市政供水水質在線監測平臺的設計及應用

梁明明，周茜，崔曉波，張瑋

市政供水水質在線監測平臺的設計及應用

梁明明，周茜，崔曉波，張瑋

（太原供水集團有限公司，山西 太原 030009）

近年來隨著互聯網技術不斷發展，傳統的在線儀表煥發出新的活力。水質儀表接入互聯網后，快速準確地提供市政供水水質信息，提升了企業的管理能力，拉近了水質管理員與水質數據之間距離。基于供水公司水質在線監測的實際需求，設計并實現了水質在線監測平臺。

水質在線監測；濁度；余氯；信息平臺

1 引言

隨著社會經濟的發展，居民對飲用水的要求越來越高，對水質的要求逐步加強，水質在線監測技術越來越受到廣大水質管理工作者的歡迎。在互聯網技術發展之前，水質在線監測數據主要采用手工采集數據和人工預警的方式，在互聯網技術不斷發展的今天，集成的數據平臺以其快速便捷的特點逐漸成為一種潮流趨勢。

本文主要根據供水公司的實際需求并結合行業標準《城鎮供水水質在線監測技術標準》對數據平臺進行功能設計，具體包含在線點位分布及實時數據、限值報警、在線數據與實驗室數據比對等功能模塊。系統搭建時選用了PHP語言作為主框架，后臺使用MYSQL數據庫且前端采用Bootstrap框架、地圖模塊、圖表模塊搭建；使用云服務器及安全管理服務等互聯網工具實現了供水公司的水質在線監測要求。

2 系統功能

2.1 實時數據模塊

在水質管理工作中，管理員要求快速定位水質監測點位，這就要求信息系統必須直觀便捷。采用地圖標點的方式在實踐中發現是較為便捷的，其中可以包含二級窗口顯示儀表狀態、歷史曲線等信息，幫助管理人員分析水質情況。功能模塊內實時數據等信息列表如圖1所示。

2.2 限值報警功能

在實際的工作中筆者發現，在線儀表由于安裝條件和采樣管道的特殊性經常發生瞬時超標的現象，出現了儀表傳輸出現故障時數值長時間不動而不觸發限制報警的情況。這就要求系統在設計時不能簡單地設計為超限制就報警，加入時間段均值的設計就是一種解決的思路。下面一組數據代表了水質在線濁度參數，通過計算平均值可以有效解決錯誤報警情況。筆者經過試驗后發現，12次均值在實時性和實用性方面相對科學，具體如表1所示。

圖1 功能模塊內實時數據信息列表

表1 試驗結果

平均時間/min53060120240 濁度均值/NTU2.200.820.760.750.76 報警是否否否否 說明：濁度儀表設置為每5 min回傳一次數據，報警值設置為不大于1。隨著時間的推移濁度值平均值逐漸穩定，但時間過長會影響數據的實時性

2.3 數據比對功能

為了驗證在線儀表的數據準確性，采用水質在線儀表與實驗室臺式濁度儀進行比對。人工現場采樣后帶回實驗室用臺式濁度儀檢測，采用比對方法為GB 5750.4—2006《生活飲用水衛生標準（2渾濁度）》，某段時間渾濁度參數比對的結果如表2所示。結果表明，比對點位渾濁度在線監測儀工作正常，無需緊急維護。

表2 某段時間渾濁度參數比對的結果（單位：NTU）

點位地點勝利街南內環長風街新建路迎澤街三給街 在線數據0.450.690.670.520.700.77 臺式數據0.470.720.690.530.690.80 說明：比對點位儀表工作正常

3 使用的互聯網工具

3.1 PHP語言配合MYSQL數據庫作為后臺

選擇PHP語言主要是因其簡單易學、部署成本低、開源的特性。PHP語言不用像Java等語言需要編譯，可以直接運行從而節約了中小項目的部署時間。MYSQL數據庫和PHP語言一樣是優秀的服務于中小項目的開源數據庫。PHP和MYSQL配合PHP開源框架CodeIgniter 可以高效部署信息平臺。采用PHP語言的開源框架CodeIgniter，對于用戶登錄、表格輸出、數據庫管理具有高效穩定的特點。系統程序如圖2所示。

圖2 系統程序

3.2 前端采用Bootstrap框架、開源地圖和圖表模塊

Bootstrap是當前比較流行的前端框架，該框架基于層疊樣式表CSS和Java腳本，上手簡單靈活，加快了項目開發的速度，是開發人員的一個重要工具。開發本平臺具有以下優點：①擴展性強，一次設計可以滿足多種屏幕應用，包括手機屏幕、平板屏幕、電腦屏幕、墻上大屏幕；②代碼成熟在眾多網站已經使用多年，具有學習成本低、文檔資料多的優勢；③開源切美觀，可以適應眾多瀏覽器，包括常見的IE、Google Chrome、火狐瀏覽器。

地圖模塊、圖表模塊方面：①筆者采用了百度地圖開發平臺設計地圖模塊。平臺具有地理信息顯示、大小縮放、標點位置、標簽提示等功能，并支持AJAX技術。通過其個性化地圖編輯平臺，可以按照自己的風格喜好或業務場景需求，配置個性化地圖樣式，生成的“專屬地圖”，并對多達51種地圖元素進行個性化樣式編輯，切可以在多端進行配置使用。②圖表模塊筆者使用了百度 ECharts開源可視化庫，其可以流暢地運行在PC和移動設備上，提供了常規的折線圖、柱狀圖、散點圖、餅圖、K線圖、用于統計的盒形圖，并且支持圖與圖之間的混搭。

3.3 采用云服務進行安全管理

云服務安全管理是現代流行的一種安全管理方式，旨在使用云計算能力將安全服務模塊化，防火墻、網管就像在超市中選取商品一樣隨意選取和使用。云安全管理提供了靈活的安全管理方案，采用云安全管理的企業不需要像傳統企業一樣構建自己專用的安全服務器，可以在云平臺上運行部署各種各樣的安全服務業務。云安全管理所采用的創新模式，可以使用戶通過云平臺隨時獲得近乎無限的安全方案和豐富多樣的安全配置。

4 結語

水質監測系統平臺，比如采用PHP語言、MYSQL數據庫、Bootstrap框架、地圖圖表模塊化、云安全管理服務等互聯網工具，可以極大縮短平臺建設時間，完全滿足《城鎮供水水質在線監測技術標準》對系統平臺的功能要求，且經過2年的實踐平臺具有良好的穩定性，建議水質在線監測管理部門或平臺軟件設計公司建設在線平臺時使用。

［1］周大農.水質全流程在線監測預警系統的開發建設［J］.給水排水，2016（4）：128-131.

［2］羅輝虎.在線監測系統在水廠水質管理工程中的應用［J］.設備管理與維修，2019（14）：218-220.

［3］郭振興.淺談電氣工程及其自動化技術在水廠生產中的應用［J］.科技視界，2019（18）：191-192.

［4］王茹.在線監測系統在水廠水質管理工程中的應用與研究［J］.楊凌職業技術學院學報，2017（16）：25-26，30.

TU991.62

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.072

2095－6835（2021）08－0174－02

梁明明（1982—），男，工程師，從事水質監測檢測工作。

〔編輯：張思楠〕