吉芳英,林常春,肖鐵巖

污水處理工藝Web綜合評(píng)比系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

吉芳英,林常春,肖鐵巖

(重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶400045)

污水處理行業(yè)信息化帶來便捷的同時(shí),將逐步改變以往處理問題的方式,給新的處理手段提出了新的要求。基于此背景,在Apache+PHP+MySQL的開發(fā)環(huán)境下,研究開發(fā)了城鎮(zhèn)污水處理工藝Web綜合評(píng)比系統(tǒng)。該系統(tǒng)以城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)據(jù)庫和模糊決策方法為基礎(chǔ),在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了污水處理工藝的綜合評(píng)比。在Web應(yīng)用開發(fā)過程中,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)功能模塊和數(shù)據(jù)庫,搭建了系統(tǒng)的框架,編寫了核心算法的PHP代碼主流程。同時(shí)以《中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編》中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進(jìn)行了案例演練。

污水處理工藝;Web;數(shù)據(jù)庫;模糊決策方法;綜合評(píng)比

當(dāng)前我國城鎮(zhèn)污水處理、節(jié)能減排任務(wù)依然十分的艱巨。完成這一任務(wù)需要建造大量的污水處理廠。而污水廠的建設(shè)很大程度上又取決于決策者的主觀認(rèn)識(shí)和已有經(jīng)驗(yàn)。這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的獲得除了來源于書本,大多來自于對(duì)已建污水廠和已有處理工藝的認(rèn)識(shí)和評(píng)估。學(xué)者們常常通過調(diào)研獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù),然后進(jìn)行各種處理工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,最后得出結(jié)論[1-3]。這一過程無論是前期的調(diào)研、還是后面的數(shù)據(jù)計(jì)算分析、以及工藝方案的評(píng)比過程,都將花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。

隨著全國城鎮(zhèn)污水處理監(jiān)管信息化破題,城鎮(zhèn)污水處理項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)營的信息報(bào)告、核查和評(píng)估開始進(jìn)入了高效、準(zhǔn)確、及時(shí)的信息化時(shí)代,通過查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,就可以方便地獲得所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在這種背景下,構(gòu)建污水處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫,開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的污水處理工藝評(píng)比系統(tǒng),就顯得尤為重要。它可以方便的利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)計(jì)算分析過程及方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)比過程,且可以對(duì)污水處理工藝進(jìn)行綜合性的評(píng)比。基于此,本文將嘗試在Apache+MySQL +PHP的開發(fā)環(huán)境下,以城鎮(zhèn)污水廠數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)和模糊決策方法為基礎(chǔ),開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)的污水處理工藝Web綜合評(píng)比系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)污水處理工藝的網(wǎng)絡(luò)化綜合評(píng)比。

1 Web綜合評(píng)比系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Web綜合評(píng)比系統(tǒng)是期望利用已建污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)各種污水處理工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行有效的綜合評(píng)比,最終獲得理想的結(jié)論。顯然,綜合評(píng)比需要采用綜合評(píng)價(jià)的方法。目前,常用的污水處理工藝綜合評(píng)價(jià)方法有層次分析法[4-5]、灰色理論[6-7]、熵權(quán)法[8]、多目標(biāo)規(guī)劃[9]等。由于污水處理系統(tǒng)部分指標(biāo)本身具有不確定性、模糊性,通常只能用優(yōu)、良進(jìn)行區(qū)分比較。基于此,論文選用基于灰色理論的模糊決策方法[7]構(gòu)建該Web系統(tǒng)核心模型。

模糊決策方法包括三個(gè)步驟:

1)指標(biāo)體系的建立:建立如下八個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo): M1項(xiàng)目投資、M2運(yùn)營成本、M3占地面積、M4氮磷去除效果、M5污泥產(chǎn)量、M6運(yùn)行穩(wěn)定性、M7工藝成熟性、M8操作難易程度;

2)指標(biāo)的量化:M1、M2、M3、M4、M5為確定性指標(biāo),其值采用限定條件下各污水廠相應(yīng)運(yùn)行指標(biāo)的均值;M6、M7、M8為不確定性指標(biāo),用5級(jí)劃分法,即優(yōu)、良、中、差、劣表示。分別對(duì)應(yīng)數(shù)值0.9、0.7、0.5、0.3、0.1;

