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

　　隨著我國城鄉建設的快速發展，水污染成為日益受社會關注的環境問題。為此，發展水污染處理事業，加快污水處理設施建設的步伐已成為當務之急。從現在開始到2010年，我國污水處理廠將以超常規的速度建設發展，預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據信息，對于充分發揮這些數據的作用為工藝運行服務、方便行業內部的技術交流將具有極重要的意義。而由于污水處理廠工藝、設備控制部位多、數據量大、數據之間關系復雜的特點，給數據管理人員帶來了極大的不便。為此，開發污水處理廠運行、化驗數據管理軟件，充分利用計算機工具，科學、高效地管理這些數據已成為我們所面臨的一個重要課題。

　　2　系統設計

　　2.1　模型選擇
　　目前，我國大多數以建成的污水處理廠所采用的污水處理工藝都是傳統的活性污泥工藝，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，運行狀況穩定，各工藝設備控制部位數據收集齊全，各項報表統計、數據分析工作規范。因此，以該廠為模型設計污水處理廠運行、化驗數據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據管理的內容和管理方法的充分調查，提出了該軟件的詳細需求分析。
　　2.2.1　　系統約定
　　2.2.1.1　所有運行、化驗數據指標分為兩類：基本指標即直接輸入數據的指標；計算指標即根據計算公式生成數據的指標。
　　2.2.1.2　所有指標名稱唯一，且每天每個指標的數據亦唯一。
　　2.2.2　　系統功能需求
　　2.2.2.1　數據庫的建立：包括數據庫的建立、初始化。
　　2.2.2.2　數據庫的基本功能：包括指標的建立和定義及修改、數據的錄入、儲存、修改、查詢及查詢內容的存儲等。
　　2.2.2.3　數據庫的高級功能：包括衍生指標的建立和公式定義、相關分析、數據統計、圖表分析、報表生成、打印等重要功能。
　　2.2.2.4　系統性能要求：包括數據存儲容量充分、數據安全、數據庫維護方便運行穩定、易于升級更新等。
　　2.3　系統開發與運行環境
　　開發環境：Windows95/98，Visual Basic5.0、Microsoft Access97和MSSQL 6.5為主要 開發環境。
　　單機版：Windows 95/98/2000為平臺的80486以上、內存16MB、硬盤空間30MB以上的計算機；
　　網絡版：服務器端：Windows NT4.0 sp3以上或Windows 2000 Server版，Ms SQL6.5以上，CPU PII300、內存64MB、硬盤空間3.2GB以上的計算機；
　　客戶端：Windows 95/98/2000,CPU P133、內存32MB、硬盤空間1.2GB以上的計算機。

