吉芳英,林常春,肖鐵巖

污水處理工藝Web綜合評比系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

吉芳英,林常春,肖鐵巖

(重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室,重慶400045)

污水處理行業(yè)信息化帶來便捷的同時,將逐步改變以往處理問題的方式,給新的處理手段提出了新的要求?；诖吮尘?在Apache+PHP+MySQL的開發(fā)環(huán)境下,研究開發(fā)了城鎮(zhèn)污水處理工藝Web綜合評比系統(tǒng)。該系統(tǒng)以城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)據(jù)庫和模糊決策方法為基礎(chǔ),在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)了污水處理工藝的綜合評比。在Web應(yīng)用開發(fā)過程中,設(shè)計了系統(tǒng)功能模塊和數(shù)據(jù)庫,搭建了系統(tǒng)的框架,編寫了核心算法的PHP代碼主流程。同時以《中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編》中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進(jìn)行了案例演練。

污水處理工藝;Web;數(shù)據(jù)庫;模糊決策方法;綜合評比

當(dāng)前我國城鎮(zhèn)污水處理、節(jié)能減排任務(wù)依然十分的艱巨。完成這一任務(wù)需要建造大量的污水處理廠。而污水廠的建設(shè)很大程度上又取決于決策者的主觀認(rèn)識和已有經(jīng)驗。這些知識和經(jīng)驗的獲得除了來源于書本,大多來自于對已建污水廠和已有處理工藝的認(rèn)識和評估。學(xué)者們常常通過調(diào)研獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù),然后進(jìn)行各種處理工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,最后得出結(jié)論[1-3]。這一過程無論是前期的調(diào)研、還是后面的數(shù)據(jù)計算分析、以及工藝方案的評比過程,都將花費大量的時間和精力。

隨著全國城鎮(zhèn)污水處理監(jiān)管信息化破題,城鎮(zhèn)污水處理項目建設(shè)與運營的信息報告、核查和評估開始進(jìn)入了高效、準(zhǔn)確、及時的信息化時代,通過查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,就可以方便地獲得所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在這種背景下,構(gòu)建污水處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫,開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的污水處理工藝評比系統(tǒng),就顯得尤為重要。它可以方便的利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可以簡化數(shù)據(jù)計算分析過程及方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評比過程,且可以對污水處理工藝進(jìn)行綜合性的評比?；诖?本文將嘗試在Apache+MySQL +PHP的開發(fā)環(huán)境下,以城鎮(zhèn)污水廠數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)和模糊決策方法為基礎(chǔ),開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)化平臺的污水處理工藝Web綜合評比系統(tǒng),實現(xiàn)污水處理工藝的網(wǎng)絡(luò)化綜合評比。

1 Web綜合評比系統(tǒng)設(shè)計

Web綜合評比系統(tǒng)是期望利用已建污水處理廠的運行數(shù)據(jù),對各種污水處理工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行有效的綜合評比,最終獲得理想的結(jié)論。顯然,綜合評比需要采用綜合評價的方法。目前,常用的污水處理工藝綜合評價方法有層次分析法[4-5]、灰色理論[6-7]、熵權(quán)法[8]、多目標(biāo)規(guī)劃[9]等。由于污水處理系統(tǒng)部分指標(biāo)本身具有不確定性、模糊性,通常只能用優(yōu)、良進(jìn)行區(qū)分比較?；诖?論文選用基于灰色理論的模糊決策方法[7]構(gòu)建該Web系統(tǒng)核心模型。

模糊決策方法包括三個步驟:

1)指標(biāo)體系的建立:建立如下八個評價指標(biāo): M1項目投資、M2運營成本、M3占地面積、M4氮磷去除效果、M5污泥產(chǎn)量、M6運行穩(wěn)定性、M7工藝成熟性、M8操作難易程度;

