污水处理工艺Web综合评比系统的开发与应用

吉芳英,林常春,肖铁岩

污水处理工艺Web综合评比系统的开发与应用

吉芳英,林常春,肖铁岩

(重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400045)

污水处理行业信息化带来便捷的同时,将逐步改变以往处理问题的方式,给新的处理手段提出了新的要求。基于此背景,在Apache+PHP+MySQL的开发环境下,研究开发了城镇污水处理工艺Web综合评比系统。该系统以城镇污水处理厂数据库和模糊决策方法为基础,在网络上实现了污水处理工艺的综合评比。在Web应用开发过程中,设计了系统功能模块和数据库,搭建了系统的框架,编写了核心算法的PHP代码主流程。同时以《中国城镇污水处理厂汇编》中的数据为基础数据,进行了案例演练。

污水处理工艺;Web;数据库;模糊决策方法;综合评比

当前我国城镇污水处理、节能减排任务依然十分的艰巨。完成这一任务需要建造大量的污水处理厂。而污水厂的建设很大程度上又取决于决策者的主观认识和已有经验。这些知识和经验的获得除了来源于书本,大多来自于对已建污水厂和已有处理工艺的认识和评估。学者们常常通过调研获得基础数据,然后进行各种处理工艺的技术经济分析,最后得出结论[1-3]。这一过程无论是前期的调研、还是后面的数据计算分析、以及工艺方案的评比过程,都将花费大量的时间和精力。

随着全国城镇污水处理监管信息化破题,城镇污水处理项目建设与运营的信息报告、核查和评估开始进入了高效、准确、及时的信息化时代,通过查询网络数据库,就可以方便地获得所需的基础数据。在这种背景下,构建污水处理工艺技术经济指标数据库,开发基于网络的污水处理工艺评比系统,就显得尤为重要。它可以方便的利用网络数据库中的基础数据,可以简化数据计算分析过程及方案的技术经济评比过程,且可以对污水处理工艺进行综合性的评比。基于此,本文将尝试在Apache+MySQL +PHP的开发环境下,以城镇污水厂数据库信息系统和模糊决策方法为基础,开发基于网络化平台的污水处理工艺Web综合评比系统,实现污水处理工艺的网络化综合评比。

1 Web综合评比系统设计

Web综合评比系统是期望利用已建污水处理厂的运行数据,对各种污水处理工艺的技术经济指标进行有效的综合评比,最终获得理想的结论。显然,综合评比需要采用综合评价的方法。目前,常用的污水处理工艺综合评价方法有层次分析法[4-5]、灰色理论[6-7]、熵权法[8]、多目标规划[9]等。由于污水处理系统部分指标本身具有不确定性、模糊性,通常只能用优、良进行区分比较。基于此,论文选用基于灰色理论的模糊决策方法[7]构建该Web系统核心模型。

模糊决策方法包括三个步骤:

1)指标体系的建立:建立如下八个评价指标: M1项目投资、M2运营成本、M3占地面积、M4氮磷去除效果、M5污泥产量、M6运行稳定性、M7工艺成熟性、M8操作难易程度;

2)指标的量化:M1、M2、M3、M4、M5为确定性指标,其值采用限定条件下各污水厂相应运行指标的均值;M6、M7、M8为不确定性指标,用5级划分法,即优、良、中、差、劣表示。分别对应数值0.9、0.7、0.5、0.3、0.1;

3)按灰色关联法进行计算:又分为四个步骤:建立备选方案及立项方案、数据规范化处理、计算关联系数和计算关联度。

1.1 系统开发平台

系统开发环境为WindowsXP+Apache+PHP +MySQL。其中Apache为Web服务器,PHP为服务器端开发语言,MySQL为后台数据库管理系统。

1.2 系统设计[10-11]

城镇污水处理工艺Web综合评比系统的功能模块如图1所示。

网站界面模块是决策中心的入口,包含Web站点的基本要素。同时提供与其他功能模块的接口。网站主体模块位于WWW目录下,其根目录下创建以下子目录:

1)Common目录:公用文件目录,该目录下保存Smart Template模板的三个文件、访问数据库类db_mysql.class.php、公用函数文件function.php;

2)Operator目录:操作员管理模块对应目录(还包括留言管理、操作员管理、基础数据管理、修改个人密码等);

3)Manage目录:保存公告管理和污水厂数据管理模块所有文件及修改个人密码;

4)Client目录:保存公告新闻浏览,污水厂查询、污水处理工艺评比模块,留言板模块所有文件;

5)Compiled目录:作为Smart Template模板的编译文件保存目录;

6)Html目录:保存页面公用内容文件、图片、flash动画等;

7)Upload目录:保存上传的公告新闻附件、图片,水处理技术图片及污水厂相关图片;

8)Login目录:管理登录目录(系统用户类型包括:超级管理员、污水厂管理员及游客);

9)Notebook目录:用于留言回复,浏览;

图1 系统功能模块

10)Cache目录:用于保存缓存的输出。

1.3 数据库设计[12]

在Web综合评比系统中,使用一个数据库存放各个污水厂的基础信息、污水厂运行数据、各种处理工艺的相关数据及用户账号信息等。在数据库中,略去公告留言板块所需的数据库表,主要涉及以下一些数据库表,如表1所示。

1.4 文件编程

网站模块采用PHP代码和HTML代码分开编程,使用Smart Template将显示逻辑和业务处理逻辑分开。其中评比系统计算步骤的代码(以注释方式编写)为:

