直饮水数据传输系统解决方案



直饮水数据传输系统解决方案

梅 维 安

(包头师范学院 图书馆,内蒙古 包头 014030)

摘要：针对直饮水供给的实际需求提出了直饮水数据传输系统解决方案，在此方案中实现了水质及供水系统运行实时监测信息和异常数据报警提醒信息的查询,以及历史信息的统计分析功能，从而为决策提供科学依据。

关键词：直饮水;传输系统;系统设计;方案

1前言

自从1998年上海锦华小区第一个管道直饮水示范工程建成以来[1],全国许多城市的居住小区都建成了管道直饮水工程。管道直饮水是当前我国大多城市采用居民饮用水的主要方式，以往，主要采用传统的台式测量仪器进行水质监测，操作步骤复杂，难以连续地监控整个水质变化过程，在使用中存在很大的局限性[2]。直饮水数据传输系统可以不间断地检测水质，从而使其全天候地处于监控之中；而且实现了直饮水检测数据的传输、处理和统计分析，为决策提供科学依据。

直饮水数据传输系统分为实时数据采集及处理程序和基于Web的统计分析及系统管理子系统。实时数据采集及处理应用程序实现对数采传送仪和智能水表传送来的数据实时采集，向相关人员发送报警相关信息,向相关网站自动推送水质报告,将监测数据和报警信息显示到LED屏等功能。基于Web的统计分析及系统管理子系统主要实现查询水质及供水系统运行实时监测信息和异常数据报警提醒信息,查询历史信息并提供统计分析功能。

图1：直饮水数据传输系统拓扑图

2直饮水数据传输系统技术框架

2.1　总体框架

在供水系统中部署流量、压力、水温、PH、TDS等传感器，并将其接入数采传送仪，通过GPRS传送水质和供水系统运行监测数据到服务器；用户水表与水表数据采集工作站相连，用户水表流量通过有线宽带网络传送给服务器；服务器实时采集各测量值，存储到数据库中，并提供Web查询分析功能、实时报警信息发送等功能；客户端使用浏览器通过水务局内网或互联网实时监控水质及供水系统运行情况。

2.2　技术方案

开发实时数据采集及处理程序和基于Web的统计分析及系统管理子系统。其中实时数据采集及处理应用程序采用.net Winform技术，基于Web的统计分析子系统采用ASP.net技术。实时数据采集及处理应用程序实现对数采传送仪和智能水表传送来的数据实时采集和分析、报警短信自动发送，以及水质报告自动推送。基于Web的统计分析及系统管理子系统主要实现查询水质及供水系统运行实时信息和历史信息，报警参数、用户权限等系统管理。

拟采用oracle存储检测数据，考虑到查询效率，设计了当前库和历史库。当前库存储当前月的检测数据，到月末数据转存入历史库。程序上线后，根据实际检测数据的使用情况，建立索引，逐步优化系统参数，满足该系统实时采集和处理海量数据的要求。

3直饮水数据传输系统的功能

直饮水数据传输系统包括两个子系统(如图2所示)：①实时数据采集及处理程序;②基于Web的统计分析及系统管理子系统。

3.1　实时数据采集及处理程序的主要功能

实时数据采集及处理应用程序实现对数采传送仪和智能水表传送来的数据实时采集和分析、LED屏监测数据显示、报警短信自动发送，以及水质报告自动推送。

3.1.1检测数据采集

将数采传送仪传送来的出口流量、回水流量、PH、TDS等检测数据，以及用户水表流量存储在服务器上。

1)无线数采仪数据采集

无线数采仪将出口流量(高层)、回收流量(高层)、PH(高层)、TDS(高层)、储水罐液位、储水罐水温、PH(用户末端)、TDS(用户末端)、水温(用户末端)、出口流量(低层)、回水流量(低层)、PH(低层)、TDS(低层)、出口压力(低层)、出口压力(高层)、储水罐浊度、储水罐耗氧量通过GPRS网络传送到服务器，将测量值集中存储到数据库中。采集时间间隔20分钟。

2)用户水表数据采集

用户水表与水表数据采集工作站相连，采集水表数据采集工作站将流量信息通过有线宽带网络将数据传送给服务器，将测量值集中存储到数据库中。只在早、中、晚三个用水高峰时间段采集，采集时间间隔1s。

图2:直饮水数据传输系统功能框图

3.1.2采集信息实时显示

在服务器上实时显示如下信息：

1)水表实时流量；

2)数采仪各实时测量值；

3)显示服务器与数采仪、与用户水表的连接情况；

3.1.3报警短信自动发送

1)水质异常报警短信自动发送

当TDS、PH和温度的数据超过限值(依据饮用净水水质标准CJ94-2005[3]，TDS≤500ppm，6.0≤PH≤8.5)时，水质异常。此时自动向相应站点的相关人员和主管领导发送报警信息，告知哪个站点，什么数据超出标准；当水质恢复正常后，自动向相应站点的相关人员和主管领导发送短信告知哪个站点什么数据已恢复到正常值。

2)数据采集连接中断异常报警短信自动发送

当水表采集工作站或数采仪与服务器断开连接，向相应站点的相关工作人员发送短信提醒。

3.1.4LED屏显示监测及报警数据

实时向LED屏发送水质监测数据；当有异常报警时，在LED屏上显示异常标志，相应站点和监测报警项目以红色或闪烁方式提醒工作人员。通过比较实际测量供水与未供水时的压力值，显示各个站点是否供水。

