農村污水處理監控管理系統建設研究與實現

隨著浙江省五水共治的開展，農村生活污水治理已經成為重要的部分，農村生活污水處理設施的建設，投資很大，建設起來的設施能夠長效運行，還需要對這些設施進行進一步的智能化管理，即建設相應的監控管理系統，對農村生活污水設施進行管理，并實現實時監控。

 1、引言

    農村生活污水主要管理對象包括廁所用水、廚房用水、洗滌用水等。

    農村生活污水收集廣泛，設施分散，人工管理難度大，必須依賴信息化手段，完成大量管道及終端設施的管理，污水處理監控管理系統建設的目標是全面監控XX縣農村污水處理，完成從污水排放到管網輸送過程，到污水處理終端設備，最終到排放口的整個過程的監控，并對窨井井蓋的運行狀態進行實時監控。實現農村污水處理監控的流程化、智能化，在監控中心里監測分散的農村污水處理并進行統籌管理，全局規劃。通過監測及時發現污水排放和處理過程中的問題并采取積極的措施解決問題。

    2、關鍵技術

    2.1物聯網

    物聯網就是利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、集控器、監控中心、軟件、巡查員等通過聯網的方式聯在一起，實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡，能夠通過物聯感知，獲取傳感層的信息，并以此信息為依據，作出相應的遠控指令等。

    2.2ArcGIS二次開發技術

    系統以ArcGIS為開發平臺，建立C/S與b/S相結合的應用體系。C/S系統在ArcGISEngIne下進行開發，開發模式選擇插件式設計擴展;b/S系統，實現了多用戶的綜合性應用。

    2.3數據交換與共享

    系統提供了數據交換功能，可以通過數據交換功能生成數據交換文件，與其他系統進行數據交換。以WebService標準為基礎，空間數據以服務方式提供，來達到數據共享，實現了數據的準確性和及時性。通過本系統的數據共享，解決行業部門之間空間數據的整合與使用。

    2.4多源異構數據處理技術

    系統將來自不同單位、不同平臺的標準不一、格式不同的多種數據有效融合到一起。根據德清縣農村污水處理資料數據情況，分別設置不同的處理方式，使得多源數據能夠在系統中統一展示。

    3、數據加工處理

    3.1管網數據建庫

    為實現污水處理監控管理系統建設，首先要對提供的管網圖進行處理，從中提取系統所需信息，進行入庫管理，為系統提供數據源。

    數據處理主要包括以下幾個方面的內容：

    (1)管網數據的坐標提取：從現有管線圖上提取管線點的坐標和點號等信息，為管線的測量數據庫準備數據。并根據管線圖的說明文件提取管線的材質、管徑等信息，為管線數據建立屬性庫準備數據。

    (2)建立管線數據庫：綜合整理提取的數據，建立管線數據的測量庫和屬性庫，將提取的坐標和屬性數據錄入數據庫。建立XX縣農村管線數據庫。

    (3)管線數據成圖：應用管線數據管理軟件，根據建立的數據庫成圖，得到XX縣農村管線矢量圖。

    3.2農村建筑物三維建模

    農村三維管網系統中需要全面展示XX縣農村直觀的三維面貌，首先就要對XX縣農村的建筑物等景觀進行三維建模。

    農村地區的地形圖是三維模型建設的基礎，它保證整個模型位置的精確性和正確的相對位置關系，也是保證模型能夠被其他部門利用以及其它展示系統調用的基礎。

    影像數據充分配合地形數據，在地形變化的區域進行修正，確保數據的準確性及現勢性，同時利用影像數據與模型疊加，在模型的建設中可以查缺補漏，保證整個建模區域的內容完整性。影像圖也可以為模型建設提供導航定位作用從而提高工作效率。

    (1)紋理數據采集采集紋理數據就是收集農村建筑物的紋理特征，并將紋理特征展現在三維模型上。照片數據是最常使用的紋理數據。

    (2)三維建模結合遙感影像、二維空間信息，我們已經得到建筑物的精細三維信息。進一步利用這些信息結合三維模型庫中模型和紋理信息實現建筑物的三維建模。

    3.3現有監測設備的數據整合接入

    為了對XX縣農村污水處理站點進行精細化管理，監測實時信息，需要建設XX縣農村污水管理平臺，通過中心與在線農村污水處理站點的建設，組建農村污水治理實時監控網絡，網絡連接管理中心與農村各污水治理站點，對站點數據進行實時在線采集和視頻監控。

