基于Web的农村污水生态治理设施监控系统设计

2023-03-16江苏合信环境发展有限公司王卫兵

数字技术与应用 2023年2期

江苏合信环境发展有限公司王卫兵

针对农村污水处理站的日常监管等难题。本文开发设计了基于Web的农村污水生态治理设施监控系统，本系统采用面向服务的B/S架构设计，前端展现采用网页发布方式，后台云服务器实现数据采集通讯服务、数据存储和Web服务。系统包括计算机平台操作和手机终端操作，实现了对农村污水处理设施在线管控，为实现乡村振兴、建设美丽新农村的环境保护提供了解决思路。

农村污水治理是改善农村人民居住环境的重点，也是乡村振兴、建设美丽新农村的重要组成部分。近几年，各地区生态环境局积极争取上级资金，助推街镇建设农村污水治理设施，通过因地制宜、统筹推进，切实改善辖区农村人居环境，助力乡村振兴。但是，随着农村污水处理设施的增多，如何加强对农村污水处理站的日常监管？如何确保农村污水处理设施正常运行效率？等一系列问题困扰着一线监管部门，也一直阻碍了减少农村面源污染、全面助力乡村生态振兴的大局。

本系统设计基于Web的农村污水生态治理设施监控系统的主要目标是建立一个统一、通用、开放的基于Web浏览方式的平台软件，使用物联网实现统一采集分散式污水设施站点的运行数据，通过4G/5G技术实现远程监控指令的传输。系统采用标准化图形表示、规范数据定义、统一数据接口、统一功能实现等。通过监控平台，对现场数据进行分析，形成图形、报表等进行统计、查询、分析，解决了环境主管部门对污水处理设施的在线管控。

1 开发平台

1.1 Net技术

本系统平台是基于.Net技术搭建的，.Net是一种用于构建多种应用的免费开源开发平台。它是微软当代的操作平台，它允许人们在其上构建各种应用方式，使人们尽可能通过简单的方式，多样化地、最大限度地从网站获取信息，解决网站之间的协同工作，并打破计算机、设备、网站、各大机构和工业间的障碍—即所谓的“数字孤岛”，从而实现因特网的全部潜能，搭建起第三代互联网平台。

1.2 SQL Server

SQL是英文Structured Query Language的缩写，意思为结构化查询语言。SQL语言的主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。SQL被作为关系型数据库管理系统的标准语言，SQL Server是由Microsoft开发和推广的关系数据库管理系统。SQL Server是真正的客户机/服务器体系结构，它使用图形化用户界面，使系统管理和数据库管理更加直观、简单、便于操作；它具有丰富的编程接口工具，为用户进行程序设计提供了更大的选择余地，对Web技术的支持，使用户能够很容易地将数据库中的数据发布到Web页面上。

1.3 响应式布局

响应式布局的概念是指在Web中的网页能自动识别屏幕宽度并随之相应调整出智能的网站设计。响应式布局的实质就是让用户可以使用各种不同的设备浏览网站，都能得到较好的视觉效果的方法。比方说，一个用户先后使用计算机和智能手机浏览相同的网站，虽然智能手机的屏幕尺寸远小于计算机的显示器，但是用户却没有感到任何的差异，这就是响应式布局带来的好处。随着互联网的不断发展，人们也越来越多地的使用各种不同的移动设备来上网浏览网站，因此响应式布局的优点就更加明显了。在响应式布局的网站设计中，一个网站可以兼容多个终端，比如计算机、智能手机以及各种移动设备，使用户体验到舒适的上网感觉。因此，响应式布局的网站设计更加人性化，更加符合时代的发展和人们上网的需求。

2 系统总体设计

系统主要采用面向服务的B/S架构设计，前端展现采用网页发布方式，后台云服务器实现数据采集通讯服务、数据存储和Web服务。系统主要由监控中心、通迅平台、现场监控站点组成。

在云服务器建立远程通讯软件、实时数据库系统、监控平台，对现场各终端进行远程在线监控；负责对现场监控站点发送定时指令轮询，接收数据与解析。按设定时间参数统一存储到数据库中。通过监控平台，对现场数据进行分析，形成图形、报表等进行统计、查询、分析，生成各种统计报表。

云服务器与现场监控站采用无线GPRS通信方式进行数据传输。现场监控站点包含PLC控制柜、GPRS通讯模块。

3 系统详细设计

3.1 运行监控平台设计

运行监控模块以监控画面、报表、图像的形式动态显示现场处理点的工艺过程、参数、设备工况，可以显示当前监测的数据，主要功能包括：数据采集、水样采集监测结果、设施设备维护记录，包括提升泵、填料、管道、流量计、管道阀门、一体化设备、调节池等维护（维修、更换）记录，注明时间、单位、人员、价格，若设备与原设计不同时还要注明。污泥清淘记录、绿化养护记录、预留前端综合收集池内输送泵维护记录。

建立工艺流程二维三维的流程图，可以实时显示现场处理运行过程中各种设备设施的运行状态、检测参数、流量、PH、电流等数据，通过点击图或模型上对应的设备、设施，显示其实时监测数据，并辅以直方图和曲线图、棒图等多种方式来展示设备设施的历史状态，方便工作人员对生产数据进行历史查询和对比分析，如图1所示。

图1 监控系统Fig.1 Monitoring system

3.2 电子地图监测平台设计

系统提供基于电子地图的运行监测功能，通过电子地图显示各个现场处理点的地理位置信息，针对不同类型的监测点可以配置不同的监测项目，通过与现场数据采集设备的实时通讯，获取实时监测数据，通过地图和列表等方式进行展示。

3.3 数据分析模块设计

数据通过曲线、饼图、表格及动画形式进行显示，通过大屏幕，网页的形式展示出来如图2所示。分析项目包括：（1）处理水质（CODCr 、NH4—N、T P、SS等4项指标）达标情况，不达标原因自动分析（可按不同时间段）；（2）按时间段对运行成本进行有效分析（采集电费、维护费等数据按时间合计分析）；（3）设备负荷运行比例（实际值与设计处理规模比较），可选择项目从高到低排列等。

图2 统计图Fig.2 Statistical chart

3.4 智能手机客户端设计

通过手机App开发，可以查看各个站点实时监测数据，如设备运行状态、传感器信息、实时流速以及在线水质监测数据，也可以查看站点实时图像信息；智能手机客户端可以查看站点分析报表，例如水质报表、设备运行报表等，如图3所示。

图3 监控图Fig.3 Monitoring chart

4 系统测试

通过对软件的开发，测试成本也包括了大量的测试工作，通过测试可以发现有部分程序出现错误。本系统测试主要包括以下部分：

（1）功能测试：对系统的软件功能进行测试是功能测试的主要目的，根据测试才能够反映出系统是否能够更好地应用到实际当中；（2）强度测试及性能测试：这个部分主要是测试系统的设计是否达到了预期的功能，是否还有其他的功能实现；（3）安全测试：安全测试反应了系统是否能够随时进行使用和运行。再就是对数据方面的安全测试，模块测试的主要方式是代码审查和软件测试，也叫做单元测试。就是为了能够让系统中的每个模块都能正常运行，在测试过程中，都是在查找编码和设计中出现的一些小错误。