江蘇合信環(huán)境發(fā)展有限公司 王衛(wèi)兵

針對農(nóng)村污水處理站的日常監(jiān)管等難題。本文開發(fā)設計了基于Web的農(nóng)村污水生態(tài)治理設施監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用面向服務的B/S架構設計，前端展現(xiàn)采用網(wǎng)頁發(fā)布方式，后臺云服務器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集通訊服務、數(shù)據(jù)存儲和Web服務。系統(tǒng)包括計算機平臺操作和手機終端操作，實現(xiàn)了對農(nóng)村污水處理設施在線管控，為實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興、建設美麗新農(nóng)村的環(huán)境保護提供了解決思路。

農(nóng)村污水治理是改善農(nóng)村人民居住環(huán)境的重點，也是鄉(xiāng)村振興、建設美麗新農(nóng)村的重要組成部分。近幾年，各地區(qū)生態(tài)環(huán)境局積極爭取上級資金，助推街鎮(zhèn)建設農(nóng)村污水治理設施，通過因地制宜、統(tǒng)籌推進，切實改善轄區(qū)農(nóng)村人居環(huán)境，助力鄉(xiāng)村振興。但是，隨著農(nóng)村污水處理設施的增多，如何加強對農(nóng)村污水處理站的日常監(jiān)管？如何確保農(nóng)村污水處理設施正常運行效率？等一系列問題困擾著一線監(jiān)管部門，也一直阻礙了減少農(nóng)村面源污染、全面助力鄉(xiāng)村生態(tài)振興的大局。

本系統(tǒng)設計基于Web的農(nóng)村污水生態(tài)治理設施監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標是建立一個統(tǒng)一、通用、開放的基于Web瀏覽方式的平臺軟件，使用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)統(tǒng)一采集分散式污水設施站點的運行數(shù)據(jù)，通過4G/5G技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控指令的傳輸。系統(tǒng)采用標準化圖形表示、規(guī)范數(shù)據(jù)定義、統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口、統(tǒng)一功能實現(xiàn)等。通過監(jiān)控平臺，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，形成圖形、報表等進行統(tǒng)計、查詢、分析，解決了環(huán)境主管部門對污水處理設施的在線管控。

1 開發(fā)平臺

1.1 Net技術

本系統(tǒng)平臺是基于.Net技術搭建的，.Net是一種用于構建多種應用的免費開源開發(fā)平臺。它是微軟當代的操作平臺，它允許人們在其上構建各種應用方式，使人們盡可能通過簡單的方式，多樣化地、最大限度地從網(wǎng)站獲取信息，解決網(wǎng)站之間的協(xié)同工作，并打破計算機、設備、網(wǎng)站、各大機構和工業(yè)間的障礙—即所謂的“數(shù)字孤島”，從而實現(xiàn)因特網(wǎng)的全部潛能，搭建起第三代互聯(lián)網(wǎng)平臺。

1.2 SQL Server

SQL是英文Structured Query Language的縮寫，意思為結構化查詢語言。SQL語言的主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，進行溝通。SQL被作為關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標準語言，SQL Server是由Microsoft開發(fā)和推廣的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。SQL Server是真正的客戶機/服務器體系結構，它使用圖形化用戶界面，使系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)庫管理更加直觀、簡單、便于操作；它具有豐富的編程接口工具，為用戶進行程序設計提供了更大的選擇余地，對Web技術的支持，使用戶能夠很容易地將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)發(fā)布到Web頁面上。

1.3 響應式布局

響應式布局的概念是指在Web中的網(wǎng)頁能自動識別屏幕寬度并隨之相應調(diào)整出智能的網(wǎng)站設計。響應式布局的實質(zhì)就是讓用戶可以使用各種不同的設備瀏覽網(wǎng)站，都能得到較好的視覺效果的方法。比方說，一個用戶先后使用計算機和智能手機瀏覽相同的網(wǎng)站，雖然智能手機的屏幕尺寸遠小于計算機的顯示器，但是用戶卻沒有感到任何的差異，這就是響應式布局帶來的好處。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，人們也越來越多地的使用各種不同的移動設備來上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)站，因此響應式布局的優(yōu)點就更加明顯了。在響應式布局的網(wǎng)站設計中，一個網(wǎng)站可以兼容多個終端，比如計算機、智能手機以及各種移動設備，使用戶體驗到舒適的上網(wǎng)感覺。因此，響應式布局的網(wǎng)站設計更加人性化，更加符合時代的發(fā)展和人們上網(wǎng)的需求。

2 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)主要采用面向服務的B/S架構設計，前端展現(xiàn)采用網(wǎng)頁發(fā)布方式，后臺云服務器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集通訊服務、數(shù)據(jù)存儲和Web服務。系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通迅平臺、現(xiàn)場監(jiān)控站點組成。

