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直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)解決方案

梅 維 安

(包頭師范學(xué)院 圖書館,內(nèi)蒙古 包頭 014030)

摘要：針對(duì)直飲水供給的實(shí)際需求提出了直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)解決方案，在此方案中實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)及供水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息和異常數(shù)據(jù)報(bào)警提醒信息的查詢,以及歷史信息的統(tǒng)計(jì)分析功能，從而為決策提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：直飲水;傳輸系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì);方案

1前言

自從1998年上海錦華小區(qū)第一個(gè)管道直飲水示范工程建成以來[1],全國(guó)許多城市的居住小區(qū)都建成了管道直飲水工程。管道直飲水是當(dāng)前我國(guó)大多城市采用居民飲用水的主要方式，以往，主要采用傳統(tǒng)的臺(tái)式測(cè)量?jī)x器進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，操作步驟復(fù)雜，難以連續(xù)地監(jiān)控整個(gè)水質(zhì)變化過程，在使用中存在很大的局限性[2]。直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以不間斷地檢測(cè)水質(zhì)，從而使其全天候地處于監(jiān)控之中；而且實(shí)現(xiàn)了直飲水檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸、處理和統(tǒng)計(jì)分析，為決策提供科學(xué)依據(jù)。

直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理程序和基于Web的統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)采傳送儀和智能水表傳送來的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，向相關(guān)人員發(fā)送報(bào)警相關(guān)信息,向相關(guān)網(wǎng)站自動(dòng)推送水質(zhì)報(bào)告,將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息顯示到LED屏等功能?；赪eb的統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)查詢水質(zhì)及供水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息和異常數(shù)據(jù)報(bào)警提醒信息,查詢歷史信息并提供統(tǒng)計(jì)分析功能。

圖1：直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)技術(shù)框架

2.1　總體框架

在供水系統(tǒng)中部署流量、壓力、水溫、PH、TDS等傳感器，并將其接入數(shù)采傳送儀，通過GPRS傳送水質(zhì)和供水系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到服務(wù)器；用戶水表與水表數(shù)據(jù)采集工作站相連，用戶水表流量通過有線寬帶網(wǎng)絡(luò)傳送給服務(wù)器；服務(wù)器實(shí)時(shí)采集各測(cè)量值，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并提供Web查詢分析功能、實(shí)時(shí)報(bào)警信息發(fā)送等功能；客戶端使用瀏覽器通過水務(wù)局內(nèi)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)及供水系統(tǒng)運(yùn)行情況。

2.2　技術(shù)方案

開發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理程序和基于Web的統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理應(yīng)用程序采用.net Winform技術(shù)，基于Web的統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)采用ASP.net技術(shù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)采傳送儀和智能水表傳送來的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析、報(bào)警短信自動(dòng)發(fā)送，以及水質(zhì)報(bào)告自動(dòng)推送?；赪eb的統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)查詢水質(zhì)及供水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)信息和歷史信息，報(bào)警參數(shù)、用戶權(quán)限等系統(tǒng)管理。

擬采用oracle存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)，考慮到查詢效率，設(shè)計(jì)了當(dāng)前庫(kù)和歷史庫(kù)。當(dāng)前庫(kù)存儲(chǔ)當(dāng)前月的檢測(cè)數(shù)據(jù)，到月末數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入歷史庫(kù)。程序上線后，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)的使用情況，建立索引，逐步優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，滿足該系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集和處理海量數(shù)據(jù)的要求。

3直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的功能

直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)(如圖2所示)：①實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理程序;②基于Web的統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。

3.1　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理程序的主要功能

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)采傳送儀和智能水表傳送來的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析、LED屏監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警短信自動(dòng)發(fā)送，以及水質(zhì)報(bào)告自動(dòng)推送。

3.1.1檢測(cè)數(shù)據(jù)采集

將數(shù)采傳送儀傳送來的出口流量、回水流量、PH、TDS等檢測(cè)數(shù)據(jù)，以及用戶水表流量存儲(chǔ)在服務(wù)器上。

1)無(wú)線數(shù)采儀數(shù)據(jù)采集

無(wú)線數(shù)采儀將出口流量(高層)、回收流量(高層)、PH(高層)、TDS(高層)、儲(chǔ)水罐液位、儲(chǔ)水罐水溫、PH(用戶末端)、TDS(用戶末端)、水溫(用戶末端)、出口流量(低層)、回水流量(低層)、PH(低層)、TDS(低層)、出口壓力(低層)、出口壓力(高層)、儲(chǔ)水罐濁度、儲(chǔ)水罐耗氧量通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，將測(cè)量值集中存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。采集時(shí)間間隔20分鐘。