　　3　系統功能簡介

　　3.1新建數據庫
　　首次使用本系統的用戶需建立新數據庫，按〈新建〉后，根據提示輸入數據庫名稱及所儲存的路徑，系統即可建立含建設部規定污水處理廠檢測指標在內400余個指標的空數據庫。在下一次使用本軟件時，僅需選擇數據庫名稱即可進入系統的主操作界面。在本界面內也可對不需要的數據庫進行刪除。
　　3.2　指標管理
　　進入本模塊后，系統即列出當前數據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據。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成，包括名稱、單位、最大值、最小值、缺省值以及保留小數位數。所有內容定義完成后，即可添加新的基本指標。
　　3.2.2添加計算指標：可定義計算指標構成，包括名稱、單位、公式以及保留小數位數。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。填寫所有內容后，即可添加新的計算指標。
　　3.3　數據輸入
　　進入本模塊后，先選擇數據輸入指標。第一次使用的用戶需按＜所有指標＞鍵，在出現當前數據庫所有指標列表后，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據并保存。如需修改以往數據，輸入日期后，按＜顯示＞，即出現數據庫中該日期的數據，對需修改的歷史數據修改后并保存即修改成功。在此亦可刪除有關數據。此處還有上報數據和接收數據等數據傳送功能。
　　3.4　數據查詢
　　進入本模塊后，指標選擇方向同數據輸入模塊。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。在選擇數據顯示方式(表格或圖形)后，即可開始進行查詢。查詢結果可打印或傳送至Excel文件中。在查詢結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　部標數據查詢
　　該摸塊列出了我國建設部制訂的行業標準中對污水處理廠水質、泥質檢測指標和檢測周期。檢測周期以不同的顏色區別，水質、泥質檢測指標通過按鍵可進行切換。
　　3.6　數據統計
　　本摸塊包括兩部分功能：
　　3.6.1一般統計：選中需要統計的指標后,選擇進入數據統計界面，用戶輸入統計的起止日期后，可選擇統計平均值、最大值、最小值。用戶選擇平均統計后，可進一步選擇非重疊平均統計、重疊平均統計、按年或日統計(平均或累計)。統計結果可選擇表格和圖形顯示。用戶可刪除空值進行圖形顯示。統計結果可打印或傳送至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指標數據列表及回歸方程和相關系數。雙擊數據表可對不需要回歸的數據進行刪除，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)，選擇方法同數據輸入模塊。通過明確的按鍵標識和向導用戶可定義日報表中各種特殊統計項目如年累計水量、年達標天數、日均水量等亦可自定義達標參數來確定年達標天數。在所選出指標列表界面，可根據輸入統計起止日期生成日報表、統計(包括平均和累計)報表、工作月統計報表，用戶可自由定義工作月統計起止日期，按自定義方法統計。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。固定格式即按數據列表的方式傳送，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雜格式的日報表。

　　4　系統特點與應用效果

　　4.1　系統特點
　　本軟件系統具有如下特點：
　　4.1.1投入使用快捷：系統內設以高碑店污水處理廠為模板的空數據庫，已建立污水處理廠各類常用指標400余個，用戶在新建數據庫時系統將自動載人模板數據庫，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、結構簡單，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：系統提供污水處理廠的各種基本數據管理指標及其操作方法包括數據錄入、修改、查詢、統計、公式計算、圖形、報表輸出等，并提供了數據與Excel的接口，基本上囊括了污水處理廠數據管理方面的全部內容。
　　4.1.4數據存儲量大：一個數據庫可設立基本指標和衍生指標各10000個，儲存10年的數據，所需空間僅為3OMB(通過數據庫壓縮功能可使所需空間更小)。數據儲存空間僅與計算機的剩余磁盤空間有關。
　　4.1.5多數據庫管理：用戶可建立多個污水處理廠的數據庫，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：系統單機版采用Microsoft Access97為數據庫，用戶可通過該軟件對數據庫進行維護。此外，系統還提供了其他的高級維護工具。
　　4.2　應用效果及獲獎
　　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，數據管理人員的工作量大大減輕，對各層管理人員來講數據的查詢工作尤其方便。該系統于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據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文件傳輸數據間接實現自定義圖表。
　　5.2本次軟件的編寫未考慮與自控系統的通訊接口問題，很多自控部位的數據只能通過人工統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。
　　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據處理，故同樣適用于各種工藝的污水處理廠及其他一些工藝復雜符合系統約定的廠礦。
　　5.4國外的污水處理廠由于其在工藝、設備、設施、在線儀表及管理等方面的先進性和穩定性，數據管理工作相對較輕，一般僅需查詢十余個主要指標即可掌握全廠的工藝狀況。而我國多數污水處理廠由于以上各方面條件較差，加之管理經驗相對不足，因而造成了指標多、指標關系復雜、數據分析目標不明確、不規范的管理現狀。
　　因此該軟件未能列出明確的分析目標，顯得專業化不強。但用戶可通過自定義的查詢指標組實現這一目的，只是規范性稍差。這些缺陷可通過運行管理經驗的積累和軟件的進一步升級及開發相應的專用分析工具軟件消除。
　　5.5本軟件內容僅包括了污水廠的運行和化驗數據的管理，未能將污水處理廠的其他重要管理工作如設備檢修、配件管理、庫房管理等囊括進去。在未來的軟件開發和升級中將逐步集成這些內容，形成網絡版本的污水處理廠信息管理系統，從而使各污水處理廠全面實現計算機的信息管理。