制命令和各種參數(shù)調(diào)整結(jié)果。通信測試模塊具有通信測試和診斷功能，確保通信狀態(tài)良好。通信測試界面如圖4-5所示。在下一章對其進行了詳細(xì)的介紹。
數(shù)據(jù)存儲模塊將采集到的生產(chǎn)過程中的各種重要運行數(shù)據(jù)加以處理并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。
設(shè)備狀態(tài)控制
設(shè)備狀態(tài)控制部分由設(shè)備參數(shù)設(shè)定、報警處理、設(shè)備狀態(tài)調(diào)整和設(shè)備狀態(tài)顯示模塊組成。
設(shè)備參數(shù)設(shè)定用于設(shè)定各種設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)和運行參數(shù)，如變頻器的頻率上限、調(diào)整速度、電機的最高轉(zhuǎn)速等。
報警處理在發(fā)生生產(chǎn)故障時立即報警，發(fā)出報警聲音同時使報警畫面閃爍，以引起操作人員的注意。記錄報警發(fā)生時的有關(guān)信息，如報警信息、故障報警時間、確認(rèn)報警時間等，并對報警信息進行管理。
設(shè)備狀態(tài)調(diào)整包括參數(shù)優(yōu)化和其他設(shè)備狀態(tài)調(diào)整。其他設(shè)備狀態(tài)調(diào)整用于在計算機上對各種生產(chǎn)設(shè)備進行運行狀態(tài)調(diào)整以及開動、停止等操作。參數(shù)自優(yōu)化主要是通過PLC反饋的壓力和水位自動調(diào)整PID參數(shù)，下傳到PLC中，通過PLC的PID調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)系統(tǒng)的控制；此外還具有重要參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整功能。只有當(dāng)系統(tǒng)處于控制狀態(tài)時，其他設(shè)備狀態(tài)調(diào)整才有效，否則無效。
設(shè)備狀態(tài)顯示用于動態(tài)顯示生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備（如水泵、電動閥等）的啟動、停止和故障。水泵電機狀態(tài)參數(shù)顯示如圖3-4所示。用趨勢圖的形式動態(tài)顯示清水池水位、管網(wǎng)壓力、取水和供水流量、電壓、電流等。操作人員通過狀態(tài)顯示流程圖就可以很方便的了解生產(chǎn)中各種設(shè)備的工作狀況。
數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)管理部分包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)輸出三個方面。
數(shù)據(jù)查詢模塊主要包括歷史數(shù)據(jù)查詢，查詢選擇畫面如圖3-5所示。歷史數(shù)據(jù)查詢包括管網(wǎng)壓力歷史數(shù)據(jù)、水位歷史數(shù)據(jù)、取水和供水流量歷史數(shù)據(jù)、電耗表等，還可查詢重要設(shè)備的運行參數(shù)、狀態(tài)、操作記錄以及報警的歷史記錄。
數(shù)據(jù)備份模塊負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)庫的備份以及維護。信息管理及監(jiān)控軟件會定期將數(shù)據(jù)庫備份到另外的目錄下保存，并將當(dāng)前使用的數(shù)據(jù)庫清空。該操作可由管理員手工執(zhí)行和設(shè)定。
數(shù)據(jù)輸出模塊負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)及指標(biāo)的分析和匯總，并生成報表和打印輸出。軟件能夠根據(jù)選定的日期和數(shù)據(jù)類型生成日生產(chǎn)報表、月生產(chǎn)報表、年生產(chǎn)報表、電耗表等，同時還能以直觀的圖的形式和報表的形式打印。
此外，本系統(tǒng)還具有操作權(quán)限控制功能，采用分級密碼控制訪問者的訪問權(quán)限。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計
供水系統(tǒng)的信息管理及監(jiān)控軟件是以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)建立的信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)既要具有較高的性能，又要具有兼容性和適應(yīng)性。根據(jù)需要解決的的企業(yè)管理問題和生成報表的格式，并考慮當(dāng)前企業(yè)所使用的數(shù)據(jù)記錄表格，本系統(tǒng)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。