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飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計論文
摘要:首先介紹了目前人們飲用水的安全問題的普遍存在,中國的大部分家庭和企業(yè)仍然使用自來水作為直飲水以及廚房用水。并分析了飲水質(zhì)量問題的原因和對人們生活的影響,水與人類生命健康密切相關(guān),飲用水的質(zhì)量必須得到保障。隨后指出了凈水設(shè)備存在的迫切性以及檢測飲水質(zhì)量的必要性。最后提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”大背景下的飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng),并給出了詳細(xì)的設(shè)計方案。
關(guān)鍵詞:飲水質(zhì)量互聯(lián)網(wǎng)+凈水設(shè)備
1前言
水與人類生命健康密切相關(guān),飲用水的質(zhì)量必須得到保障。目前,中國的大部分家庭和企業(yè)仍然使用自來水作為直飲水以及廚房用水,雖然自來水經(jīng)過了自來水廠的加工消毒,但安全和衛(wèi)生問題仍然讓人擔(dān)心。我國的自來水主要通過自來水廠的水泵汲取周邊江河湖泊以及地下水而來,并通過沉淀,消毒,過濾等工藝流程,最后經(jīng)過配水泵站輸送到各個用戶[1]。近年來,我國工業(yè)化和城市化的急速發(fā)展,極大的加劇了對于水循環(huán)影響,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的污水和固體垃圾,以及人類生活所排放的污水和生活垃圾的排放量飆升,各種污水的排放和垃圾的溶解對江河湖泊和地下水造成了嚴(yán)重的污染,對周圍的水源造成了不可恢復(fù)的破壞。這些問題直接影響了自來水源頭的水質(zhì)。再者,為了取水方便,自來水廠一般都會選擇建立在離水源較近的地區(qū),自來水經(jīng)過水廠凈化處理后再通過一系列手段長途運送到各個自來水配水站,再經(jīng)過各種管道流向用戶。在這長途運輸中,由管道污染和腐蝕老化等原因引起的水質(zhì)二次污染,必定會造成對用戶健康的損害,飲水安全問題已經(jīng)迫在眉睫[2]。根據(jù)李總理的指示,我國推出了《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》,將“互聯(lián)網(wǎng)+”上升為國家戰(zhàn)略。這標(biāo)志著我國將大力推動互聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)創(chuàng)新方向的融合,創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)格局,打造新的經(jīng)濟(jì)生態(tài)[3]。由此看來,將“互聯(lián)網(wǎng)+”運用于人民的生活勢在必行“,互聯(lián)網(wǎng)+”飲水質(zhì)量的發(fā)展前途無量。
2飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)概述
在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大時代下,人們可以通過各方面來關(guān)注自身的健康。水是人們?nèi)粘Ｉ畹幕A(chǔ),而由于水的質(zhì)量問題普遍存在,大多數(shù)用戶都選擇使用凈水設(shè)備來確保自己的飲水安全。此時,凈水設(shè)備的凈水效果以及運行狀況就成了用戶需要了解的首要問題。在這樣的背景下,本文提出一種基于線程池技術(shù)的水質(zhì)信息檢測查詢系統(tǒng)。無論用戶在何時何地,都可通過網(wǎng)絡(luò)實時查看安裝在自家檢測設(shè)備所檢測的數(shù)據(jù),了解自家的水質(zhì)狀況以及凈水設(shè)備運行狀況。而提供凈水設(shè)備的企業(yè)也可以通過了解設(shè)備的運行情況為用戶提供后續(xù)的維護(hù)服務(wù)。系統(tǒng)通過安裝在用戶家庭的檢測設(shè)備采集用戶水質(zhì)數(shù)據(jù)經(jīng)過公網(wǎng)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)信息中心。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地查看自家水質(zhì)狀況,企業(yè)用戶也可以隨時查看各凈水設(shè)備的運行狀況,為提供維護(hù)服務(wù)做指引。
3飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)方案設(shè)計
