城市污水处理厂Web决策支持中心的设计与开发

第29卷第3期2006年3月环境科学与技术城市污水处理厂Web决策支持中心的设计与开发王征,汪诚文,施汉昌(清华大学环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084)摘要:研究开发了基于Web的城市污水处理厂决策支持系统(模拟系统、专家系统、培训系统),实现了决策支持中心的思想。介绍了城市污水处理厂Web决策支持中心的设计思想,以及利用.NET技术,以单机版决策支持系统为基础进行软件开发的方法。同时讨论了开发城市污水处理厂决策支持中心的意义,以及在本研究基础上进行深入科研工作的前景。关键词:决策支持系统(DSS);Web;城市污水处理厂;模拟系统;专家系统;决策支持中心中图分类号:X32;C934文献标识码:A文章编号:1003-6504(2006)03-0058-03城市污水处理厂决策支持系统(DSS)的研究是在国际水质协会(IAWQ)20世纪70年代末提出的仪器化、控制化和自动化(ICA)技术[1]的基础上发展起来的,它是城市污水处理系统的智能控制理论与技术研究的重要组成部分。1城市污水处理厂决策支持中心1.1污水处理决策支持系统的研究现状城市污水处理厂决策支持系统研究中,两个重要的研究领域是基于污水处理过程模型的模拟系统和基于知识库及推理机的专家系统。活性污泥污水处理模拟系统如EFOR、GPS-X、West等,大多采用IAWQ提出的ASM1、ASM2/ASM2D、ASM3活性污泥模型。这些模型综合了活性污泥系统中碳氧化、硝化、反硝化和生物除磷等多个过程,能够用于模拟污水生物处理的全过程[2]。以污水处理实际运行经验知识为基础创建的专家系统可以解决一些难以建模,模拟系统无法解决的问题,是决策支持系统的另一个重要组成部分[3]。同时包括模拟系统和专家系统的决策支持系统,也被称为智能决策支持系统[4]。清华大学2003年开发的OperatingDecisionSupportSystem(ODSS)智能决策支持系统[5],在国内部分污水厂中使用,取得了良好的效果[6]。1.2现有决策支持系统存在的问题(1)单机版决策支持系统的安装、维护和升级需要在各个污水处理厂进行。由于污水处理厂的工艺流程、运行条件、构筑物参数不同,还需要对系统进行相应调整(如工艺参数的和专家知识库的修改等),因而系统的技术维护较为繁琐。(2)专家系统无法完全替代技术专家,很多实际问题仍需要由专家进行分析和决策。(3)模拟系统的运行结果,也需要由技术专家进行分析解释。同时专家无法方便的获取各个污水处理厂的模拟数据,以对模拟系统进行深入研究。1.3城市污水厂决策支持中心的提出计算机和网络技术的飞速发展,使得决策支持系统的研究和应用在深度(模型、数据分析)和广度(决策中心、基础)。在广度上和深度上作者开发了城市污水处理厂决策支持中心(DSC)。(1)首先,将决策支持系统由原来的单机架构,转换为基于Web的浏览器/服务器(B/S)架构。用户可以通过Web浏览器登录决策中心,而无需安装任何单机软件,从而解决了目前在软件安装、维护和升级中存在的问题。(2)同时,决策支持中心为用户与专家、用户与用户、专家与专家之间创建一个信息交流和资源共享的平台,并为进一步科学研究奠定基础。通过技术交流,少数专家可以为多家污水厂进行决策分析指导和技术咨询,帮助污水厂技术人员分析和理解决策支持系统的运行结果;专家可以对多家使用决策支持网站进行决策分析的污水处理厂的运行数据和决策分析结果进行分析;专家之间可以进行交流,共同分析解决问题,实现群决策支持(GDSS)[7]的思想。(3)另外,还可以利用Internet的优势,在决策支持中心实现污水处理行业的新闻发布、论坛、民意调查、邮件列表等功能。决策支持中心的架构如图1所示。作者简介:王征(1978-),男,硕士,主要研究方向为污水处理过程模拟、决策支持系统以及自动控制,(电话)010-62797025(电子信箱)wangzheng02@mails.tsinghua.edu.cn。58··2决策支持中心的系统设计城市污水处理厂Web决策支持中心的开发以ODSS城市污水处理厂智能决策支持系统[5]为基础,同时实现活性污泥工艺模拟系统和专家系统,采用的活性污泥模型、模型算法、知识库、推理机算法等以ODSS系统为基础。2.1系统开发平台系统开发平台选用Microsoft.NET2003,采用ASP.NET和ADO.NET技术进行Web系统的开发。数据库系统采用关系数据库SQLServer2000,SQLServer支持数据仓库、在线分析处理(OLAP)和数据挖掘服务,这为进行深入数据分析,扩充决策支持系统的功能打下基础。2.2系统设计城市污水厂Web决策支持中心的系统功能模块如图2所示。系统采用面向对象思想设计,同时将每个功能模块划分为表示层(