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(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)的快速發(fā)展，水污染成為日益受社會(huì)關(guān)注的環(huán)境問(wèn)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(dāng)務(wù)之急。從現(xiàn)在開始到2010年，我國(guó)污水處理廠將以超常規(guī)的速度建設(shè)發(fā)展，預(yù)計(jì)將增加集中污水處理廠1000余座，而已投入運(yùn)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(yùn)行和化驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，對(duì)于充分發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的作用為工藝運(yùn)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(diǎn)，給數(shù)據(jù)管理人員帶來(lái)了極大的不便。為此，開發(fā)污水處理廠運(yùn)行、化驗(yàn)數(shù)據(jù)管理軟件，充分利用計(jì)算機(jī)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(gè)重要課題。

　　2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1　模型選擇
　　目前，我國(guó)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(lái)，運(yùn)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(xiàng)報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析工作規(guī)范。因此，以該廠為模型設(shè)計(jì)污水處理廠運(yùn)行、化驗(yàn)數(shù)據(jù)管理軟件具有典型意義。
　　2.2　需求分析
　　通過(guò)對(duì)高碑店污水處理廠運(yùn)行和化驗(yàn)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(xì)需求分析。
　　2.2.1　　系統(tǒng)約定
　　2.2.1.1　所有運(yùn)行、化驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)分為兩類：基本指標(biāo)即直接輸入數(shù)據(jù)的指標(biāo)；計(jì)算指標(biāo)即根據(jù)計(jì)算公式生成數(shù)據(jù)的指標(biāo)。
　　2.2.1.2　所有指標(biāo)名稱唯一，且每天每個(gè)指標(biāo)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(kù)的建立：包括數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、初始化。
　　2.2.2.2　數(shù)據(jù)庫(kù)的基本功能：包括指標(biāo)的建立和定義及修改、數(shù)據(jù)的錄入、儲(chǔ)存、修改、查詢及查詢內(nèi)容的存儲(chǔ)等。
　　2.2.2.3　數(shù)據(jù)庫(kù)的高級(jí)功能：包括衍生指標(biāo)的建立和公式定義、相關(guān)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、圖表分析、報(bào)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(chǔ)容量充分、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)方便運(yùn)行穩(wěn)定、易于升級(jí)更新等。
　　2.3　系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)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(jī)版：Windows 95/98/2000為平臺(tái)的80486以上、內(nèi)存16MB、硬盤空間30MB以上的計(jì)算機(jī)；
　　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(jì)算機(jī)；
　　客戶端：Windows 95/98/2000,CPU P133、內(nèi)存32MB、硬盤空間1.2GB以上的計(jì)算機(jī)。

　　3　系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

　　3.1新建數(shù)據(jù)庫(kù)
　　首次使用本系統(tǒng)的用戶需建立新數(shù)據(jù)庫(kù)，按〈新建〉后，根據(jù)提示輸入數(shù)據(jù)庫(kù)名稱及所儲(chǔ)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(cè)指標(biāo)在內(nèi)400余個(gè)指標(biāo)的空數(shù)據(jù)庫(kù)。在下一次使用本軟件時(shí)，僅需選擇數(shù)據(jù)庫(kù)名稱即可進(jìn)入系統(tǒng)的主操作界面。在本界面內(nèi)也可對(duì)不需要的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行刪除。
　　3.2　指標(biāo)管理
　　進(jìn)入本模塊后，系統(tǒng)即列出當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所有可選指標(biāo)列表。選定所有需操作的指標(biāo)列表后，即可查看、修改指標(biāo)和查看指標(biāo)數(shù)據(jù)。在此界面可進(jìn)行添加基本指標(biāo)與計(jì)算指標(biāo)的操作。
　　3.2.1　添加基本指標(biāo)：可定義基本指標(biāo)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(biāo)。
　　3.2.2添加計(jì)算指標(biāo)：可定義計(jì)算指標(biāo)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(shí)，按〈編寫〉鍵進(jìn)入公式編寫界面，公式中引用的指標(biāo)可通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊已選擇的指標(biāo)輸入。填寫所有內(nèi)容后，即可添加新的計(jì)算指標(biāo)。
　　3.3　數(shù)據(jù)輸入
　　進(jìn)入本模塊后，先選擇數(shù)據(jù)輸入指標(biāo)。第一次使用的用戶需按＜所有指標(biāo)＞鍵，在出現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所有指標(biāo)列表后，選中所用指標(biāo)。將選出的指標(biāo)定義為指標(biāo)組命名后保存，以后可通過(guò)按＜指標(biāo)組＞進(jìn)入選擇指標(biāo)組界面，直接調(diào)用已選出的指標(biāo)，不需再進(jìn)入＜所有指標(biāo)＞界面依次選擇指標(biāo)。在選出指標(biāo)列表后，即可輸入日期和各指標(biāo)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(kù)中該日期的數(shù)據(jù)，對(duì)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(bào)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(jìn)入本模塊后，指標(biāo)選擇方向同數(shù)據(jù)輸入模塊。在選出指標(biāo)列表后，需輸入查詢起止日期，同時(shí)可輸入各指標(biāo)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(jìn)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(shí)，圖形的標(biāo)題、橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)等項(xiàng)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(biāo)組的形式保存。
　　3.5　部標(biāo)數(shù)據(jù)查詢
　　該摸塊列出了我國(guó)建設(shè)部制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)污水處理廠水質(zhì)、泥質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)和檢測(cè)周期。檢測(cè)周期以不同的顏色區(qū)別，水質(zhì)、泥質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)通過(guò)按鍵可進(jìn)行切換。
　　3.6　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
　　本摸塊包括兩部分功能：
　　3.6.1一般統(tǒng)計(jì)：選中需要統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)后,選擇進(jìn)入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)界面，用戶輸入統(tǒng)計(jì)的起止日期后，可選擇統(tǒng)計(jì)平均值、最大值、最小值。用戶選擇平均統(tǒng)計(jì)后，可進(jìn)一步選擇非重疊平均統(tǒng)計(jì)、重疊平均統(tǒng)計(jì)、按年或日統(tǒng)計(jì)(平均或累計(jì))。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可選擇表格和圖形顯示。用戶可刪除空值進(jìn)行圖形顯示。統(tǒng)計(jì)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(jì)的指標(biāo)后，選擇進(jìn)入線性回歸界面.輸入起止日期后， 從指標(biāo)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(biāo)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(duì)不需要回歸的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，再接＜重新計(jì)算＞鍵進(jìn)行重新回歸。按＜回歸圖形＞鍵，則可得到回歸曲線，用戶可對(duì)回歸圖形進(jìn)行編輯并打印。
　　3.7　統(tǒng)計(jì)報(bào)表
　　進(jìn)入本模塊后，首先，用戶需選擇指標(biāo)范圍(所有指標(biāo)、指標(biāo)組)，選擇方法同數(shù)據(jù)輸入模塊。通過(guò)明確的按鍵標(biāo)識(shí)和向?qū)в脩艨啥x日?qǐng)?bào)表中各種特殊統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目如年累計(jì)水量、年達(dá)標(biāo)天數(shù)、日均水量等亦可自定義達(dá)標(biāo)參數(shù)來(lái)確定年達(dá)標(biāo)天數(shù)。在所選出指標(biāo)列表界面，可根據(jù)輸入統(tǒng)計(jì)起止日期生成日?qǐng)?bào)表、統(tǒng)計(jì)(包括平均和累計(jì))報(bào)表、工作月統(tǒng)計(jì)報(bào)表，用戶可自由定義工作月統(tǒng)計(jì)起止日期，按自定義方法統(tǒng)計(jì)。生成的各種報(bào)表用戶可打印或傳送到Excel文件中。生成日?qǐng)?bào)表則可在傳送至Excel時(shí)可選擇固定格式、自定義格式進(jìn)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(jìn)行傳送。通過(guò)自定義的方式用戶可生成自己所需任何復(fù)雜格式的日?qǐng)?bào)表。

