朱蘭花

Design and Implementation of Water Quality Monitoring and Emergency Treatment System for Urban Water Supply

ZHU Lan-hua

（Qujing Irrigation District Administration of Yunnan Province， Qujing 655000， China）

【摘? 要】實(shí)現(xiàn)城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體質(zhì)量，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)加以記錄，能夠很大程度保障市民的用水安全。論文首先從城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急系統(tǒng)的內(nèi)涵出發(fā)，詳細(xì)闡述了開(kāi)發(fā)的邏輯順序和主要功能，對(duì)前后端實(shí)用技術(shù)做了簡(jiǎn)單概括，通過(guò)模塊化形式實(shí)現(xiàn)對(duì)城市供水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)功能和預(yù)警處理。

【Abstract】 It is of great practical significance to realize the water quality monitoring and emergency treatment system of urban water supply. The design of the system can monitor the water quality in real time and record the monitoring data， which can guarantee the water safety of the citizens to a great extent. Starting from the connotation of water quality monitoring and emergency system of urban water supply， this paper expounds the logic sequence and main functions of the development in detail， summarizes the practical technology at the front and rear ends， and realizes the water quality monitoring function and early warning treatment of urban water supply through the modular form.

【關(guān)鍵詞】城市供水;水質(zhì)監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng);設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【Keywords】 urban water supply; water quality monitoring; monitoring and early warning system; design and implementation

【中圖分類(lèi)號(hào)】D922.38? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0165-02

1 引言

近年來(lái)，水資源污染的相關(guān)信息在我國(guó)各地頻頻發(fā)生，城市供水一旦出了問(wèn)題，將會(huì)對(duì)市民的用水安全造成惡劣影響。正因如此，各地政府對(duì)于水質(zhì)監(jiān)測(cè)的工作應(yīng)該加以重視，水質(zhì)監(jiān)管部門(mén)應(yīng)該盡快實(shí)現(xiàn)城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并要求其具備應(yīng)急處理功能。

2 城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)概述

2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)涵

設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)，主要目的就是通過(guò)信息技術(shù)對(duì)城市供水的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析、處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作，更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。地方政府可以將測(cè)得數(shù)據(jù)公開(kāi)，讓全體市民進(jìn)行監(jiān)督，提升水資源監(jiān)管力度。該系統(tǒng)不僅要求實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)功能，更重要的目標(biāo)是防范預(yù)警，保障市民的用水安全?？梢哉f(shuō)隨著水資源污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)迫在眉睫[1]。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成部分

根據(jù)政府和人民的要求，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)需要著重完善以下三個(gè)功能模塊。

城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊。在這一模塊中，水質(zhì)部門(mén)的工作人員可以借鑒國(guó)內(nèi)外檢測(cè)系統(tǒng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本地供水系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出符合該城市供水模式的高效算法。水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊可以說(shuō)是整個(gè)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)最重要的，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)具備高精準(zhǔn)度，可以借助云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)完善該模塊。

數(shù)據(jù)上傳模塊。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)并不是直接開(kāi)始分析，而是上傳到數(shù)據(jù)控制中心來(lái)進(jìn)行匯總處理，這樣的處理方式是高效且直觀的，對(duì)于提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率、預(yù)防突發(fā)事件等方面都有著顯著的作用。確保數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無(wú)遺漏的上傳是相關(guān)程序員需要考量的重點(diǎn)[2]。

城市供水應(yīng)急處理模塊。該項(xiàng)功能對(duì)接的應(yīng)是地方政府的相關(guān)決策部門(mén)。其所執(zhí)行的內(nèi)容，完全由第一、第二兩個(gè)模塊計(jì)算分析得出的，它是數(shù)據(jù)處理結(jié)果的直觀反映。工作人員在實(shí)現(xiàn)該功能時(shí)應(yīng)該著重考慮對(duì)突發(fā)事件的分析，將預(yù)防工作做到位。

