水质数据管理系统的应用研究_李晓如

第27卷第4期2005年12月 湘潭师范学院学报(自然科学版)Journal of Xiangtan Normal U niversity (N atural Science Edition ) Vol .27N o .4D ec .2005

水质数据管理系统的应用研究

李晓如,李正国

(深圳市水务(集团)有限公司,深圳518031)摘　要:针对目前国内水务企业在生产管理中水质数据管理的缺陷,提出了一套水质数据管理分析系统的开发方案,给出了整个集团式水质数据管理分析系统的组成结构。在三层功能模块化开发方式的基础上,按照系统终端要求的不同,提出各种不同的终端开发应用模块,实现对水务集团企业水质信息数据的综合、集成与共享。

关键词:水质数据管理;功能模块化;系统终端

中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1671-0231(2005)04-0052-03

尽管目前国内水务企业对水质的管理非常重视,也采取了很多的措施来加强对水质的管理,但从整体上看,给水和污水的生产数据虽然通过调度的SCADA 系统进行上传,但并没有进行深一步的分析和处理,给水管网水质监测点的数据上传点数不多,排水管网排海口数据没有上传,化验中心的化验数据和水厂、污水厂的生产数据没有很好的结合,整个水务企业的水质管理还没有一个全面的数据库,也没有一个综合的数据监测管理系统来指导和监督自来水生产和城市污水处理按照标准和规范进行。因此,为了充分利用计算机局域网信息共享的优势,提高水质管理决策水平,开发一套水质数据管理分析系统以满足现代供水企业水质分析管理的需要势在必行。

1　系统的组成结构

水质数据管理分析系统的目的就在于建立一个集团式的水厂、污水厂生产的水质监测数据、供排水管网水质监测数据、水质化验中心水质化验数据统一管理的综合信息平台,系统的组成结构如图1所示。系统组成结构说明

:

图1　水质数据管理分析系统结构图

(1)对水厂、污水厂和供排水管网水质的监测包括:实验室水质监测、在线自动监测和应急移动监测。实验室水质监测主要是化验员通过实验室智能仪表或人工试验的方式对水质进行监测;在线自动监测主要是通过在线智能仪表监测水质的各项指标;应急移动监测主要是在紧急情况下,采用移动监测车和便携式仪器仪表对水质进行监测。

(2)在水质化验中心对水质进行水质化验、水质分析和水质评价时,为了提高水质信息的集成,加强分52

收稿日期:2005-07-05

作者简介:李晓如(1972-),男,广东深圳人,工程师,研究方向:水行业自动化和信息技术的工程应用。

析化验过程的自动化程度,避免人为因素对化验结果的影响,有必要对部分水质分析仪器仪表进行智能化改造,增加其通讯功能,实现水质信息综合、集成、共享的目的。

2　系统开发的主要功能模块

水质数据管理分析系统主要分为数据采集层、存储分析层和功能表述层进行三层开发,三层开发覆盖了整个集团所有水质数据的管理和分析,它们之间的相互关系说明如下:首先数据采集层采用实验室仪器仪表数据采集、在线仪器仪表数据采集、人工手工录入、远程数据传递、数据库数据调用等方法把各个水厂、污水厂、给排水管网以及化验中心的水质数据收集起来存入水质管理分析数据库;然后存储分析层接受所存储的水质数据,并对水质数据进行数据提取、数据归类、数据拟合以及数据推理等数据分析处理,数据处理后形成水质信息。最后功能表述层根据各个终端要求的不同采用模块化功能实现的方法,把不同的水质信息反映到不同的模块中,各个终端可以根据自己的需求安装不同的功能模块。三层功能模块化开发方式结构如图2所示。

图2　三层功能模块化开发方式结构图对于不同的水质数据采集、水质数据分析

和水质数据管理终端,水质信息的需求肯定有

不同的反映。例如对水厂、污水厂、供排水管

网的水质数据主要在于监测,对化验中心的水

质数据主要在于分析,而对集团领导和相关职

能部门而已,水质数据主要在于管理。因此,

下面的各个功能模块可按不同的要求安装在不

同的系统终端。

2.1　给水水质分析模块

众所周知,生活饮用水的检测项目较多,各个

检测项目采用的方法也分为若干种,各方法之间差

别较大,而实验室每天收到样品少则几十个,多则

上百个,人工管理并计算费时且容易出错。本模块

主要功能是实现给水水质处理资料的数据化、规范

化管理,同时按照化验室实际工作要求对饮用水中

各个检测项目进行科学、便捷和准确的分析与处理。它是根据国家生活饮用水标准中所设项目,针

对化验室使用生活饮用水标准检验方法时大量的化验室数据处理工作而开发研制的。

本模块不仅详细记录化验室给水水质化验每天填写的样品内容、实验过程及检验项目方法的选择,而且可利用实验中的数据进行回归方程的计算,有效数位数的自动取舍,判断最终上报数据,打印报告文书等。

2.2　排水水质分析模块

排水水质的检测项目没有饮用水水质检测的项目多,但随着人们对环境保护意识的增强,对水资源管理观念的改变,排水水质的检测也变得越来越重要。本模块主要功能是实现排水水质处理资料的数据化、规范化管理。它与给水水质分析过程模块一样,详细记录每天污水化验填写的样品内容、实验过程及检验项目方法的选择,而且可利用实验中的数据进行回归方程的计算,有效数位数的自动取舍,判断最终上报数据,打印报告文书等。

2.3　计算方法模块

本模块的主要功能是完成精密度、回收率和平行测定偏差的计算。精密度是化验室常用的反映随机误差大小的一项计算方法。回收率是指向水样中加入一定浓度的待测物,通常加入一定量的标准溶液然后将其与水样同时测定,进行对照实验,以观察加入的待测物质的量是否能定量回收,并以(%)表示。用此实验可以了解测定中是否有方法无法抵御的干扰因素,从而可用加标回收的方法作为判定依据以说明所选用的测定方法能否用于特定样品的测定。平行测定相对偏差是检验平行测定的两个数值间误差的可接受程度指标。根据误差的允许随待测组分含量的不同而给出一个数据可靠程度的判断结论。

2.4　数据取舍模块

本模块主要功能是完成狄克松(Dixon )检验法和格鲁布斯(Gmbbs )检验法。在一组分析数据中,往往有个别数值与其他数值相差较大,如不舍去,将会影响均值的准确性,但数据的舍弃应用一定的方法进行。本功能模块可自动对不合理的数据进行取舍,使用非常方便。

2.5　测定控制图模块

本模块主要功能是完成对精密度控制图和回收率控制图的绘制。在误差的估计实验中获得实验室内具有代表性的精密度和回收率,以此作为控制常规分析质量的依据。53