北京市城市排水公司北京市高碑店污水處理廠
常江 柯真山

　　1　前言

　　隨著我國城鄉(xiāng)建設(shè)的快速發(fā)展，水污染成為日益受社會關(guān)注的環(huán)境問題。為此，發(fā)展水污染處理事業(yè)，加快污水處理設(shè)施建設(shè)的步伐已成為當務(wù)之急。從現(xiàn)在開始到2010年，我國污水處理廠將以超常規(guī)的速度建設(shè)發(fā)展，預(yù)計將增加集中污水處理廠1000余座，而已投入運行的污水處理廠也有160余座。就每座污水處理廠而言，管理好已有的和將有的大量運行和化驗數(shù)據(jù)信息，對于充分發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的作用為工藝運行服務(wù)、方便行業(yè)內(nèi)部的技術(shù)交流將具有極重要的意義。而由于污水處理廠工藝、設(shè)備控制部位多、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)之間關(guān)系復(fù)雜的特點，給數(shù)據(jù)管理人員帶來了極大的不便。為此，開發(fā)污水處理廠運行、化驗數(shù)據(jù)管理軟件，充分利用計算機工具，科學(xué)、高效地管理這些數(shù)據(jù)已成為我們所面臨的一個重要課題。

　　2　系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1　模型選擇
　　目前，我國大多數(shù)以建成的污水處理廠所采用的污水處理工藝都是傳統(tǒng)的活性污泥工藝，北京市高碑店污水處理廠即為其中之一。該廠自1993年底通水以來，運行狀況穩(wěn)定，各工藝設(shè)備控制部位數(shù)據(jù)收集齊全，各項報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析工作規(guī)范。因此，以該廠為模型設(shè)計污水處理廠運行、化驗數(shù)據(jù)管理軟件具有典型意義。
　　2.2　需求分析
　　通過對高碑店污水處理廠運行和化驗部門數(shù)據(jù)管理的內(nèi)容和管理方法的充分調(diào)查，提出了該軟件的詳細需求分析。
　　2.2.1　　系統(tǒng)約定
　　2.2.1.1　所有運行、化驗數(shù)據(jù)指標分為兩類：基本指標即直接輸入數(shù)據(jù)的指標；計算指標即根據(jù)計算公式生成數(shù)據(jù)的指標。
　　2.2.1.2　所有指標名稱唯一，且每天每個指標的數(shù)據(jù)亦唯一。
　　2.2.2　　系統(tǒng)功能需求
　　2.2.2.1　數(shù)據(jù)庫的建立：包括數(shù)據(jù)庫的建立、初始化。
　　2.2.2.2　數(shù)據(jù)庫的基本功能：包括指標的建立和定義及修改、數(shù)據(jù)的錄入、儲存、修改、查詢及查詢內(nèi)容的存儲等。
　　2.2.2.3　數(shù)據(jù)庫的高級功能：包括衍生指標的建立和公式定義、相關(guān)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表分析、報表生成、打印等重要功能。
　　2.2.2.4　系統(tǒng)性能要求：包括數(shù)據(jù)存儲容量充分、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)庫維護方便運行穩(wěn)定、易于升級更新等。
　　2.3　系統(tǒng)開發(fā)與運行環(huán)境
　　開發(fā)環(huán)境：Windows95/98，Visual Basic5.0、Microsoft Access97和MSSQL 6.5為主要 開發(fā)環(huán)境。
　　單機版：Windows 95/98/2000為平臺的80486以上、內(nèi)存16MB、硬盤空間30MB以上的計算機；
　　網(wǎng)絡(luò)版：服務(wù)器端：Windows NT4.0 sp3以上或Windows 2000 Server版，Ms SQL6.5以上，CPU PII300、內(nèi)存64MB、硬盤空間3.2GB以上的計算機；
　　客戶端：Windows 95/98/2000,CPU P133、內(nèi)存32MB、硬盤空間1.2GB以上的計算機。

