直飲水數據傳輸系統解決方案

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直飲水數據傳輸系統解決方案

梅 維 安

(包頭師范學院 圖書館,內蒙古 包頭 014030)

摘要：針對直飲水供給的實際需求提出了直飲水數據傳輸系統解決方案，在此方案中實現了水質及供水系統運行實時監測信息和異常數據報警提醒信息的查詢,以及歷史信息的統計分析功能，從而為決策提供科學依據。

關鍵詞：直飲水;傳輸系統;系統設計;方案

1前言

自從1998年上海錦華小區第一個管道直飲水示范工程建成以來[1],全國許多城市的居住小區都建成了管道直飲水工程。管道直飲水是當前我國大多城市采用居民飲用水的主要方式，以往，主要采用傳統的臺式測量儀器進行水質監測，操作步驟復雜，難以連續地監控整個水質變化過程，在使用中存在很大的局限性[2]。直飲水數據傳輸系統可以不間斷地檢測水質，從而使其全天候地處于監控之中；而且實現了直飲水檢測數據的傳輸、處理和統計分析，為決策提供科學依據。

直飲水數據傳輸系統分為實時數據采集及處理程序和基于Web的統計分析及系統管理子系統。實時數據采集及處理應用程序實現對數采傳送儀和智能水表傳送來的數據實時采集，向相關人員發送報警相關信息,向相關網站自動推送水質報告,將監測數據和報警信息顯示到LED屏等功能。基于Web的統計分析及系統管理子系統主要實現查詢水質及供水系統運行實時監測信息和異常數據報警提醒信息,查詢歷史信息并提供統計分析功能。

圖1：直飲水數據傳輸系統拓撲圖

2直飲水數據傳輸系統技術框架

2.1　總體框架

在供水系統中部署流量、壓力、水溫、PH、TDS等傳感器，并將其接入數采傳送儀，通過GPRS傳送水質和供水系統運行監測數據到服務器；用戶水表與水表數據采集工作站相連，用戶水表流量通過有線寬帶網絡傳送給服務器；服務器實時采集各測量值，存儲到數據庫中，并提供Web查詢分析功能、實時報警信息發送等功能；客戶端使用瀏覽器通過水務局內網或互聯網實時監控水質及供水系統運行情況。

2.2　技術方案

開發實時數據采集及處理程序和基于Web的統計分析及系統管理子系統。其中實時數據采集及處理應用程序采用.net Winform技術，基于Web的統計分析子系統采用ASP.net技術。實時數據采集及處理應用程序實現對數采傳送儀和智能水表傳送來的數據實時采集和分析、報警短信自動發送，以及水質報告自動推送。基于Web的統計分析及系統管理子系統主要實現查詢水質及供水系統運行實時信息和歷史信息，報警參數、用戶權限等系統管理。

擬采用oracle存儲檢測數據，考慮到查詢效率，設計了當前庫和歷史庫。當前庫存儲當前月的檢測數據，到月末數據轉存入歷史庫。程序上線后，根據實際檢測數據的使用情況，建立索引，逐步優化系統參數，滿足該系統實時采集和處理海量數據的要求。

3直飲水數據傳輸系統的功能

直飲水數據傳輸系統包括兩個子系統(如圖2所示)：①實時數據采集及處理程序;②基于Web的統計分析及系統管理子系統。

3.1　實時數據采集及處理程序的主要功能

實時數據采集及處理應用程序實現對數采傳送儀和智能水表傳送來的數據實時采集和分析、LED屏監測數據顯示、報警短信自動發送，以及水質報告自動推送。

3.1.1檢測數據采集

將數采傳送儀傳送來的出口流量、回水流量、PH、TDS等檢測數據，以及用戶水表流量存儲在服務器上。

1)無線數采儀數據采集

無線數采儀將出口流量(高層)、回收流量(高層)、PH(高層)、TDS(高層)、儲水罐液位、儲水罐水溫、PH(用戶末端)、TDS(用戶末端)、水溫(用戶末端)、出口流量(低層)、回水流量(低層)、PH(低層)、TDS(低層)、出口壓力(低層)、出口壓力(高層)、儲水罐濁度、儲水罐耗氧量通過GPRS網絡傳送到服務器，將測量值集中存儲到數據庫中。采集時間間隔20分鐘。