2)指標(biāo)的量化:M1、M2、M3、M4、M5為確定性指標(biāo),其值采用限定條件下各污水廠相應(yīng)運行指標(biāo)的均值;M6、M7、M8為不確定性指標(biāo),用5級劃分法,即優(yōu)、良、中、差、劣表示。分別對應(yīng)數(shù)值0.9、0.7、0.5、0.3、0.1;

3)按灰色關(guān)聯(lián)法進(jìn)行計算:又分為四個步驟:建立備選方案及立項方案、數(shù)據(jù)規(guī)范化處理、計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和計算關(guān)聯(lián)度。

1.1 系統(tǒng)開發(fā)平臺

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境為WindowsXP+Apache+PHP +MySQL。其中Apache為Web服務(wù)器,PHP為服務(wù)器端開發(fā)語言,MySQL為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計[10-11]

城鎮(zhèn)污水處理工藝Web綜合評比系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示。

網(wǎng)站界面模塊是決策中心的入口,包含Web站點的基本要素。同時提供與其他功能模塊的接口。網(wǎng)站主體模塊位于WWW目錄下,其根目錄下創(chuàng)建以下子目錄:

1)Common目錄:公用文件目錄,該目錄下保存Smart Template模板的三個文件、訪問數(shù)據(jù)庫類db_mysql.class.php、公用函數(shù)文件function.php;

2)Operator目錄:操作員管理模塊對應(yīng)目錄(還包括留言管理、操作員管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、修改個人密碼等);

3)Manage目錄:保存公告管理和污水廠數(shù)據(jù)管理模塊所有文件及修改個人密碼;

4)Client目錄:保存公告新聞瀏覽,污水廠查詢、污水處理工藝評比模塊,留言板模塊所有文件;

5)Compiled目錄:作為Smart Template模板的編譯文件保存目錄;

6)Html目錄:保存頁面公用內(nèi)容文件、圖片、flash動畫等;

7)Upload目錄:保存上傳的公告新聞附件、圖片,水處理技術(shù)圖片及污水廠相關(guān)圖片;

8)Login目錄:管理登錄目錄(系統(tǒng)用戶類型包括:超級管理員、污水廠管理員及游客);

9)Notebook目錄:用于留言回復(fù),瀏覽;

圖1 系統(tǒng)功能模塊

10)Cache目錄:用于保存緩存的輸出。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計[12]

在Web綜合評比系統(tǒng)中,使用一個數(shù)據(jù)庫存放各個污水廠的基礎(chǔ)信息、污水廠運行數(shù)據(jù)、各種處理工藝的相關(guān)數(shù)據(jù)及用戶賬號信息等。在數(shù)據(jù)庫中,略去公告留言板塊所需的數(shù)據(jù)庫表,主要涉及以下一些數(shù)據(jù)庫表,如表1所示。

1.4 文件編程

網(wǎng)站模塊采用PHP代碼和HTML代碼分開編程,使用Smart Template將顯示邏輯和業(yè)務(wù)處理邏輯分開。其中評比系統(tǒng)計算步驟的代碼(以注釋方式編寫)為:

//接收傳遞過來的數(shù)據(jù),并判斷有效性

//如果數(shù)據(jù)完整,則對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類標(biāo)準(zhǔn)化處理,先數(shù)據(jù)化,后標(biāo)準(zhǔn)化;標(biāo)準(zhǔn)化過程中,M1,M2, M3指標(biāo)值越小越理想,其余指標(biāo)越大越理想

//得到標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)矩陣,計算參考數(shù)列與比較數(shù)列在對應(yīng)點的絕對差