在云服務器建立遠程通訊軟件、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、監(jiān)控平臺，對現(xiàn)場各終端進行遠程在線監(jiān)控；負責對現(xiàn)場監(jiān)控站點發(fā)送定時指令輪詢，接收數(shù)據(jù)與解析。按設定時間參數(shù)統(tǒng)一存儲到數(shù)據(jù)庫中。通過監(jiān)控平臺，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，形成圖形、報表等進行統(tǒng)計、查詢、分析，生成各種統(tǒng)計報表。

云服務器與現(xiàn)場監(jiān)控站采用無線GPRS通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)場監(jiān)控站點包含PLC控制柜、GPRS通訊模塊。

3 系統(tǒng)詳細設計

3.1 運行監(jiān)控平臺設計

運行監(jiān)控模塊以監(jiān)控畫面、報表、圖像的形式動態(tài)顯示現(xiàn)場處理點的工藝過程、參數(shù)、設備工況，可以顯示當前監(jiān)測的數(shù)據(jù)，主要功能包括：數(shù)據(jù)采集、水樣采集監(jiān)測結果、設施設備維護記錄，包括提升泵、填料、管道、流量計、管道閥門、一體化設備、調(diào)節(jié)池等維護（維修、更換）記錄，注明時間、單位、人員、價格，若設備與原設計不同時還要注明。污泥清淘記錄、綠化養(yǎng)護記錄、預留前端綜合收集池內(nèi)輸送泵維護記錄。

建立工藝流程二維三維的流程圖，可以實時顯示現(xiàn)場處理運行過程中各種設備設施的運行狀態(tài)、檢測參數(shù)、流量、PH、電流等數(shù)據(jù)，通過點擊圖或模型上對應的設備、設施，顯示其實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并輔以直方圖和曲線圖、棒圖等多種方式來展示設備設施的歷史狀態(tài)，方便工作人員對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行歷史查詢和對比分析，如圖1所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)Fig.1 Monitoring system

3.2 電子地圖監(jiān)測平臺設計

系統(tǒng)提供基于電子地圖的運行監(jiān)測功能，通過電子地圖顯示各個現(xiàn)場處理點的地理位置信息，針對不同類型的監(jiān)測點可以配置不同的監(jiān)測項目，通過與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設備的實時通訊，獲取實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過地圖和列表等方式進行展示。

3.3 數(shù)據(jù)分析模塊設計

數(shù)據(jù)通過曲線、餅圖、表格及動畫形式進行顯示，通過大屏幕，網(wǎng)頁的形式展示出來如圖2所示。分析項目包括：（1）處理水質(zhì)（CODCr 、NH4—N、T P、SS等4項指標）達標情況，不達標原因自動分析（可按不同時間段）； （2）按時間段對運行成本進行有效分析（采集電費、維護費等數(shù)據(jù)按時間合計分析）；（3）設備負荷運行比例（實際值與設計處理規(guī)模比較），可選擇項目從高到低排列等。

圖2 統(tǒng)計圖Fig.2 Statistical chart

3.4 智能手機客戶端設計

通過手機App開發(fā)，可以查看各個站點實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，如設備運行狀態(tài)、傳感器信息、實時流速以及在線水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以查看站點實時圖像信息；智能手機客戶端可以查看站點分析報表，例如水質(zhì)報表、設備運行報表等，如圖3所示。

圖3 監(jiān)控圖Fig.3 Monitoring chart

4 系統(tǒng)測試

通過對軟件的開發(fā)，測試成本也包括了大量的測試工作，通過測試可以發(fā)現(xiàn)有部分程序出現(xiàn)錯誤。本系統(tǒng)測試主要包括以下部分：

（1）功能測試：對系統(tǒng)的軟件功能進行測試是功能測試的主要目的，根據(jù)測試才能夠反映出系統(tǒng)是否能夠更好地應用到實際當中；（2）強度測試及性能測試：這個部分主要是測試系統(tǒng)的設計是否達到了預期的功能，是否還有其他的功能實現(xiàn)；（3）安全測試：安全測試反應了系統(tǒng)是否能夠隨時進行使用和運行。再就是對數(shù)據(jù)方面的安全測試，模塊測試的主要方式是代碼審查和軟件測試，也叫做單元測試。就是為了能夠讓系統(tǒng)中的每個模塊都能正常運行，在測試過程中，都是在查找編碼和設計中出現(xiàn)的一些小錯誤。

5 結語

本文圍繞農(nóng)村污水處理設施運維等困難，提出了Web的農(nóng)村污水處理設施監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)中采用的開發(fā)工具和軟件、系統(tǒng)總體設計方案、系統(tǒng)詳細設計紀測試等進行介紹。系統(tǒng)通過監(jiān)控平臺，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，形成圖形、報表等進行統(tǒng)計、查詢、分析，解決了環(huán)境主管部門對污水處理設施的在線管控，具有一定的應用推廣價值。