2)用戶水表數(shù)據(jù)采集

用戶水表與水表數(shù)據(jù)采集工作站相連，采集水表數(shù)據(jù)采集工作站將流量信息通過有線寬帶網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，將測(cè)量值集中存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。只在早、中、晚三個(gè)用水高峰時(shí)間段采集，采集時(shí)間間隔1s。

圖2:直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)功能框圖

3.1.2采集信息實(shí)時(shí)顯示

在服務(wù)器上實(shí)時(shí)顯示如下信息：

1)水表實(shí)時(shí)流量；

2)數(shù)采儀各實(shí)時(shí)測(cè)量值；

3)顯示服務(wù)器與數(shù)采儀、與用戶水表的連接情況；

3.1.3報(bào)警短信自動(dòng)發(fā)送

1)水質(zhì)異常報(bào)警短信自動(dòng)發(fā)送

當(dāng)TDS、PH和溫度的數(shù)據(jù)超過限值(依據(jù)飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CJ94-2005[3]，TDS≤500ppm，6.0≤PH≤8.5)時(shí)，水質(zhì)異常。此時(shí)自動(dòng)向相應(yīng)站點(diǎn)的相關(guān)人員和主管領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送報(bào)警信息，告知哪個(gè)站點(diǎn)，什么數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)水質(zhì)恢復(fù)正常后，自動(dòng)向相應(yīng)站點(diǎn)的相關(guān)人員和主管領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送短信告知哪個(gè)站點(diǎn)什么數(shù)據(jù)已恢復(fù)到正常值。

2)數(shù)據(jù)采集連接中斷異常報(bào)警短信自動(dòng)發(fā)送

當(dāng)水表采集工作站或數(shù)采儀與服務(wù)器斷開連接，向相應(yīng)站點(diǎn)的相關(guān)工作人員發(fā)送短信提醒。

3.1.4LED屏顯示監(jiān)測(cè)及報(bào)警數(shù)據(jù)

實(shí)時(shí)向LED屏發(fā)送水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；當(dāng)有異常報(bào)警時(shí)，在LED屏上顯示異常標(biāo)志，相應(yīng)站點(diǎn)和監(jiān)測(cè)報(bào)警項(xiàng)目以紅色或閃爍方式提醒工作人員。通過比較實(shí)際測(cè)量供水與未供水時(shí)的壓力值，顯示各個(gè)站點(diǎn)是否供水。

3.1.5水質(zhì)報(bào)告自動(dòng)推送

每天定時(shí)將當(dāng)天的各站點(diǎn)水質(zhì)報(bào)告自動(dòng)推送到包頭市健康水服務(wù)管理中心網(wǎng)站，及時(shí)向全社會(huì)發(fā)布水質(zhì)信息。

3.1.6水表采集配置管理

用戶可自行設(shè)置是否停用水表數(shù)據(jù)采集與分析功能。

3.2　統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)的主要功能

基于Web的統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)查詢水質(zhì)及供水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)信息和歷史信息，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)警參數(shù)、用戶權(quán)限等系統(tǒng)管理。

客戶端使用瀏覽器通過水務(wù)局內(nèi)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)及供水系統(tǒng)運(yùn)行情況，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)生成分析報(bào)告，對(duì)報(bào)警參數(shù)和用戶權(quán)限等信息進(jìn)行管理。

3.2.1采集信息實(shí)時(shí)顯示

1)各測(cè)量項(xiàng)實(shí)時(shí)顯示

實(shí)時(shí)顯示各站點(diǎn)的pH、TDS、壓力、溫度、液位、流量、濁度、CODMn等測(cè)量值及水表實(shí)時(shí)流量,以及當(dāng)天起前一個(gè)月的TDS、pH平均值，提供地圖和列表兩種顯示方式。

在地圖上以紅色標(biāo)注方式各站點(diǎn)的地理位置，實(shí)時(shí)顯示在相應(yīng)地理位置出顯示當(dāng)前站點(diǎn)的pH、TDS、壓力、溫度、液位、流量、濁度、CODMn等測(cè)量值。