2)用戶水表數據采集

用戶水表與水表數據采集工作站相連，采集水表數據采集工作站將流量信息通過有線寬帶網絡將數據傳送給服務器，將測量值集中存儲到數據庫中。只在早、中、晚三個用水高峰時間段采集，采集時間間隔1s。

圖2:直飲水數據傳輸系統功能框圖

3.1.2采集信息實時顯示

在服務器上實時顯示如下信息：

1)水表實時流量；

2)數采儀各實時測量值；

3)顯示服務器與數采儀、與用戶水表的連接情況；

3.1.3報警短信自動發送

1)水質異常報警短信自動發送

當TDS、PH和溫度的數據超過限值(依據飲用凈水水質標準CJ94-2005[3]，TDS≤500ppm，6.0≤PH≤8.5)時，水質異常。此時自動向相應站點的相關人員和主管領導發送報警信息，告知哪個站點，什么數據超出標準；當水質恢復正常后，自動向相應站點的相關人員和主管領導發送短信告知哪個站點什么數據已恢復到正常值。

2)數據采集連接中斷異常報警短信自動發送

當水表采集工作站或數采儀與服務器斷開連接，向相應站點的相關工作人員發送短信提醒。

3.1.4LED屏顯示監測及報警數據

實時向LED屏發送水質監測數據；當有異常報警時，在LED屏上顯示異常標志，相應站點和監測報警項目以紅色或閃爍方式提醒工作人員。通過比較實際測量供水與未供水時的壓力值，顯示各個站點是否供水。

3.1.5水質報告自動推送

每天定時將當天的各站點水質報告自動推送到包頭市健康水服務管理中心網站，及時向全社會發布水質信息。

3.1.6水表采集配置管理

用戶可自行設置是否停用水表數據采集與分析功能。

3.2　統計分析及系統管理子系統的主要功能

基于Web的統計分析及系統管理子系統主要實現查詢水質及供水系統運行實時信息和歷史信息，并進行統計分析，報警參數、用戶權限等系統管理。

客戶端使用瀏覽器通過水務局內網或互聯網實時監控水質及供水系統運行情況，根據歷史數據生成分析報告，對報警參數和用戶權限等信息進行管理。

3.2.1采集信息實時顯示

1)各測量項實時顯示

實時顯示各站點的pH、TDS、壓力、溫度、液位、流量、濁度、CODMn等測量值及水表實時流量,以及當天起前一個月的TDS、pH平均值，提供地圖和列表兩種顯示方式。

在地圖上以紅色標注方式各站點的地理位置，實時顯示在相應地理位置出顯示當前站點的pH、TDS、壓力、溫度、液位、流量、濁度、CODMn等測量值。

2)報警信息實時顯示

當各監測值在其安全范圍之外，有報警提示。

各水質監測數據連續丟失3個數及以上(即1個小時以上沒數據)，有報警提示；水表數據連續丟失1分鐘及以上，有報警提示。

3.2.2歷史數據查詢

1)各測量項單項查詢

用戶輸入時間段(可精確到秒)，選擇站點，選擇要查詢的測量項(如PH)，查詢該時間段內某測量項(如PH)的信息，以數據表和曲線圖兩種方式顯示，查詢數據源：所有數據/小時數據，可導出xls電子表格。

2)測量項按時間段查詢

用戶輸入時間段，選擇站點生成包括PH、TDS、溫度、壓力、液位、用水量等檢測項目報表(包括平均值、最大瞬時值、最小瞬時值)，報表的數據可選擇(所有數據、分鐘數據、小時數據)，可導出.xls電子表格。