3 明確城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)的邏輯層次

首先從邏輯層次上進(jìn)行分析，檢測(cè)系統(tǒng)可以劃分成數(shù)據(jù)層、功能層、服務(wù)層以及客戶層（如圖1）。

第一，數(shù)據(jù)層主要包括了基本的地理信息、水資源水質(zhì)的數(shù)據(jù)還有預(yù)警應(yīng)急庫(kù)的存取內(nèi)容。數(shù)據(jù)層還應(yīng)該具備備份、還原與安全保障機(jī)制，提高系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)安全系數(shù)。GIS功能可以很好地還原城市地形圖、城市供水網(wǎng)、采樣點(diǎn)、水廠分布等，數(shù)據(jù)庫(kù)中存放著上述涉及到的各類(lèi)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)一般也分為兩類(lèi)，水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)，分別存放一般的水資源數(shù)據(jù)和應(yīng)急方案或物資[3]。第二，通過(guò)功能層，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終以可視化的界面呈現(xiàn)給客戶端。在功能層這一分級(jí)中，分為面向管理員和面向預(yù)警工作組的。前者主要是一般數(shù)據(jù)入庫(kù)、查看地圖、分析水質(zhì)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)分析等，而后者的主要功能則是判定污染等級(jí)，對(duì)應(yīng)急內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)備、執(zhí)行和總結(jié)分析。第三，服務(wù)層起到了承上啟下的作用，是溝通數(shù)據(jù)、功能和用戶的關(guān)鍵部分。主要的內(nèi)容是監(jiān)測(cè)水質(zhì)與應(yīng)急服務(wù)支持。第四，用戶層則是數(shù)據(jù)層、功能層、服務(wù)層的最終呈現(xiàn)目標(biāo)。其面向?qū)ο笾饕獮檎块T(mén)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)部門(mén)、供水企業(yè)和普通用戶等。

4 城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)的工作流程

如上文邏輯分析所述，城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)，首先需要對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并將其錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，供水公司根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集功能將各自來(lái)水廠監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，再通過(guò)系統(tǒng)同步功能，將信息資源進(jìn)行整合[4]。

監(jiān)測(cè)控制中心的管理員可以通過(guò)可視化界面了解分析城市供水的水質(zhì)指標(biāo)，將上傳的數(shù)據(jù)通過(guò)圖表的形式呈現(xiàn)，按照國(guó)家安全的標(biāo)準(zhǔn)制定精確的算法使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠自行判斷該時(shí)段區(qū)域內(nèi)的供水水質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)異常狀況的時(shí)候，系統(tǒng)管理員首先核查數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，再通過(guò)其他儀器進(jìn)行驗(yàn)證，若是重大突發(fā)情況，在驗(yàn)證過(guò)后應(yīng)迅速向應(yīng)急處理工作組反映。

城市供水水質(zhì)出現(xiàn)應(yīng)基預(yù)警的等級(jí)由檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，預(yù)警工作組需要根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中當(dāng)?shù)氐乃礆v史信息來(lái)快速確認(rèn)相似情況下如何處理該狀況，根據(jù)先前的案例來(lái)進(jìn)行判斷，同時(shí)還需迅速聯(lián)系相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者展開(kāi)討論、制定方案。通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判斷應(yīng)急物資的存放位置，將運(yùn)送路徑和分配方案做好規(guī)劃。

在將城市供水的突發(fā)情況處理在控制范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)入恢復(fù)程序。根據(jù)數(shù)據(jù)的分析比對(duì)，工作組應(yīng)該確認(rèn)事件的源頭和責(zé)任方，對(duì)于突發(fā)事件嚴(yán)厲追究，改善應(yīng)急過(guò)程，為以后預(yù)警方案提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

5 城市供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

關(guān)于城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)，可以采用多種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)C#和ActionScript3.0作開(kāi)發(fā)語(yǔ)言展開(kāi)，輔之以HTML、JS等完善相關(guān)內(nèi)容。在基礎(chǔ)框架上可以選用Leaflet作為基本框架完成地圖數(shù)據(jù)的搭建，該框架擁有許多應(yīng)用相關(guān)插件，可以方便用戶對(duì)地圖進(jìn)行編碼、查詢等功能。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重中之重便是城市供水水質(zhì)數(shù)據(jù)的采集工作，實(shí)現(xiàn)該模塊的功能可以通過(guò)Python技術(shù)和多線程異步控制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)爬取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息錄入功能。最后利用ASP.NET服務(wù)器進(jìn)行上傳工作，關(guān)于信息錄入的數(shù)據(jù)庫(kù)選取，可以是Mysql也可以使用SQLserver。最后的呈現(xiàn)效果便是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以在線地圖的可視化界面展示水質(zhì)監(jiān)測(cè)功能[5]。通過(guò)不同的顏色辨識(shí)水質(zhì)指標(biāo)，劃分不同的層級(jí)，當(dāng)用戶點(diǎn)擊某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)顯示該位置的水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)，如PH值、含碳量、溶解氧的數(shù)據(jù)值等。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水資源污染問(wèn)題嚴(yán)重危害著市民的用水安全，對(duì)于城市供水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我國(guó)各級(jí)政府應(yīng)該重視水污染的治理工作，并探尋預(yù)防緊急事件的處理途徑。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)的任務(wù)迫在眉睫。各級(jí)政府可以通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，查閱相關(guān)閱讀文檔，將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提上日程。設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)必須明確其所具備的兩大功能：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和應(yīng)急處理功能。在完成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以后，還需做供水備用地的準(zhǔn)備以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。本文首先從城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理系統(tǒng)的內(nèi)涵出發(fā)，明確了開(kāi)發(fā)流程應(yīng)考慮到的功能模塊，以期能夠?yàn)槲覈?guó)水污染問(wèn)題防治做出些許貢獻(xiàn)。

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