2)報(bào)警信息實(shí)時(shí)顯示

當(dāng)各監(jiān)測(cè)值在其安全范圍之外，有報(bào)警提示。

各水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)丟失3個(gè)數(shù)及以上(即1個(gè)小時(shí)以上沒數(shù)據(jù))，有報(bào)警提示；水表數(shù)據(jù)連續(xù)丟失1分鐘及以上，有報(bào)警提示。

3.2.2歷史數(shù)據(jù)查詢

1)各測(cè)量項(xiàng)單項(xiàng)查詢

用戶輸入時(shí)間段(可精確到秒)，選擇站點(diǎn)，選擇要查詢的測(cè)量項(xiàng)(如PH)，查詢?cè)摃r(shí)間段內(nèi)某測(cè)量項(xiàng)(如PH)的信息，以數(shù)據(jù)表和曲線圖兩種方式顯示，查詢數(shù)據(jù)源：所有數(shù)據(jù)/小時(shí)數(shù)據(jù)，可導(dǎo)出xls電子表格。

2)測(cè)量項(xiàng)按時(shí)間段查詢

用戶輸入時(shí)間段，選擇站點(diǎn)生成包括PH、TDS、溫度、壓力、液位、用水量等檢測(cè)項(xiàng)目報(bào)表(包括平均值、最大瞬時(shí)值、最小瞬時(shí)值)，報(bào)表的數(shù)據(jù)可選擇(所有數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)、小時(shí)數(shù)據(jù))，可導(dǎo)出.xls電子表格。

3)歷史異常數(shù)據(jù)查詢

查詢某時(shí)間段的異常數(shù)據(jù)(超標(biāo)或丟失數(shù)據(jù))，以表格顯示，可導(dǎo)出xls電子表格。當(dāng)各監(jiān)測(cè)值在其安全范圍之外，視為超標(biāo)。

3.2.3統(tǒng)計(jì)分析

提供各測(cè)量項(xiàng)日?qǐng)?bào)表、各測(cè)量項(xiàng)月報(bào)表、各測(cè)量項(xiàng)季報(bào)表、各測(cè)量項(xiàng)半年報(bào)表、各測(cè)量項(xiàng)年報(bào)表，以及對(duì)比分析報(bào)表。對(duì)比分析報(bào)表分以下兩類：

1)某站點(diǎn)不同時(shí)間段走勢(shì)曲線比對(duì)圖

根據(jù)所選擇的站點(diǎn)/報(bào)表類型/選擇時(shí)間段/對(duì)比項(xiàng)目，篩選出某一站點(diǎn)某測(cè)量值不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)，以表格和圖表兩種方式顯示。如開發(fā)區(qū)水站PH測(cè)量項(xiàng)4月和5月對(duì)比圖表。

查詢條件如下：

站點(diǎn)：選擇某一站點(diǎn)

報(bào)表類型：天/月/年

時(shí)間段：按天分析，選擇多個(gè)日期；按月分析，選擇多個(gè)月；按年分析，選擇多個(gè)年

對(duì)比項(xiàng)目：TDS、pH、濁度、CODMn

2)不同站點(diǎn)同一時(shí)間段走勢(shì)曲線比對(duì)圖

根據(jù)所選擇的站點(diǎn)/報(bào)表類型/選擇時(shí)間段/對(duì)比項(xiàng)目，篩選出某幾個(gè)站點(diǎn)某測(cè)量值在特定時(shí)間段的數(shù)據(jù)，以表格和圖表兩種方式顯示。如開發(fā)區(qū)水站、昆區(qū)青年100水站PH測(cè)量項(xiàng)4月對(duì)比圖表。

查詢條件如下：

站點(diǎn)：選擇多個(gè)站點(diǎn)

報(bào)表類型：天/月/年

時(shí)間段：按天分析，選擇某一天；按月分析，選擇某個(gè)月；按年分析，選擇某一年

對(duì)比項(xiàng)目：TDS、pH、濁度、CODMn

1)水表流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

可根據(jù)條件查詢，選擇時(shí)間段(如2013-5-15 6:00至2013-5-15 8:00)，選擇單個(gè)水表或多個(gè)水表，查詢某一段時(shí)間所選水表(單個(gè)或多個(gè)) 的數(shù)據(jù)，并能將數(shù)據(jù)以EXCEL表的形式導(dǎo)出。