//進(jìn)一步計算得出各對應(yīng)點的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣

//計算得出各個方案的關(guān)聯(lián)度

//根據(jù)相應(yīng)的HTML代碼,構(gòu)造輸出結(jié)果

//實例化 Smart Template對象,指定模板文件,將數(shù)據(jù)與占位符關(guān)聯(lián),最后輸出

?>

表1 數(shù)據(jù)庫表

2 Web綜合評比系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

Web綜合評比系統(tǒng)的應(yīng)用前提是數(shù)據(jù)庫中有相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此,現(xiàn)將《中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編》中499個污水廠的基本信息和運行數(shù)據(jù),通過網(wǎng)站相應(yīng)界面錄入。經(jīng)過后臺程序文件處理,數(shù)據(jù)將相應(yīng)存入wtp_info、wtp_run_date和wtp_run數(shù)據(jù)庫表中,作為評比系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(具體操作時,數(shù)據(jù)由各個污水廠各自錄入,然后由網(wǎng)站程序定期計算統(tǒng)計得到)。

以下是客戶端人員應(yīng)用該系統(tǒng)的步驟示例及得到的相應(yīng)界面:

1)確定參比的工藝及規(guī)模類型;

如果有需要,可以增加更多的限制條件,比如所在地區(qū),水質(zhì)情況等。如圖2所示。

2)基本參數(shù)的確定;

點擊下一步后,工藝評比基本參數(shù)表單自動生成。假如只需知道某幾個指標(biāo)的綜合評比結(jié)果,那么只需將各種處理工藝的其它指標(biāo)值改成一致即可。如圖3所示。

3)得出結(jié)論

點擊下一步后,自動生成結(jié)論。結(jié)論將給出各參比工藝關(guān)聯(lián)度的排序,得出最終評比結(jié)果。如圖4所示。

圖2 步驟一示例

3 Web綜合評比系統(tǒng)的主要特征

污水處理行業(yè)信息化帶來便捷的同時,將逐步改變以往處理問題的方式,給新的處理手段提出新的要求。本文研究開發(fā)的基于Web的污水處理工藝綜合評比系統(tǒng)具有以下特點:

1)決策效率:所有決策過程均可在在網(wǎng)上方便進(jìn)行,所有的計算過程均由計算機(jī)執(zhí)行,節(jié)省了數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析所花費的大量時間和精力。提高了效率,節(jié)約了勞動量。

圖3 步驟二示例

圖4 步驟三示例

2)適用性:可根據(jù)人們的需要,對所選擇的指標(biāo)進(jìn)行綜合的評比(此時只需將其它指標(biāo)的參數(shù)置為一致),從而得出相應(yīng)的結(jié)論,比如經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)評比、技術(shù)效益指標(biāo)評比、管理效益指標(biāo)評比、綜合評比等。如此一來,使得系統(tǒng)結(jié)論的適用性更廣。

3)準(zhǔn)確性:污水處理工藝綜合評比過程的多指標(biāo)性以及指標(biāo)的不確定性,決定了采用模糊決策方法進(jìn)行模型的構(gòu)建是符合實際的,是可行的。

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Development and Application of Web-based Comprehensive Evaluation System for Wastewater Treatment Process

(Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region's Eco-environment,Ministry of Education, Chongqing University,Chongqing 400045,China)

J I Fang-ying,LIN Chang-chun,XIAO Tie-yan

Sewage treatment industry informatization while brought convenience,will gradually change the way to deal with the problem,and put forward new demands to the new processing means.Because of this background,a web-based comprehensive evaluation system of urban sewage treatment process was established under the Apache+ PHP+MySQL development environment.Moreover,this system can evaluate the sewage treatment process on the web comprehensively,based on database information system of urban sewage treatment plants and fuzzy decision method.In the Web application development process,designed the system function modules and databases,built the system framework,compiled the main PHP code process of the core algorithm.And then given a detailed example based on the data from the book titledChina's urban sewage treatment plants compilation.

wastewater treatment process;Web;database;fuzzy decision method;comprehensive evaluation

X703.1

A

1674-2842(2010)02-0046-04

2009-08-24

重慶市重大科技專項(CSTC,2008AB7133)

吉芳英(1964-),女,四川內(nèi)江人,教授/博導(dǎo),主要從事水污染控制理論和技術(shù)的研究。