梁明明，周茜，崔曉波，張瑋

市政供水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

梁明明，周茜，崔曉波，張瑋

（太原供水集團(tuán)有限公司，山西 太原 030009）

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的在線儀表煥發(fā)出新的活力。水質(zhì)儀表接入互聯(lián)網(wǎng)后，快速準(zhǔn)確地提供市政供水水質(zhì)信息，提升了企業(yè)的管理能力，拉近了水質(zhì)管理員與水質(zhì)數(shù)據(jù)之間距離?；诠┧舅|(zhì)在線監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)。

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)；濁度；余氯；信息平臺(tái)

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民對(duì)飲用水的要求越來越高，對(duì)水質(zhì)的要求逐步加強(qiáng)，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)越來越受到廣大水質(zhì)管理工作者的歡迎。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展之前，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要采用手工采集數(shù)據(jù)和人工預(yù)警的方式，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，集成的數(shù)據(jù)平臺(tái)以其快速便捷的特點(diǎn)逐漸成為一種潮流趨勢(shì)。

本文主要根據(jù)供水公司的實(shí)際需求并結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，具體包含在線點(diǎn)位分布及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、限值報(bào)警、在線數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)比對(duì)等功能模塊。系統(tǒng)搭建時(shí)選用了PHP語言作為主框架，后臺(tái)使用MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)且前端采用Bootstrap框架、地圖模塊、圖表模塊搭建；使用云服務(wù)器及安全管理服務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)工具實(shí)現(xiàn)了供水公司的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)要求。

2 系統(tǒng)功能

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊

在水質(zhì)管理工作中，管理員要求快速定位水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，這就要求信息系統(tǒng)必須直觀便捷。采用地圖標(biāo)點(diǎn)的方式在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)是較為便捷的，其中可以包含二級(jí)窗口顯示儀表狀態(tài)、歷史曲線等信息，幫助管理人員分析水質(zhì)情況。功能模塊內(nèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等信息列表如圖1所示。

2.2 限值報(bào)警功能

在實(shí)際的工作中筆者發(fā)現(xiàn)，在線儀表由于安裝條件和采樣管道的特殊性經(jīng)常發(fā)生瞬時(shí)超標(biāo)的現(xiàn)象，出現(xiàn)了儀表傳輸出現(xiàn)故障時(shí)數(shù)值長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)而不觸發(fā)限制報(bào)警的情況。這就要求系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)不能簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)為超限制就報(bào)警，加入時(shí)間段均值的設(shè)計(jì)就是一種解決的思路。下面一組數(shù)據(jù)代表了水質(zhì)在線濁度參數(shù)，通過計(jì)算平均值可以有效解決錯(cuò)誤報(bào)警情況。筆者經(jīng)過試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，12次均值在實(shí)時(shí)性和實(shí)用性方面相對(duì)科學(xué)，具體如表1所示。

圖1 功能模塊內(nèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息列表

表1 試驗(yàn)結(jié)果

平均時(shí)間/min53060120240 濁度均值/NTU2.200.820.760.750.76 報(bào)警是否否否否 說明：濁度儀表設(shè)置為每5 min回傳一次數(shù)據(jù)，報(bào)警值設(shè)置為不大于1。隨著時(shí)間的推移濁度值平均值逐漸穩(wěn)定，但時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性

2.3 數(shù)據(jù)比對(duì)功能

為了驗(yàn)證在線儀表的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，采用水質(zhì)在線儀表與實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式濁度儀進(jìn)行比對(duì)。人工現(xiàn)場(chǎng)采樣后帶回實(shí)驗(yàn)室用臺(tái)式濁度儀檢測(cè)，采用比對(duì)方法為GB 5750.4—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（2渾濁度）》，某段時(shí)間渾濁度參數(shù)比對(duì)的結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，比對(duì)點(diǎn)位渾濁度在線監(jiān)測(cè)儀工作正常，無需緊急維護(hù)。

表2 某段時(shí)間渾濁度參數(shù)比對(duì)的結(jié)果（單位：NTU）

點(diǎn)位地點(diǎn)勝利街南內(nèi)環(huán)長(zhǎng)風(fēng)街新建路迎澤街三給街 在線數(shù)據(jù)0.450.690.670.520.700.77 臺(tái)式數(shù)據(jù)0.470.720.690.530.690.80 說明：比對(duì)點(diǎn)位儀表工作正常