//接收传递过来的数据,并判断有效性

//如果数据完整,则对数据进行分类标准化处理,先数据化,后标准化;标准化过程中,M1,M2, M3指标值越小越理想,其余指标越大越理想

//得到标准化的数据矩阵,计算参考数列与比较数列在对应点的绝对差

//进一步计算得出各对应点的关联系数矩阵

//计算得出各个方案的关联度

//根据相应的HTML代码,构造输出结果

//实例化 Smart Template对象,指定模板文件,将数据与占位符关联,最后输出

?>

表1 数据库表

2 Web综合评比系统的开发和应用

Web综合评比系统的应用前提是数据库中有相应的基础数据。因此,现将《中国城镇污水处理厂汇编》中499个污水厂的基本信息和运行数据,通过网站相应界面录入。经过后台程序文件处理,数据将相应存入wtp_info、wtp_run_date和wtp_run数据库表中,作为评比系统的基础数据(具体操作时,数据由各个污水厂各自录入,然后由网站程序定期计算统计得到)。

以下是客户端人员应用该系统的步骤示例及得到的相应界面:

1)确定参比的工艺及规模类型;

如果有需要,可以增加更多的限制条件,比如所在地区,水质情况等。如图2所示。

2)基本参数的确定;

点击下一步后,工艺评比基本参数表单自动生成。假如只需知道某几个指标的综合评比结果,那么只需将各种处理工艺的其它指标值改成一致即可。如图3所示。

3)得出结论

点击下一步后,自动生成结论。结论将给出各参比工艺关联度的排序,得出最终评比结果。如图4所示。

图2 步骤一示例

3 Web综合评比系统的主要特征

污水处理行业信息化带来便捷的同时,将逐步改变以往处理问题的方式,给新的处理手段提出新的要求。本文研究开发的基于Web的污水处理工艺综合评比系统具有以下特点:

1)决策效率:所有决策过程均可在在网上方便进行,所有的计算过程均由计算机执行,节省了数据收集、数据计算和数据统计分析所花费的大量时间和精力。提高了效率,节约了劳动量。

图3 步骤二示例

图4 步骤三示例

2)适用性:可根据人们的需要,对所选择的指标进行综合的评比(此时只需将其它指标的参数置为一致),从而得出相应的结论,比如经济效益指标评比、技术效益指标评比、管理效益指标评比、综合评比等。如此一来,使得系统结论的适用性更广。

3)准确性:污水处理工艺综合评比过程的多指标性以及指标的不确定性,决定了采用模糊决策方法进行模型的构建是符合实际的,是可行的。

[1] 李俊奇,张颖夏,向璐璐,等.中小型城市污水处理厂技术经济调查与分析[J].中国给水排水,2006,22(10):13-16.

[2] 易赛莉,卢 磊.城市污水处理可持续发展工艺选型和技改方法初探[J].环境科学与技术,2007,30(8):60-63.

[3] 汪志祥,徐 磊.城市污水处理厂工艺方案选择技术经济分析[J].工业安全与环保,2008,34(2):23-25.

[4] 罗固源,冯 杰,季铁军.优化AHP方式下对污水处理工艺的优选[J].重庆大学学报:自然科学版,2007,30(4):44-48.

[5] SAATY T L.Decision making with the AHP:why is the principal eigenvector necessary[J].European Journal of Operational Research,2003,145(1):85-89.

[6] GUANGMING ZENG,RU J IANG,GUOHE HUANG,et al.Optimization of wastewater treatment alternative selection by hierarchy grey relational analysis[J].Journal of Environmental Management,2007,82:250-259.

[7] 凌 猛,杭世君.城市污水处理厂工艺方案模糊决策方法的应用[J].给水排水,1998,24(3):6-9.

[8] 明 丹.武汉市三金潭污水处理厂工艺方案比选研究[D].武汉:华中科技大学,2006.

[9] EUN-SUNG CHUNG,KIL SEONG LEE.Prioritization of water management for sustainability using hydrologic simulation model and multicriteria decision making techniques[J]. Journal of Environmental Management,2008,xxx:1-10.

[10] 王 征,汪诚文,施汉昌.城市污水处理厂Web决策中心的设计与开发[J].环境科学与技术.2006,29(3):58-60.

[11] 葛守飞,濮文虹,李振宇,等.污水处理工艺选择决策支持系统的开发与应用[J].工业与废水.2005,36(5):3-7.

[12] 陈争航主编.PHP5+MySQL5 Web应用开发宝典[M].电子工业出版社,2008.

Development and Application of Web-based Comprehensive Evaluation System for Wastewater Treatment Process

(Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region's Eco-environment,Ministry of Education, Chongqing University,Chongqing 400045,China)

J I Fang-ying,LIN Chang-chun,XIAO Tie-yan

Sewage treatment industry informatization while brought convenience,will gradually change the way to deal with the problem,and put forward new demands to the new processing means.Because of this background,a web-based comprehensive evaluation system of urban sewage treatment process was established under the Apache+ PHP+MySQL development environment.Moreover,this system can evaluate the sewage treatment process on the web comprehensively,based on database information system of urban sewage treatment plants and fuzzy decision method.In the Web application development process,designed the system function modules and databases,built the system framework,compiled the main PHP code process of the core algorithm.And then given a detailed example based on the data from the book titledChina's urban sewage treatment plants compilation.

wastewater treatment process;Web;database;fuzzy decision method;comprehensive evaluation

X703.1

A

1674-2842(2010)02-0046-04

2009-08-24

重庆市重大科技专项(CSTC,2008AB7133)

吉芳英(1964-),女,四川内江人,教授/博导,主要从事水污染控制理论和技术的研究。