3)按灰色關(guān)聯(lián)法進(jìn)行計(jì)算:又分為四個(gè)步驟:建立備選方案及立項(xiàng)方案、數(shù)據(jù)規(guī)范化處理、計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)和計(jì)算關(guān)聯(lián)度。

1.1 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境為WindowsXP+Apache+PHP +MySQL。其中Apache為Web服務(wù)器,PHP為服務(wù)器端開發(fā)語言,MySQL為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)[10-11]

城鎮(zhèn)污水處理工藝Web綜合評(píng)比系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示。

網(wǎng)站界面模塊是決策中心的入口,包含Web站點(diǎn)的基本要素。同時(shí)提供與其他功能模塊的接口。網(wǎng)站主體模塊位于WWW目錄下,其根目錄下創(chuàng)建以下子目錄:

1)Common目錄:公用文件目錄,該目錄下保存Smart Template模板的三個(gè)文件、訪問數(shù)據(jù)庫類db_mysql.class.php、公用函數(shù)文件function.php;

2)Operator目錄:操作員管理模塊對(duì)應(yīng)目錄(還包括留言管理、操作員管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、修改個(gè)人密碼等);

3)Manage目錄:保存公告管理和污水廠數(shù)據(jù)管理模塊所有文件及修改個(gè)人密碼;

4)Client目錄:保存公告新聞瀏覽,污水廠查詢、污水處理工藝評(píng)比模塊,留言板模塊所有文件;

5)Compiled目錄:作為Smart Template模板的編譯文件保存目錄;

6)Html目錄:保存頁面公用內(nèi)容文件、圖片、flash動(dòng)畫等;

7)Upload目錄:保存上傳的公告新聞附件、圖片,水處理技術(shù)圖片及污水廠相關(guān)圖片;

8)Login目錄:管理登錄目錄(系統(tǒng)用戶類型包括:超級(jí)管理員、污水廠管理員及游客);

9)Notebook目錄:用于留言回復(fù),瀏覽;

圖1 系統(tǒng)功能模塊

10)Cache目錄:用于保存緩存的輸出。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)[12]

在Web綜合評(píng)比系統(tǒng)中,使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫存放各個(gè)污水廠的基礎(chǔ)信息、污水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)、各種處理工藝的相關(guān)數(shù)據(jù)及用戶賬號(hào)信息等。在數(shù)據(jù)庫中,略去公告留言板塊所需的數(shù)據(jù)庫表,主要涉及以下一些數(shù)據(jù)庫表,如表1所示。

1.4 文件編程

網(wǎng)站模塊采用PHP代碼和HTML代碼分開編程,使用Smart Template將顯示邏輯和業(yè)務(wù)處理邏輯分開。其中評(píng)比系統(tǒng)計(jì)算步驟的代碼(以注釋方式編寫)為:

//接收傳遞過來的數(shù)據(jù),并判斷有效性

//如果數(shù)據(jù)完整,則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類標(biāo)準(zhǔn)化處理,先數(shù)據(jù)化,后標(biāo)準(zhǔn)化;標(biāo)準(zhǔn)化過程中,M1,M2, M3指標(biāo)值越小越理想,其余指標(biāo)越大越理想

//得到標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)矩陣,計(jì)算參考數(shù)列與比較數(shù)列在對(duì)應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)差

//進(jìn)一步計(jì)算得出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣

//計(jì)算得出各個(gè)方案的關(guān)聯(lián)度

//根據(jù)相應(yīng)的HTML代碼,構(gòu)造輸出結(jié)果

//實(shí)例化 Smart Template對(duì)象,指定模板文件,將數(shù)據(jù)與占位符關(guān)聯(lián),最后輸出

?>

表1 數(shù)據(jù)庫表

2 Web綜合評(píng)比系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

Web綜合評(píng)比系統(tǒng)的應(yīng)用前提是數(shù)據(jù)庫中有相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此,現(xiàn)將《中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編》中499個(gè)污水廠的基本信息和運(yùn)行數(shù)據(jù),通過網(wǎng)站相應(yīng)界面錄入。經(jīng)過后臺(tái)程序文件處理,數(shù)據(jù)將相應(yīng)存入wtp_info、wtp_run_date和wtp_run數(shù)據(jù)庫表中,作為評(píng)比系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(具體操作時(shí),數(shù)據(jù)由各個(gè)污水廠各自錄入,然后由網(wǎng)站程序定期計(jì)算統(tǒng)計(jì)得到)。