3 使用的互聯(lián)網(wǎng)工具

3.1 PHP語言配合MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)作為后臺(tái)

選擇PHP語言主要是因其簡(jiǎn)單易學(xué)、部署成本低、開源的特性。PHP語言不用像Java等語言需要編譯，可以直接運(yùn)行從而節(jié)約了中小項(xiàng)目的部署時(shí)間。MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)和PHP語言一樣是優(yōu)秀的服務(wù)于中小項(xiàng)目的開源數(shù)據(jù)庫(kù)。PHP和MYSQL配合PHP開源框架CodeIgniter 可以高效部署信息平臺(tái)。采用PHP語言的開源框架CodeIgniter，對(duì)于用戶登錄、表格輸出、數(shù)據(jù)庫(kù)管理具有高效穩(wěn)定的特點(diǎn)。系統(tǒng)程序如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)程序

3.2 前端采用Bootstrap框架、開源地圖和圖表模塊

Bootstrap是當(dāng)前比較流行的前端框架，該框架基于層疊樣式表CSS和Java腳本，上手簡(jiǎn)單靈活，加快了項(xiàng)目開發(fā)的速度，是開發(fā)人員的一個(gè)重要工具。開發(fā)本平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①擴(kuò)展性強(qiáng)，一次設(shè)計(jì)可以滿足多種屏幕應(yīng)用，包括手機(jī)屏幕、平板屏幕、電腦屏幕、墻上大屏幕；②代碼成熟在眾多網(wǎng)站已經(jīng)使用多年，具有學(xué)習(xí)成本低、文檔資料多的優(yōu)勢(shì)；③開源切美觀，可以適應(yīng)眾多瀏覽器，包括常見的IE、Google Chrome、火狐瀏覽器。

地圖模塊、圖表模塊方面：①筆者采用了百度地圖開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)地圖模塊。平臺(tái)具有地理信息顯示、大小縮放、標(biāo)點(diǎn)位置、標(biāo)簽提示等功能，并支持AJAX技術(shù)。通過其個(gè)性化地圖編輯平臺(tái)，可以按照自己的風(fēng)格喜好或業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，配置個(gè)性化地圖樣式，生成的“專屬地圖”，并對(duì)多達(dá)51種地圖元素進(jìn)行個(gè)性化樣式編輯，切可以在多端進(jìn)行配置使用。②圖表模塊筆者使用了百度 ECharts開源可視化庫(kù)，其可以流暢地運(yùn)行在PC和移動(dòng)設(shè)備上，提供了常規(guī)的折線圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖、餅圖、K線圖、用于統(tǒng)計(jì)的盒形圖，并且支持圖與圖之間的混搭。

3.3 采用云服務(wù)進(jìn)行安全管理

云服務(wù)安全管理是現(xiàn)代流行的一種安全管理方式，旨在使用云計(jì)算能力將安全服務(wù)模塊化，防火墻、網(wǎng)管就像在超市中選取商品一樣隨意選取和使用。云安全管理提供了靈活的安全管理方案，采用云安全管理的企業(yè)不需要像傳統(tǒng)企業(yè)一樣構(gòu)建自己專用的安全服務(wù)器，可以在云平臺(tái)上運(yùn)行部署各種各樣的安全服務(wù)業(yè)務(wù)。云安全管理所采用的創(chuàng)新模式，可以使用戶通過云平臺(tái)隨時(shí)獲得近乎無限的安全方案和豐富多樣的安全配置。

4 結(jié)語

水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，比如采用PHP語言、MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)、Bootstrap框架、地圖圖表模塊化、云安全管理服務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)工具，可以極大縮短平臺(tái)建設(shè)時(shí)間，完全滿足《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)的功能要求，且經(jīng)過2年的實(shí)踐平臺(tái)具有良好的穩(wěn)定性，建議水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)管理部門或平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)公司建設(shè)在線平臺(tái)時(shí)使用。

［1］周大農(nóng).水質(zhì)全流程在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)［J］.給水排水，2016（4）：128-131.

［2］羅輝虎.在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在水廠水質(zhì)管理工程中的應(yīng)用［J］.設(shè)備管理與維修，2019（14）：218-220.

［3］郭振興.淺談電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在水廠生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.科技視界，2019（18）：191-192.

［4］王茹.在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在水廠水質(zhì)管理工程中的應(yīng)用與研究［J］.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（16）：25-26，30.

TU991.62

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.072

2095－6835（2021）08－0174－02

梁明明（1982—），男，工程師，從事水質(zhì)監(jiān)測(cè)檢測(cè)工作。

〔編輯：張思楠〕