污水處理工藝Web綜合評比系統的開發與應用

吉芳英,林常春,肖鐵巖

污水處理工藝Web綜合評比系統的開發與應用

吉芳英,林常春,肖鐵巖

(重慶大學三峽庫區生態環境教育部重點實驗室,重慶400045)

污水處理行業信息化帶來便捷的同時,將逐步改變以往處理問題的方式,給新的處理手段提出了新的要求。基于此背景,在Apache+PHP+MySQL的開發環境下,研究開發了城鎮污水處理工藝Web綜合評比系統。該系統以城鎮污水處理廠數據庫和模糊決策方法為基礎,在網絡上實現了污水處理工藝的綜合評比。在Web應用開發過程中,設計了系統功能模塊和數據庫,搭建了系統的框架,編寫了核心算法的PHP代碼主流程。同時以《中國城鎮污水處理廠匯編》中的數據為基礎數據,進行了案例演練。

污水處理工藝;Web;數據庫;模糊決策方法;綜合評比

當前我國城鎮污水處理、節能減排任務依然十分的艱巨。完成這一任務需要建造大量的污水處理廠。而污水廠的建設很大程度上又取決于決策者的主觀認識和已有經驗。這些知識和經驗的獲得除了來源于書本,大多來自于對已建污水廠和已有處理工藝的認識和評估。學者們常常通過調研獲得基礎數據,然后進行各種處理工藝的技術經濟分析,最后得出結論[1-3]。這一過程無論是前期的調研、還是后面的數據計算分析、以及工藝方案的評比過程,都將花費大量的時間和精力。

隨著全國城鎮污水處理監管信息化破題,城鎮污水處理項目建設與運營的信息報告、核查和評估開始進入了高效、準確、及時的信息化時代,通過查詢網絡數據庫,就可以方便地獲得所需的基礎數據。在這種背景下,構建污水處理工藝技術經濟指標數據庫,開發基于網絡的污水處理工藝評比系統,就顯得尤為重要。它可以方便的利用網絡數據庫中的基礎數據,可以簡化數據計算分析過程及方案的技術經濟評比過程,且可以對污水處理工藝進行綜合性的評比。基于此,本文將嘗試在Apache+MySQL +PHP的開發環境下,以城鎮污水廠數據庫信息系統和模糊決策方法為基礎,開發基于網絡化平臺的污水處理工藝Web綜合評比系統,實現污水處理工藝的網絡化綜合評比。

1 Web綜合評比系統設計

Web綜合評比系統是期望利用已建污水處理廠的運行數據,對各種污水處理工藝的技術經濟指標進行有效的綜合評比,最終獲得理想的結論。顯然,綜合評比需要采用綜合評價的方法。目前,常用的污水處理工藝綜合評價方法有層次分析法[4-5]、灰色理論[6-7]、熵權法[8]、多目標規劃[9]等。由于污水處理系統部分指標本身具有不確定性、模糊性,通常只能用優、良進行區分比較。基于此,論文選用基于灰色理論的模糊決策方法[7]構建該Web系統核心模型。

模糊決策方法包括三個步驟:

1)指標體系的建立:建立如下八個評價指標: M1項目投資、M2運營成本、M3占地面積、M4氮磷去除效果、M5污泥產量、M6運行穩定性、M7工藝成熟性、M8操作難易程度;

2)指標的量化:M1、M2、M3、M4、M5為確定性指標,其值采用限定條件下各污水廠相應運行指標的均值;M6、M7、M8為不確定性指標,用5級劃分法,即優、良、中、差、劣表示。分別對應數值0.9、0.7、0.5、0.3、0.1;

3)按灰色關聯法進行計算:又分為四個步驟:建立備選方案及立項方案、數據規范化處理、計算關聯系數和計算關聯度。

1.1 系統開發平臺

系統開發環境為WindowsXP+Apache+PHP +MySQL。其中Apache為Web服務器,PHP為服務器端開發語言,MySQL為后臺數據庫管理系統。

1.2 系統設計[10-11]

城鎮污水處理工藝Web綜合評比系統的功能模塊如圖1所示。

網站界面模塊是決策中心的入口,包含Web站點的基本要素。同時提供與其他功能模塊的接口。網站主體模塊位于WWW目錄下,其根目錄下創建以下子目錄:

1)Common目錄:公用文件目錄,該目錄下保存Smart Template模板的三個文件、訪問數據庫類db_mysql.class.php、公用函數文件function.php;

2)Operator目錄:操作員管理模塊對應目錄(還包括留言管理、操作員管理、基礎數據管理、修改個人密碼等);

3)Manage目錄:保存公告管理和污水廠數據管理模塊所有文件及修改個人密碼;

4)Client目錄:保存公告新聞瀏覽,污水廠查詢、污水處理工藝評比模塊,留言板模塊所有文件;

5)Compiled目錄:作為Smart Template模板的編譯文件保存目錄;