　　3　系統(tǒng)功能簡介

　　3.1新建數(shù)據(jù)庫
　　首次使用本系統(tǒng)的用戶需建立新數(shù)據(jù)庫，按〈新建〉后，根據(jù)提示輸入數(shù)據(jù)庫名稱及所儲存的路徑，系統(tǒng)即可建立含建設(shè)部規(guī)定污水處理廠檢測指標在內(nèi)400余個指標的空數(shù)據(jù)庫。在下一次使用本軟件時，僅需選擇數(shù)據(jù)庫名稱即可進入系統(tǒng)的主操作界面。在本界面內(nèi)也可對不需要的數(shù)據(jù)庫進行刪除。
　　3.2　指標管理
　　進入本模塊后，系統(tǒng)即列出當前數(shù)據(jù)庫所有可選指標列表。選定所有需操作的指標列表后，即可查看、修改指標和查看指標數(shù)據(jù)。在此界面可進行添加基本指標與計算指標的操作。
　　3.2.1　添加基本指標：可定義基本指標的構(gòu)成，包括名稱、單位、最大值、最小值、缺省值以及保留小數(shù)位數(shù)。所有內(nèi)容定義完成后，即可添加新的基本指標。
　　3.2.2添加計算指標：可定義計算指標構(gòu)成，包括名稱、單位、公式以及保留小數(shù)位數(shù)。編寫公式時，按〈編寫〉鍵進入公式編寫界面，公式中引用的指標可通過鼠標點擊已選擇的指標輸入。填寫所有內(nèi)容后，即可添加新的計算指標。
　　3.3　數(shù)據(jù)輸入
　　進入本模塊后，先選擇數(shù)據(jù)輸入指標。第一次使用的用戶需按＜所有指標＞鍵，在出現(xiàn)當前數(shù)據(jù)庫所有指標列表后，選中所用指標。將選出的指標定義為指標組命名后保存，以后可通過按＜指標組＞進入選擇指標組界面，直接調(diào)用已選出的指標，不需再進入＜所有指標＞界面依次選擇指標。在選出指標列表后，即可輸入日期和各指標數(shù)據(jù)并保存。如需修改以往數(shù)據(jù)，輸入日期后，按＜顯示＞，即出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中該日期的數(shù)據(jù)，對需修改的歷史數(shù)據(jù)修改后并保存即修改成功。在此亦可刪除有關(guān)數(shù)據(jù)。此處還有上報數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)傳送功能。
　　3.4　數(shù)據(jù)查詢
　　進入本模塊后，指標選擇方向同數(shù)據(jù)輸入模塊。在選出指標列表后，需輸入查詢起止日期，同時可輸入各指標的查詢上、下限。在選擇數(shù)據(jù)顯示方式(表格或圖形)后，即可開始進行查詢。查詢結(jié)果可打印或傳送至Excel文件中。在查詢結(jié)果以圖形方式顯示時，圖形的標題、橫坐標、縱坐標等項目可以修改，圖形的位置和圖形類型可選。每次查詢均可以指標組的形式保存。
　　3.5　部標數(shù)據(jù)查詢
　　該摸塊列出了我國建設(shè)部制訂的行業(yè)標準中對污水處理廠水質(zhì)、泥質(zhì)檢測指標和檢測周期。檢測周期以不同的顏色區(qū)別，水質(zhì)、泥質(zhì)檢測指標通過按鍵可進行切換。
　　3.6　數(shù)據(jù)統(tǒng)計
　　本摸塊包括兩部分功能：
　　3.6.1一般統(tǒng)計：選中需要統(tǒng)計的指標后,選擇進入數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面，用戶輸入統(tǒng)計的起止日期后，可選擇統(tǒng)計平均值、最大值、最小值。用戶選擇平均統(tǒng)計后，可進一步選擇非重疊平均統(tǒng)計、重疊平均統(tǒng)計、按年或日統(tǒng)計(平均或累計)。統(tǒng)計結(jié)果可選擇表格和圖形顯示。用戶可刪除空值進行圖形顯示。統(tǒng)計結(jié)果可打印或傳送至Excel文件中。圖形可編輯。
　　3.6.2　線性回歸：選中需要統(tǒng)計的指標后，選擇進入線性回歸界面.輸入起止日期后， 從指標列框中選擇自變量X和因變量Y，按＜線性回歸＞鍵后即列出起止日期間的X、Y指標數(shù)據(jù)列表及回歸方程和相關(guān)系數(shù)。雙擊數(shù)據(jù)表可對不需要回歸的數(shù)據(jù)進行刪除，再接＜重新計算＞鍵進行重新回歸。按＜回歸圖形＞鍵，則可得到回歸曲線，用戶可對回歸圖形進行編輯并打印。
　　3.7　統(tǒng)計報表
　　進入本模塊后，首先，用戶需選擇指標范圍(所有指標、指標組)，選擇方法同數(shù)據(jù)輸入模塊。通過明確的按鍵標識和向?qū)в脩艨啥x日報表中各種特殊統(tǒng)計項目如年累計水量、年達標天數(shù)、日均水量等亦可自定義達標參數(shù)來確定年達標天數(shù)。在所選出指標列表界面，可根據(jù)輸入統(tǒng)計起止日期生成日報表、統(tǒng)計(包括平均和累計)報表、工作月統(tǒng)計報表，用戶可自由定義工作月統(tǒng)計起止日期，按自定義方法統(tǒng)計。生成的各種報表用戶可打印或傳送到Excel文件中。生成日報表則可在傳送至Excel時可選擇固定格式、自定義格式進行傳送。固定格式即按數(shù)據(jù)列表的方式傳送，自定義格式即按用戶定義位置進行傳送。通過自定義的方式用戶可生成自己所需任何復(fù)雜格式的日報表。