    農村污水管理平臺對全縣的農村污水站點終端設備在通過加裝和改建成在線監測農村污水處理站點，各個農村站點通過相應設備采集到的數據，使用有線網絡通訊采集模塊上傳至總部數據采集通訊服務中心，通訊服務把接收到的數據存入數據中心，再由服務器來讀取，供各個系統調取管理分析使用。

    在數據中心可以提供數據共享服務，將終端污水處理站點數據提供到XX縣農村污水監控平臺中，為整個XX縣農村污水監控平臺服務。

    4、污水處理監控管理系統建設

    4.1管網監控管理系統

    為了實現XX縣農村管網系統的數字化管理，首先需要建立具有對排水管網及附屬設施進行信息查詢、更新和顯示等多種功能的排水設施綜合管理系統，以便及時、準確的獲得各類排水設施的分布信息和使用狀態，實現對各類排水設施的有序、高效和規范合理的綜合管理。

    (1)管網數據監理及動態更新系統

    管網數據監理及動態更新系統主要用于批量導入外業探查和竣工測量所提交的成果數據、各管線權屬公司的管線數據和基礎地形數據，并能夠根據制定的數據標準進行數據的完整性和一致性檢查，自動生成管線數據庫，完成地形圖和管線圖圖形生成及著色與符號標準化、管線對象定義、圖形與屬性關聯，獲得滿足制圖與管理要求的數據。同時，能夠根據需要將系統數據庫中的數據轉換為各種其它格式的數據。

    (2)管網數據管理系統

    管線管理系統是基于客戶端使用訪問使用的系統，主要用于管線管理單位存儲、管理、更新地下管線。主要完成數據入庫、更新、備份、管理、查詢、統計、分析等功能。

    (3)管線綜合業務應用系統

    管線綜合業務應用系統(b/S)是通過管線各權屬單位通過Web訪問系統，對數據進行查詢、統計、分析，但沒有對數據進行更改的權限。系統中的管線數據通過服務形式調取了地下管線信息共享服務平臺的數據，其他影像、地形數據則可以調取地理空間框架平臺的數據。主要完成一張圖數據展示、地圖定位、圖屬互查、數據統計、決策分析、地圖打印輸出等功能。

    (4)管網信息共享服務平臺

    地下管線信息共享服務平臺以基礎地理信息數據為依托，以應用服務為目標，通過空間分析滿足數字城市各類用戶的基本需求，同時具備實現個性化應用的二次開發接口和可擴展空間。

    (5)三維管網展示子系統

    由于管網二維圖像的空間表現能力和空間分析能力都有很大的局限性，缺乏直觀性，不能清晰表達管線之間的三維空間關系。XX縣農村的管網地理條件比較復雜，為了能夠更加清晰直觀的展示管線在地下的空間分布，為XX縣農村的管網建立三維管理系統，該系統能夠三維顯示XX縣農村的排污水管網的分布情況，讓相關監控和管理部門能更直觀的看到整個管網的運行狀態

(6)井蓋監控管理系統

    井蓋監控管理系統主要完成井蓋狀態的實時監控，在井蓋發生丟失、損壞等異常情況時，管理部門會立即收到系統的報警和分類。井蓋管理由過去的被動應付變成主動管理，由人員巡查變為電腦監控，減少了“馬路陷阱”對人們的危害。

    井蓋觸發器是安裝在井蓋上的，當井蓋發生異常情況時，觸發器就會發出信號。井蓋集控器能夠采集周邊兩公里內的局域網內的井蓋觸發器發出的信號，并將其傳輸給監控中心。手持設備能夠實時在手持終端實時監控井蓋情況，并及時向監控中心反饋現場情況。

    4.2污水處理終端監控系統

    (1)污水處理池水位監測

    污水處理池的水位監測能夠實時監控污水處理池工作狀態，并在水位超出污水處理池的容納范圍時發出警告，相關部門可以及時處理，防止污水處理池的污水外溢。

    (2)微動力污水處理設備監控管理系統

    該系統實時接收來自微動力處理設備監控終端的數據、監控設備的運行和工作狀態。當進入設備的污水的水質水量達到該設備的設計參數時，允許污水進入該設備，當用水高峰水量過大時自動調節將水暫時存儲在調節池里。在水解酸化池和沉淀池的水位達到一定程度之后，遠程控制水泵開啟。當清水池里的水質達到排放標準時自動排放。實時監測設備運行的電流電壓情況，出現異常時及時報警。保證設備健康高效運行。

    (3)水質在線監測系統

    水質監測主要是在污水處理池進出口位置。在污水處理池的進出口位置安裝水質監測設備，實時監測污水處理池進口和出口的水質情況，保證污水處理池處理之后的水達到國家污水排放的標準，進行排放，反之未達標的污水進入河流、水庫以及農田，造成水污染。