3)歷史異常數據查詢

查詢某時間段的異常數據(超標或丟失數據)，以表格顯示，可導出xls電子表格。當各監測值在其安全范圍之外，視為超標。

3.2.3統計分析

提供各測量項日報表、各測量項月報表、各測量項季報表、各測量項半年報表、各測量項年報表，以及對比分析報表。對比分析報表分以下兩類：

1)某站點不同時間段走勢曲線比對圖

根據所選擇的站點/報表類型/選擇時間段/對比項目，篩選出某一站點某測量值不同時間段的數據，以表格和圖表兩種方式顯示。如開發區水站PH測量項4月和5月對比圖表。

查詢條件如下：

站點：選擇某一站點

報表類型：天/月/年

時間段：按天分析，選擇多個日期；按月分析，選擇多個月；按年分析，選擇多個年

對比項目：TDS、pH、濁度、CODMn

2)不同站點同一時間段走勢曲線比對圖

根據所選擇的站點/報表類型/選擇時間段/對比項目，篩選出某幾個站點某測量值在特定時間段的數據，以表格和圖表兩種方式顯示。如開發區水站、昆區青年100水站PH測量項4月對比圖表。

查詢條件如下：

站點：選擇多個站點

報表類型：天/月/年

時間段：按天分析，選擇某一天；按月分析，選擇某個月；按年分析，選擇某一年

對比項目：TDS、pH、濁度、CODMn

1)水表流量數據統計分析

可根據條件查詢，選擇時間段(如2013-5-15 6:00至2013-5-15 8:00)，選擇單個水表或多個水表，查詢某一段時間所選水表(單個或多個) 的數據，并能將數據以EXCEL表的形式導出。

3.2.4系統管理模塊的主要功能

1)用戶管理

對系統的使用者的帳戶信息和權限進行管理。不同的用戶有不同的權限。如有的用戶只有查看測量值，有的用戶可以對檢測項目安全范圍進行設定。

2)檢測項目安全范圍設定

用戶分別設置(也可統一設置)每個站點的TDS、PH、溫度、壓力、濁度、CODMn等測量值安全值范圍。安全范圍設置支持大于、小于、介于兩數之間等幾種表述方式。超過安全范圍，實時顯示頁面使用紅色或閃爍效果，提醒管理員某檢測項目超標，向相關人員發送短信。

3)供水狀態閾值設定

設置供水中、未供水兩種供水狀態的閾值。當采集到站點壓力小于某一壓力值時，表示為未供水，實時顯示頁面使用紅色或閃爍效果標注相應站點。

4)報警短信發送手機號碼綁定

針對不同站點的報警信息，報警短信發給某一特定人群。用戶可根據實際情況，給報警信息設定接受人群的一組手機號碼。當水質異常時，自動向相應站點的相關人員和主管領導發送報警信息，告知哪個站點，什么數據超出標準；當水質恢復正常后，自動向相應站點的相關人員和主管領導發送短信告知哪個站點什么數據已恢復到正常值。當水表采集工作站或數采儀與服務器斷開連接，向相應站點的相關工作人員發送短信提醒。

5)測量站點信息管理

用戶自己設置測量站點名稱以及所在區域等相關信息。

6)測量項目信息管理

用戶自己設置測量項目名稱以及使用狀態(如停用、使用中)。

7)水表基礎信息管理

用戶自己設置水表名稱。

8)水表采集時間管理

用戶可自行設定早、中、晚三個用水高峰時間段。

4結論

本直飲水數據傳輸系統解決方案按照上述設計已經全部實現，其運行穩定，工作高效，達到了設計方案的目標。

〔參考文獻〕

[1]楊建林,馮燕.管道直飲水評析.昆明理工大學學報, 2000, 25(5):56-60.

[2]禹丹.在線水質監測系統的研究與開發[D].湖北: 華中科技大學, 2006.

[3]中華人民共和國建設部.飲用凈水水質標準CJ94-2005[S].2005.

Solution Project for Transmission System of Direct Drinking Water Data

MEI Wei-an

(Library，Baotou Teachers College，Baotou 014030)

Abstract:a solutions are proposed for direct drinking water data transmission system according to actual demand of direct drinking water supply.The scheme has the following functions.It is able to query real-time monitoring information of the water quality and water supply system operation and abnormal data alarming information.It is able to make a statistics and analysis for historical information.Thus it can provide the scientific basis for decision-making.

Key words:direct drinking water; transmission system; system design; scheme

中圖分類號：TP311.1

文獻標識碼：A

文章編號：1004-1869(2015)02-0015-04

作者簡介：梅維安(1960-)，內蒙古包頭市人，高級實驗師，研究方向：計算機硬件。

收稿日期：2014-11-15