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飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)設計論文
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,飲用水的質(zhì)量必須得到保障。隨后指出了凈水設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),并給出了詳細的設計方案。
關鍵詞:飲水質(zhì)量互聯(lián)網(wǎng)+凈水設備
1前言
水與人類生命健康密切相關,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重的污染,對周圍的水源造成了不可恢復的破壞。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《關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》,將“互聯(lián)網(wǎng)+”上升為國家戰(zhàn)略。這標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注自身的健康。水是人們?nèi)粘Ｉ畹幕A,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備來確保自己的飲水安全。此時,凈水設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)絡實時查看安裝在自家檢測設備所檢測的數(shù)據(jù),了解自家的水質(zhì)狀況以及凈水設備運行狀況。而提供凈水設備的企業(yè)也可以通過了解設備的運行情況為用戶提供后續(xù)的維護服務。系統(tǒng)通過安裝在用戶家庭的檢測設備采集用戶水質(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備的運行狀況,為提供維護服務做指引。
3飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)方案設計
本文提出的檢測系統(tǒng)主要是通過安裝在凈水設備的傳感器采集凈化過后水的各項參數(shù),通過終端服務器的分析處理,并發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上的信息中心。而互聯(lián)網(wǎng)信息中心主要負責數(shù)據(jù)接受、存儲和信息管理。因此,方案設計主要包含檢測設備和互聯(lián)網(wǎng)信息中心兩部分。接下來將從兩方面介紹系統(tǒng)方案設計。
3.1檢測設備的方案設計
檢測設備主要任務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)簡單的判斷凈水設備是否正常運行。檢測設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)絡時可以保存數(shù)據(jù)并在網(wǎng)絡恢復時保證數(shù)據(jù)不丟失。檢測設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)絡實時查看每一臺設備的凈水效果和設備運行狀況。每當凈水設備出現(xiàn)故障時,檢測設備還可以及時向維護人員發(fā)送報警信息,為維護人員分析故障原因提供依據(jù)。在這樣的要求下,檢測設備主要應該包含數(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:設備ID、殘留氯、PH、TDS(mg/L)和流量()。再加上水質(zhì)檢測結果和存儲時間共7項存入終端數(shù)據(jù)庫。檢測設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)進行后續(xù)處理。即將四項水質(zhì)參數(shù)和給定的值進行比較,根據(jù)比較結果判定水質(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:檢測設備的數(shù)據(jù)發(fā)送部分的主要任務是定期的向互聯(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,終端服務器首先讀取目前的時間并存儲。第一個刷新周期到達后,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)信息中心的方案設計
互聯(lián)網(wǎng)信息中心主要負責將接受到的數(shù)據(jù)存儲到服務器,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限,可以查看相應的數(shù)據(jù)。以下將依次介紹Web服務器設計、通用線程池的設計和數(shù)據(jù)庫的設計。
3.2.1Web服務器的設計
根據(jù)需求,本文設計的飲水質(zhì)量檢測系統(tǒng)需要通過Web服務器顯示每一臺凈水設備的運行狀態(tài)和水質(zhì)信息。同時,為了方便管理和保護數(shù)據(jù)安全,Web服務器需要添加平臺管理模塊,負責管理平臺的登錄認證,用戶管理和權限管理。平臺管理模塊需要合理的分配登錄用戶的操作權限,用以保證用戶只能執(zhí)行該權限所授權的操作。本文選擇基于角色的權限控制機制。在這里,用戶指的是每一個在服務器注冊并且可以通過登錄認證進入平臺管理系統(tǒng)的人。而角色是指一個企業(yè)在平臺設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備數(shù)據(jù)范圍,可以進行系統(tǒng)操作的類型等[4]。本文將管理平臺的權限分為系統(tǒng)相關權限和設備相關權限兩部分。系統(tǒng)相關權限是指添加用戶、刪除用戶、修改用戶信息等與設備信息無關的權限。設備相關權限是指可以查看的設備范圍以及查看的數(shù)據(jù)類型等。
3.2.2通用線程池的設計
采用通用線程池主要是為了提高服務器處理并發(fā)任務的效率,并減輕服務器的負擔。通用線程池主要由數(shù)據(jù)緩沖池和服務器線程池組成。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隊列中。任務隊列采用先進先出的原則,先接受的任務將會優(yōu)先交于處理,減少客戶端的等待時間。而服務器的線程池,是在服務器運行時創(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)緩沖池中有任務進來,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,處理完任務后線程會重新進入阻塞狀態(tài)等待下一次喚醒。
3.2.3數(shù)據(jù)庫的設計
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)庫主要應設置有用戶信息表、設備信息表、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;設備信息表主要記錄企業(yè)所管轄的凈水設備的基本信息,以便于維護和修理;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備的水質(zhì)情況;報警信息表主要記錄檢測設備的報警信息,方便查詢和管理;角色表記錄角色名稱和角色ID信息,系統(tǒng)中默認存在一個管理員角色;角色權限表記錄分配給角色的權限,默認管理員具有最高權限。
4結語
“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已經(jīng)來臨,作為人們生活的基礎,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注的對象。目前。各種可接入互聯(lián)網(wǎng)的移動設備已經(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)結就是將生活的管理集中一臺移動設備。未來一臺接入互聯(lián)網(wǎng)的移動設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
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[3]馬化騰“.互聯(lián)網(wǎng)+”激活更多信息能源[J].光明日報,2015年5月9日第6版.
[4]余光遠.基于Epoll的消息推送系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].武漢:華中科技大學,2011.
[5]李娜.基于IPMI技術的服務器管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學,2009.
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