6)Html目錄:保存頁面公用內容文件、圖片、flash動畫等;

7)Upload目錄:保存上傳的公告新聞附件、圖片,水處理技術圖片及污水廠相關圖片;

8)Login目錄:管理登錄目錄(系統用戶類型包括:超級管理員、污水廠管理員及游客);

9)Notebook目錄:用于留言回復,瀏覽;

圖1 系統功能模塊

10)Cache目錄:用于保存緩存的輸出。

1.3 數據庫設計[12]

在Web綜合評比系統中,使用一個數據庫存放各個污水廠的基礎信息、污水廠運行數據、各種處理工藝的相關數據及用戶賬號信息等。在數據庫中,略去公告留言板塊所需的數據庫表,主要涉及以下一些數據庫表,如表1所示。

1.4 文件編程

網站模塊采用PHP代碼和HTML代碼分開編程,使用Smart Template將顯示邏輯和業務處理邏輯分開。其中評比系統計算步驟的代碼(以注釋方式編寫)為:

//接收傳遞過來的數據,并判斷有效性

//如果數據完整,則對數據進行分類標準化處理,先數據化,后標準化;標準化過程中,M1,M2, M3指標值越小越理想,其余指標越大越理想

//得到標準化的數據矩陣,計算參考數列與比較數列在對應點的絕對差

//進一步計算得出各對應點的關聯系數矩陣

//計算得出各個方案的關聯度

//根據相應的HTML代碼,構造輸出結果

//實例化 Smart Template對象,指定模板文件,將數據與占位符關聯,最后輸出

?>

表1 數據庫表

2 Web綜合評比系統的開發和應用

Web綜合評比系統的應用前提是數據庫中有相應的基礎數據。因此,現將《中國城鎮污水處理廠匯編》中499個污水廠的基本信息和運行數據,通過網站相應界面錄入。經過后臺程序文件處理,數據將相應存入wtp_info、wtp_run_date和wtp_run數據庫表中,作為評比系統的基礎數據(具體操作時,數據由各個污水廠各自錄入,然后由網站程序定期計算統計得到)。

以下是客戶端人員應用該系統的步驟示例及得到的相應界面:

1)確定參比的工藝及規模類型;

如果有需要,可以增加更多的限制條件,比如所在地區,水質情況等。如圖2所示。

2)基本參數的確定;

點擊下一步后,工藝評比基本參數表單自動生成。假如只需知道某幾個指標的綜合評比結果,那么只需將各種處理工藝的其它指標值改成一致即可。如圖3所示。

3)得出結論

點擊下一步后,自動生成結論。結論將給出各參比工藝關聯度的排序,得出最終評比結果。如圖4所示。

圖2 步驟一示例

3 Web綜合評比系統的主要特征

污水處理行業信息化帶來便捷的同時,將逐步改變以往處理問題的方式,給新的處理手段提出新的要求。本文研究開發的基于Web的污水處理工藝綜合評比系統具有以下特點:

1)決策效率:所有決策過程均可在在網上方便進行,所有的計算過程均由計算機執行,節省了數據收集、數據計算和數據統計分析所花費的大量時間和精力。提高了效率,節約了勞動量。

圖3 步驟二示例

圖4 步驟三示例

2)適用性:可根據人們的需要,對所選擇的指標進行綜合的評比(此時只需將其它指標的參數置為一致),從而得出相應的結論,比如經濟效益指標評比、技術效益指標評比、管理效益指標評比、綜合評比等。如此一來,使得系統結論的適用性更廣。

3)準確性:污水處理工藝綜合評比過程的多指標性以及指標的不確定性,決定了采用模糊決策方法進行模型的構建是符合實際的,是可行的。

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Development and Application of Web-based Comprehensive Evaluation System for Wastewater Treatment Process

(Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region's Eco-environment,Ministry of Education, Chongqing University,Chongqing 400045,China)

J I Fang-ying,LIN Chang-chun,XIAO Tie-yan

Sewage treatment industry informatization while brought convenience,will gradually change the way to deal with the problem,and put forward new demands to the new processing means.Because of this background,a web-based comprehensive evaluation system of urban sewage treatment process was established under the Apache+ PHP+MySQL development environment.Moreover,this system can evaluate the sewage treatment process on the web comprehensively,based on database information system of urban sewage treatment plants and fuzzy decision method.In the Web application development process,designed the system function modules and databases,built the system framework,compiled the main PHP code process of the core algorithm.And then given a detailed example based on the data from the book titledChina's urban sewage treatment plants compilation.

wastewater treatment process;Web;database;fuzzy decision method;comprehensive evaluation

X703.1

A

1674-2842(2010)02-0046-04

2009-08-24

重慶市重大科技專項(CSTC,2008AB7133)

吉芳英(1964-),女,四川內江人,教授/博導,主要從事水污染控制理論和技術的研究。