本文提出的檢測系統(tǒng)主要是通過安裝在凈水設(shè)備的傳感器采集凈化過后水的各項參數(shù),通過終端服務(wù)器的分析處理,并發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上的信息中心。而互聯(lián)網(wǎng)信息中心主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接受、存儲和信息管理。因此,方案設(shè)計主要包含檢測設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)信息中心兩部分。接下來將從兩方面介紹系統(tǒng)方案設(shè)計。
3.1檢測設(shè)備的方案設(shè)計
檢測設(shè)備主要任務(wù)是通過傳感器采集各項水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù),并通過數(shù)據(jù)簡單的判斷凈水設(shè)備是否正常運行。檢測設(shè)備還具有一定的存儲能力,可以存儲一定時間的信息數(shù)據(jù),以便在沒有網(wǎng)絡(luò)時可以保存數(shù)據(jù)并在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時保證數(shù)據(jù)不丟失。檢測設(shè)備還必須定期向互聯(lián)網(wǎng)信息中心傳送水質(zhì)信息,保證用戶和企業(yè)可以通過網(wǎng)絡(luò)實時查看每一臺設(shè)備的凈水效果和設(shè)備運行狀況。每當(dāng)凈水設(shè)備出現(xiàn)故障時,檢測設(shè)備還可以及時向維護(hù)人員發(fā)送報警信息,為維護(hù)人員分析故障原因提供依據(jù)。在這樣的要求下,檢測設(shè)備主要應(yīng)該包含數(shù)據(jù)的處理、發(fā)送和報警三個部分。以下將依次介紹這幾部分的設(shè)計方案。數(shù)據(jù)處理和報警部分:數(shù)據(jù)處理主要是將來自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理,主要分為三部分內(nèi)容:首先,判斷接受到的數(shù)據(jù)是否符合傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)規(guī)格要求,由此來判定數(shù)據(jù)是否有效;其次,將獲得的數(shù)據(jù)和指定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,判斷水質(zhì)情況是否正常;最后,將得自傳感器的數(shù)據(jù)格式化為指定的格式,方便存儲和發(fā)送。獲取的傳感器的數(shù)據(jù)主要分為5項內(nèi)容:設(shè)備ID、殘留氯、PH、TDS(mg/L)和流量()。再加上水質(zhì)檢測結(jié)果和存儲時間共7項存入終端數(shù)據(jù)庫。檢測設(shè)備首先檢查所獲得的傳感器數(shù)據(jù)格式,將符合規(guī)范的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。即將四項水質(zhì)參數(shù)和給定的值進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果判定水質(zhì)狀況,如果水質(zhì)情況異常,立即發(fā)送報警信息到互聯(lián)網(wǎng)信息中心請求處理。數(shù)據(jù)發(fā)送部分:檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送部分的主要任務(wù)是定期的向互聯(lián)網(wǎng)信息中心申請建立連接并將近期的數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)信息中心信息中心。第一次動作時,終端服務(wù)器首先讀取目前的時間并存儲。第一個刷新周期到達(dá)后,以存儲的日期為條件搜索數(shù)據(jù),將比存儲日期新的所有數(shù)據(jù)讀取出來,并將數(shù)據(jù)整理打包發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)信息中心信息中心。隨后將當(dāng)前時間保存,等待下一個周期。
3.2互聯(lián)網(wǎng)信息中心的方案設(shè)計
互聯(lián)網(wǎng)信息中心主要負(fù)責(zé)將接受到的數(shù)據(jù)存儲到服務(wù)器,并記錄用戶的故障記錄與維修記錄,不同的登錄用戶擁有不通的權(quán)限,可以查看相應(yīng)的數(shù)據(jù)。以下將依次介紹Web服務(wù)器設(shè)計、通用線程池的設(shè)計和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。