3.2.4系統(tǒng)管理模塊的主要功能

1)用戶管理

對(duì)系統(tǒng)的使用者的帳戶信息和權(quán)限進(jìn)行管理。不同的用戶有不同的權(quán)限。如有的用戶只有查看測(cè)量值，有的用戶可以對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目安全范圍進(jìn)行設(shè)定。

2)檢測(cè)項(xiàng)目安全范圍設(shè)定

用戶分別設(shè)置(也可統(tǒng)一設(shè)置)每個(gè)站點(diǎn)的TDS、PH、溫度、壓力、濁度、CODMn等測(cè)量值安全值范圍。安全范圍設(shè)置支持大于、小于、介于兩數(shù)之間等幾種表述方式。超過安全范圍，實(shí)時(shí)顯示頁(yè)面使用紅色或閃爍效果，提醒管理員某檢測(cè)項(xiàng)目超標(biāo)，向相關(guān)人員發(fā)送短信。

3)供水狀態(tài)閾值設(shè)定

設(shè)置供水中、未供水兩種供水狀態(tài)的閾值。當(dāng)采集到站點(diǎn)壓力小于某一壓力值時(shí)，表示為未供水，實(shí)時(shí)顯示頁(yè)面使用紅色或閃爍效果標(biāo)注相應(yīng)站點(diǎn)。

4)報(bào)警短信發(fā)送手機(jī)號(hào)碼綁定

針對(duì)不同站點(diǎn)的報(bào)警信息，報(bào)警短信發(fā)給某一特定人群。用戶可根據(jù)實(shí)際情況，給報(bào)警信息設(shè)定接受人群的一組手機(jī)號(hào)碼。當(dāng)水質(zhì)異常時(shí)，自動(dòng)向相應(yīng)站點(diǎn)的相關(guān)人員和主管領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送報(bào)警信息，告知哪個(gè)站點(diǎn)，什么數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)水質(zhì)恢復(fù)正常后，自動(dòng)向相應(yīng)站點(diǎn)的相關(guān)人員和主管領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送短信告知哪個(gè)站點(diǎn)什么數(shù)據(jù)已恢復(fù)到正常值。當(dāng)水表采集工作站或數(shù)采儀與服務(wù)器斷開連接，向相應(yīng)站點(diǎn)的相關(guān)工作人員發(fā)送短信提醒。

5)測(cè)量站點(diǎn)信息管理

用戶自己設(shè)置測(cè)量站點(diǎn)名稱以及所在區(qū)域等相關(guān)信息。

6)測(cè)量項(xiàng)目信息管理

用戶自己設(shè)置測(cè)量項(xiàng)目名稱以及使用狀態(tài)(如停用、使用中)。

7)水表基礎(chǔ)信息管理

用戶自己設(shè)置水表名稱。

8)水表采集時(shí)間管理

用戶可自行設(shè)定早、中、晚三個(gè)用水高峰時(shí)間段。

4結(jié)論

本直飲水?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)解決方案按照上述設(shè)計(jì)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)行穩(wěn)定，工作高效，達(dá)到了設(shè)計(jì)方案的目標(biāo)。

〔參考文獻(xiàn)〕

[1]楊建林,馮燕.管道直飲水評(píng)析.昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 25(5):56-60.

[2]禹丹.在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].湖北: 華中科技大學(xué), 2006.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CJ94-2005[S].2005.

Solution Project for Transmission System of Direct Drinking Water Data

MEI Wei-an

(Library，Baotou Teachers College，Baotou 014030)

Abstract:a solutions are proposed for direct drinking water data transmission system according to actual demand of direct drinking water supply.The scheme has the following functions.It is able to query real-time monitoring information of the water quality and water supply system operation and abnormal data alarming information.It is able to make a statistics and analysis for historical information.Thus it can provide the scientific basis for decision-making.

Key words:direct drinking water; transmission system; system design; scheme

中圖分類號(hào)：TP311.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-1869(2015)02-0015-04

作者簡(jiǎn)介：梅維安(1960-)，內(nèi)蒙古包頭市人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)硬件。

收稿日期：2014-11-15