　　4　系統(tǒng)特點與應(yīng)用效果

　　4.1　系統(tǒng)特點
　　本軟件系統(tǒng)具有如下特點：
　　4.1.1投入使用快捷：系統(tǒng)內(nèi)設(shè)以高碑店污水處理廠為模板的空數(shù)據(jù)庫，已建立污水處理廠各類常用指標400余個，用戶在新建數(shù)據(jù)庫時系統(tǒng)將自動載人模板數(shù)據(jù)庫，一般若工藝無大變化只需建立少量新指標即可投入使用。
　　4.1.2界面友好，操作方便：各界面層次清晰、結(jié)構(gòu)簡單，用戶僅需操作鼠標和輸入少量文字即可完成全部操作。
　　4.1.3功能全面：系統(tǒng)提供污水處理廠的各種基本數(shù)據(jù)管理指標及其操作方法包括數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢、統(tǒng)計、公式計算、圖形、報表輸出等，并提供了數(shù)據(jù)與Excel的接口，基本上囊括了污水處理廠數(shù)據(jù)管理方面的全部內(nèi)容。
　　4.1.4數(shù)據(jù)存儲量大：一個數(shù)據(jù)庫可設(shè)立基本指標和衍生指標各10000個，儲存10年的數(shù)據(jù)，所需空間僅為3OMB(通過數(shù)據(jù)庫壓縮功能可使所需空間更小)。數(shù)據(jù)儲存空間僅與計算機的剩余磁盤空間有關(guān)。
　　4.1.5多數(shù)據(jù)庫管理：用戶可建立多個污水處理廠的數(shù)據(jù)庫，可以方便多個污水處理廠的集成管理和互相比較。
　　4.l.6維護方便：系統(tǒng)單機版采用Microsoft Access97為數(shù)據(jù)庫，用戶可通過該軟件對數(shù)據(jù)庫進行維護。此外，系統(tǒng)還提供了其他的高級維護工具。
　　4.2　應(yīng)用效果及獲獎
　　該軟件在北京市三個主要污水處理廠高碑店、北小河、方莊安裝使用。各廠均反映該軟件使用方便，數(shù)據(jù)管理人員的工作量大大減輕，對各層管理人員來講數(shù)據(jù)的查詢工作尤其方便。該系統(tǒng)于1999年通過北京市市管委組織的專家鑒定，獲1999年北京市市政工程總公司科技進步一等獎。

　　5　討論

　　5.1該軟件對于運行和化驗的數(shù)據(jù)存儲和管理是十分便利的，但由于圖 表功能的局限和用戶對圖表功能的需求變化較大，還不能實現(xiàn)象Excel那樣強大的功能，但用戶可以通過用該軟件向Excel文件傳輸數(shù)據(jù)間接實現(xiàn)自定義圖表。
　　5.2本次軟件的編寫未考慮與自控系統(tǒng)的通訊接口問題，很多自控部位的數(shù)據(jù)只能通過人工統(tǒng)計和人工錄入輸入該軟件。該功能可望在通過軟件升級、編寫接口程序后實現(xiàn)。
　　5.3該軟件雖然是以高碑店污水處理廠為模型，但由于主要功能是數(shù)據(jù)處理，故同樣適用于各種工藝的污水處理廠及其他一些工藝復(fù)雜符合系統(tǒng)約定的廠礦。
　　5.4國外的污水處理廠由于其在工藝、設(shè)備、設(shè)施、在線儀表及管理等方面的先進性和穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)管理工作相對較輕，一般僅需查詢十余個主要指標即可掌握全廠的工藝狀況。而我國多數(shù)污水處理廠由于以上各方面條件較差，加之管理經(jīng)驗相對不足，因而造成了指標多、指標關(guān)系復(fù)雜、數(shù)據(jù)分析目標不明確、不規(guī)范的管理現(xiàn)狀。
　　因此該軟件未能列出明確的分析目標，顯得專業(yè)化不強。但用戶可通過自定義的查詢指標組實現(xiàn)這一目的，只是規(guī)范性稍差。這些缺陷可通過運行管理經(jīng)驗的積累和軟件的進一步升級及開發(fā)相應(yīng)的專用分析工具軟件消除。
　　5.5本軟件內(nèi)容僅包括了污水廠的運行和化驗數(shù)據(jù)的管理，未能將污水處理廠的其他重要管理工作如設(shè)備檢修、配件管理、庫房管理等囊括進去。在未來的軟件開發(fā)和升級中將逐步集成這些內(nèi)容，形成網(wǎng)絡(luò)版本的污水處理廠信息管理系統(tǒng)，從而使各污水處理廠全面實現(xiàn)計算機的信息管理。