　　4　系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用效果

　　4.1　系統(tǒng)特點(diǎn)
　　本軟件系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
　　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(kù)，已建立污水處理廠各類常用指標(biāo)400余個(gè)，用戶在新建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)載人模板數(shù)據(jù)庫(kù)，一般若工藝無(wú)大變化只需建立少量新指標(biāo)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(jiǎn)單，用戶僅需操作鼠標(biāo)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(biāo)及其操作方法包括數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢、統(tǒng)計(jì)、公式計(jì)算、圖形、報(bào)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?jī)?nèi)容。
　　4.1.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大：一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可設(shè)立基本指標(biāo)和衍生指標(biāo)各10000個(gè)，儲(chǔ)存10年的數(shù)據(jù)，所需空間僅為3OMB(通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)壓縮功能可使所需空間更小)。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間僅與計(jì)算機(jī)的剩余磁盤空間有關(guān)。
　　4.1.5多數(shù)據(jù)庫(kù)管理：用戶可建立多個(gè)污水處理廠的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以方便多個(gè)污水處理廠的集成管理和互相比較。
　　4.l.6維護(hù)方便：系統(tǒng)單機(jī)版采用Microsoft Access97為數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可通過(guò)該軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)。此外，系統(tǒng)還提供了其他的高級(jí)維護(hù)工具。
　　4.2　應(yīng)用效果及獲獎(jiǎng)
　　該軟件在北京市三個(gè)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(duì)各層管理人員來(lái)講數(shù)據(jù)的查詢工作尤其方便。該系統(tǒng)于1999年通過(guò)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(jìn)步一等獎(jiǎng)。

　　5　討論

　　5.1該軟件對(duì)于運(yùn)行和化驗(yàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理是十分便利的，但由于圖 表功能的局限和用戶對(duì)圖表功能的需求變化較大，還不能實(shí)現(xiàn)象Excel那樣強(qiáng)大的功能，但用戶可以通過(guò)用該軟件向Excel文件傳輸數(shù)據(jù)間接實(shí)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(wèn)題，很多自控部位的數(shù)據(jù)只能通過(guò)人工統(tǒng)計(jì)和人工錄入輸入該軟件。該功能可望在通過(guò)軟件升級(jí)、編寫接口程序后實(shí)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(guó)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(jìn)性和穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)管理工作相對(duì)較輕，一般僅需查詢十余個(gè)主要指標(biāo)即可掌握全廠的工藝狀況。而我國(guó)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(yàn)相對(duì)不足，因而造成了指標(biāo)多、指標(biāo)關(guān)系復(fù)雜、數(shù)據(jù)分析目標(biāo)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(biāo)，顯得專業(yè)化不強(qiáng)。但用戶可通過(guò)自定義的查詢指標(biāo)組實(shí)現(xiàn)這一目的，只是規(guī)范性稍差。這些缺陷可通過(guò)運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的積累和軟件的進(jìn)一步升級(jí)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(yùn)行和化驗(yàn)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(kù)房管理等囊括進(jìn)去。在未來(lái)的軟件開發(fā)和升級(jí)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的信息管理。