以下是客戶端人員應(yīng)用該系統(tǒng)的步驟示例及得到的相應(yīng)界面:

1)確定參比的工藝及規(guī)模類型;

如果有需要,可以增加更多的限制條件,比如所在地區(qū),水質(zhì)情況等。如圖2所示。

2)基本參數(shù)的確定;

點(diǎn)擊下一步后,工藝評(píng)比基本參數(shù)表單自動(dòng)生成。假如只需知道某幾個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)比結(jié)果,那么只需將各種處理工藝的其它指標(biāo)值改成一致即可。如圖3所示。

3)得出結(jié)論

點(diǎn)擊下一步后,自動(dòng)生成結(jié)論。結(jié)論將給出各參比工藝關(guān)聯(lián)度的排序,得出最終評(píng)比結(jié)果。如圖4所示。

圖2 步驟一示例

3 Web綜合評(píng)比系統(tǒng)的主要特征

污水處理行業(yè)信息化帶來便捷的同時(shí),將逐步改變以往處理問題的方式,給新的處理手段提出新的要求。本文研究開發(fā)的基于Web的污水處理工藝綜合評(píng)比系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

1)決策效率:所有決策過程均可在在網(wǎng)上方便進(jìn)行,所有的計(jì)算過程均由計(jì)算機(jī)執(zhí)行,節(jié)省了數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析所花費(fèi)的大量時(shí)間和精力。提高了效率,節(jié)約了勞動(dòng)量。

圖3 步驟二示例

圖4 步驟三示例

2)適用性:可根據(jù)人們的需要,對(duì)所選擇的指標(biāo)進(jìn)行綜合的評(píng)比(此時(shí)只需將其它指標(biāo)的參數(shù)置為一致),從而得出相應(yīng)的結(jié)論,比如經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)評(píng)比、技術(shù)效益指標(biāo)評(píng)比、管理效益指標(biāo)評(píng)比、綜合評(píng)比等。如此一來,使得系統(tǒng)結(jié)論的適用性更廣。

3)準(zhǔn)確性:污水處理工藝綜合評(píng)比過程的多指標(biāo)性以及指標(biāo)的不確定性,決定了采用模糊決策方法進(jìn)行模型的構(gòu)建是符合實(shí)際的,是可行的。

[1] 李俊奇,張穎夏,向璐璐,等.中小型城市污水處理廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)調(diào)查與分析[J].中國給水排水,2006,22(10):13-16.

[2] 易賽莉,盧 磊.城市污水處理可持續(xù)發(fā)展工藝選型和技改方法初探[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007,30(8):60-63.

[3] 汪志祥,徐 磊.城市污水處理廠工藝方案選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2008,34(2):23-25.

[4] 羅固源,馮 杰,季鐵軍.優(yōu)化AHP方式下對(duì)污水處理工藝的優(yōu)選[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)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.城市污水處理廠工藝方案模糊決策方法的應(yīng)用[J].給水排水,1998,24(3):6-9.

[8] 明 丹.武漢市三金潭污水處理廠工藝方案比選研究[D].武漢:華中科技大學(xué),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,汪誠文,施漢昌.城市污水處理廠Web決策中心的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2006,29(3):58-60.

[11] 葛守飛,濮文虹,李振宇,等.污水處理工藝選擇決策支持系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].工業(yè)與廢水.2005,36(5):3-7.

[12] 陳爭(zhēng)航主編.PHP5+MySQL5 Web應(yīng)用開發(fā)寶典[M].電子工業(yè)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

重慶市重大科技專項(xiàng)(CSTC,2008AB7133)

吉芳英(1964-),女,四川內(nèi)江人,教授/博導(dǎo),主要從事水污染控制理論和技術(shù)的研究。