3.1.5水质报告自动推送

每天定时将当天的各站点水质报告自动推送到包头市健康水服务管理中心网站，及时向全社会发布水质信息。

3.1.6水表采集配置管理

用户可自行设置是否停用水表数据采集与分析功能。

3.2　统计分析及系统管理子系统的主要功能

基于Web的统计分析及系统管理子系统主要实现查询水质及供水系统运行实时信息和历史信息，并进行统计分析，报警参数、用户权限等系统管理。

客户端使用浏览器通过水务局内网或互联网实时监控水质及供水系统运行情况，根据历史数据生成分析报告，对报警参数和用户权限等信息进行管理。

3.2.1采集信息实时显示

1)各测量项实时显示

实时显示各站点的pH、TDS、压力、温度、液位、流量、浊度、CODMn等测量值及水表实时流量,以及当天起前一个月的TDS、pH平均值，提供地图和列表两种显示方式。

在地图上以红色标注方式各站点的地理位置，实时显示在相应地理位置出显示当前站点的pH、TDS、压力、温度、液位、流量、浊度、CODMn等测量值。

2)报警信息实时显示

当各监测值在其安全范围之外，有报警提示。

各水质监测数据连续丢失3个数及以上(即1个小时以上没数据)，有报警提示；水表数据连续丢失1分钟及以上，有报警提示。

3.2.2历史数据查询

1)各测量项单项查询

用户输入时间段(可精确到秒)，选择站点，选择要查询的测量项(如PH)，查询该时间段内某测量项(如PH)的信息，以数据表和曲线图两种方式显示，查询数据源：所有数据/小时数据，可导出xls电子表格。

2)测量项按时间段查询

用户输入时间段，选择站点生成包括PH、TDS、温度、压力、液位、用水量等检测项目报表(包括平均值、最大瞬时值、最小瞬时值)，报表的数据可选择(所有数据、分钟数据、小时数据)，可导出.xls电子表格。

3)历史异常数据查询

查询某时间段的异常数据(超标或丢失数据)，以表格显示，可导出xls电子表格。当各监测值在其安全范围之外，视为超标。

3.2.3统计分析

提供各测量项日报表、各测量项月报表、各测量项季报表、各测量项半年报表、各测量项年报表，以及对比分析报表。对比分析报表分以下两类：

1)某站点不同时间段走势曲线比对图

根据所选择的站点/报表类型/选择时间段/对比项目，筛选出某一站点某测量值不同时间段的数据，以表格和图表两种方式显示。如开发区水站PH测量项4月和5月对比图表。

查询条件如下：

站点：选择某一站点

报表类型：天/月/年

时间段：按天分析，选择多个日期；按月分析，选择多个月；按年分析，选择多个年

对比项目：TDS、pH、浊度、CODMn

2)不同站点同一时间段走势曲线比对图

根据所选择的站点/报表类型/选择时间段/对比项目，筛选出某几个站点某测量值在特定时间段的数据，以表格和图表两种方式显示。如开发区水站、昆区青年100水站PH测量项4月对比图表。

查询条件如下：

站点：选择多个站点

报表类型：天/月/年

时间段：按天分析，选择某一天；按月分析，选择某个月；按年分析，选择某一年

对比项目：TDS、pH、浊度、CODMn

1)水表流量数据统计分析

可根据条件查询，选择时间段(如2013-5-15 6:00至2013-5-15 8:00)，选择单个水表或多个水表，查询某一段时间所选水表(单个或多个) 的数据，并能将数据以EXCEL表的形式导出。

3.2.4系统管理模块的主要功能

1)用户管理

对系统的使用者的帐户信息和权限进行管理。不同的用户有不同的权限。如有的用户只有查看测量值，有的用户可以对检测项目安全范围进行设定。

2)检测项目安全范围设定

用户分别设置(也可统一设置)每个站点的TDS、PH、温度、压力、浊度、CODMn等测量值安全值范围。安全范围设置支持大于、小于、介于两数之间等几种表述方式。超过安全范围，实时显示页面使用红色或闪烁效果，提醒管理员某检测项目超标，向相关人员发送短信。

3)供水状态阈值设定

设置供水中、未供水两种供水状态的阈值。当采集到站点压力小于某一压力值时，表示为未供水，实时显示页面使用红色或闪烁效果标注相应站点。

4)报警短信发送手机号码绑定

针对不同站点的报警信息，报警短信发给某一特定人群。用户可根据实际情况，给报警信息设定接受人群的一组手机号码。当水质异常时，自动向相应站点的相关人员和主管领导发送报警信息，告知哪个站点，什么数据超出标准；当水质恢复正常后，自动向相应站点的相关人员和主管领导发送短信告知哪个站点什么数据已恢复到正常值。当水表采集工作站或数采仪与服务器断开连接，向相应站点的相关工作人员发送短信提醒。

5)测量站点信息管理

用户自己设置测量站点名称以及所在区域等相关信息。

6)测量项目信息管理

用户自己设置测量项目名称以及使用状态(如停用、使用中)。

7)水表基础信息管理

用户自己设置水表名称。

8)水表采集时间管理

用户可自行设定早、中、晚三个用水高峰时间段。

4结论

本直饮水数据传输系统解决方案按照上述设计已经全部实现，其运行稳定，工作高效，达到了设计方案的目标。

〔参考文献〕

[1]杨建林,冯燕.管道直饮水评析.昆明理工大学学报, 2000, 25(5):56-60.

[2]禹丹.在线水质监测系统的研究与开发[D].湖北: 华中科技大学, 2006.

[3]中华人民共和国建设部.饮用净水水质标准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

中图分类号：TP311.1

文献标识码：A

文章编号：1004-1869(2015)02-0015-04

作者简介：梅维安(1960-)，内蒙古包头市人，高级实验师，研究方向：计算机硬件。

收稿日期：2014-11-15