3.2.1Web服務(wù)器的設(shè)計
根據(jù)需求,本文設(shè)計的飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)需要通過Web服務(wù)器顯示每一臺凈水設(shè)備的運行狀態(tài)和水質(zhì)信息。同時,為了方便管理和保護(hù)數(shù)據(jù)安全,Web服務(wù)器需要添加平臺管理模塊,負(fù)責(zé)管理平臺的登錄認(rèn)證,用戶管理和權(quán)限管理。平臺管理模塊需要合理的分配登錄用戶的操作權(quán)限,用以保證用戶只能執(zhí)行該權(quán)限所授權(quán)的操作。本文選擇基于角色的權(quán)限控制機制。在這里,用戶指的是每一個在服務(wù)器注冊并且可以通過登錄認(rèn)證進(jìn)入平臺管理系統(tǒng)的人。而角色是指一個企業(yè)在平臺設(shè)計時所分配的工作崗位,例如:總管理員,區(qū)域管理員,普通用戶等。權(quán)限是基于角色存在的,用于注明每一個角色可以在管理平臺所做的事情,包括其可以查看的設(shè)備數(shù)據(jù)范圍,可以進(jìn)行系統(tǒng)操作的類型等[4]。本文將管理平臺的權(quán)限分為系統(tǒng)相關(guān)權(quán)限和設(shè)備相關(guān)權(quán)限兩部分。系統(tǒng)相關(guān)權(quán)限是指添加用戶、刪除用戶、修改用戶信息等與設(shè)備信息無關(guān)的權(quán)限。設(shè)備相關(guān)權(quán)限是指可以查看的設(shè)備范圍以及查看的數(shù)據(jù)類型等。
3.2.2通用線程池的設(shè)計
采用通用線程池主要是為了提高服務(wù)器處理并發(fā)任務(wù)的效率,并減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。通用線程池主要由數(shù)據(jù)緩沖池和服務(wù)器線程池組成。數(shù)據(jù)緩沖池是用于存儲客戶端請求,將客戶端的請求按照接受的順序至于任務(wù)隊列中。任務(wù)隊列采用先進(jìn)先出的原則,先接受的任務(wù)將會優(yōu)先交于處理,減少客戶端的等待時間。而服務(wù)器的線程池,是在服務(wù)器運行時創(chuàng)建并存儲了一定數(shù)量的線程,并使其處理阻塞狀態(tài)。一旦數(shù)據(jù)緩沖池中有任務(wù)進(jìn)來,線程池就將一個空閑的線程喚醒并使其處理客戶端的請求任務(wù),處理完任務(wù)后線程會重新進(jìn)入阻塞狀態(tài)等待下一次喚醒。
3.2.3數(shù)據(jù)庫的設(shè)計
為了儲存水質(zhì)信息和用戶信息,互聯(lián)網(wǎng)信息中心數(shù)據(jù)庫主要應(yīng)設(shè)置有用戶信息表、設(shè)備信息表、維修記錄表、故障信息表、水質(zhì)信息表、報警信息表、角色表以及角色權(quán)限表。用戶信息表,主要記錄各個用戶的賬戶信息,包括用戶名,用戶密碼、角色和聯(lián)系方式等基本信息;設(shè)備信息表主要記錄企業(yè)所管轄的凈水設(shè)備的基本信息,以便于維護(hù)和修理;維修記錄表主要記錄每次維修的時間,故障情況等信息;故障信息表主要記錄常見故障的信息,和維修記錄表搭配使用;水質(zhì)信息表主要記錄每臺設(shè)備的水質(zhì)情況;報警信息表主要記錄檢測設(shè)備的報警信息,方便查詢和管理;角色表記錄角色名稱和角色I(xiàn)D信息,系統(tǒng)中默認(rèn)存在一個管理員角色;角色權(quán)限表記錄分配給角色的權(quán)限,默認(rèn)管理員具有最高權(quán)限。
4結(jié)語
“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已經(jīng)來臨,作為人們生活的基礎(chǔ),互聯(lián)網(wǎng)與飲水相“+”依然是大勢所趨。而隨著人們生活水平的提高,飲水的健康安全必然會成為人們更加關(guān)注的對象。目前。各種可接入互聯(lián)網(wǎng)的移動設(shè)備已經(jīng)成為人們生活所不可或缺的一部分,因此,將人們的生活和互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)結(jié)就是將生活的管理集中一臺移動設(shè)備。未來一臺接入互聯(lián)網(wǎng)的移動設(shè)備就能處理生活中點滴事物的愿景已然觸手可及。
參考文獻(xiàn)
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