“互聯網 +”飲水質量檢測系統設計

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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量的必要性。最后提出了“互聯網+”大背景下的飲水質量檢測系統,并給出了詳細的設計方案。

關鍵詞:飲水質量互聯網+凈水設備

1前言

水與人類生命健康密切相關,飲用水的質量必須得到保障。目前,中國的大部分家庭和企業仍然使用自來水作為直飲水以及廚房用水,雖然自來水經過了自來水廠的加工消毒,但安全和衛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,最后經過配水泵站輸送到各個用戶[1]。近年來,我國工業化和城市化的急速發展,極大的加劇了對于水循環影響,工農業生產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。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,自來水經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,飲水安全問題已經迫在眉睫[2]。根據總理的指示,我國推出了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》,將“互聯網+”上升為國家戰略。這標志著我國將大力推動互聯網和生產創新方向的融合,創造新的產業格局,打造新的經濟生態[3]。由此看來,將“互聯網+”運用于人民的生活勢在必行“,互聯網+”飲水質量的發展前途無量。

2飲水質量檢測系統概述

在“互聯網+”的大時代下,人們可以通過各方面來關注自身的健康。水是人們日常生活的基礎,而由于水的質量問題普遍存在,大多數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信息檢測查詢系統。無論用戶在何時何地,都可通過網絡實時查看安裝在自家檢測設備所檢測的數據,了解自家的水質狀況以及凈水設備運行狀況。而提供凈水設備的企業也可以通過了解設備的運行情況為用戶提供后續的維護服務。系統通過安裝在用戶家庭的檢測設備采集用戶水質數據經過公網發送到互聯網信息中心。用戶可以通過網絡隨時隨地查看自家水質狀況,企業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飲水質量檢測系統方案設計

本文提出的檢測系統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,通過終端服務器的分析處理,并發送到互聯網上的信息中心。而互聯網信息中心主要負責數據接受、存儲和信息管理。因此,方案設計主要包含檢測設備和互聯網信息中心兩部分。接下來將從兩方面介紹系統方案設計。

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參數數據,并通過數據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據,以便在沒有網絡時可以保存數據并在網絡恢復時保證數據不丟失。檢測設備還必須定期向互聯網信息中心傳送水質信息,保證用戶和企業可以通過網絡實時查看每一臺設備的凈水效果和設備運行狀況。每當凈水設備出現故障時,檢測設備還可以及時向維護人員發送報警信息,為維護人員分析故障原因提供依據。在這樣的要求下,檢測設備主要應該包含數據的處理、發送和報警三個部分。以下將依次介紹這幾部分的設計方案。數據處理和報警部分:數據處理主要是將來自傳感器的數據進行格式化處理,主要分為三部分內容:首先,判斷接受到的數據是否符合傳感器發送的數據規格要求,由此來判定數據是否有效;其次,將獲得的數據和指定的數據進行比較,判斷水質情況是否正常;最后,將得自傳感器的數據格式化為指定的格式,方便存儲和發送。獲取的傳感器的數據主要分為5項內容:設備ID、殘留氯、PH、TDS(mg/L)和流量()。再加上水質檢測結果和存儲時間共7項存入終端數據庫。檢測設備首先檢查所獲得的傳感器數據格式,將符合規范的數據進行后續處理。即將四項水質參數和給定的值進行比較,根據比較結果判定水質狀況,如果水質情況異常,立即發送報警信息到互聯網信息中心請求處理。數據發送部分:檢測設備的數據發送部分的主要任務是定期的向互聯網信息中心申請建立連接并將近期的數據發送至互聯網信息中心信息中心。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據,將比存儲日期新的所有數據讀取出來,并將數據整理打包發送至互聯網信息中心信息中心。隨后將當前時間保存,等待下一個周期。

3.2互聯網信息中心的方案設計

互聯網信息中心主要負責將接受到的數據存儲到服務器,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,可以查看相應的數據。以下將依次介紹Web服務器設計、通用線程池的設計和數據庫的設計。

3.2.1Web服務器的設計

根據需求,本文設計的飲水質量檢測系統需要通過Web服務器顯示每一臺凈水設備的運行狀態和水質信息。同時,為了方便管理和保護數據安全,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的人。而角色是指一個企業在平臺設計時所分配的工作崗位,例如:總管理員,區域管理員,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據范圍,可以進行系統操作的類型等[4]。本文將管理平臺的權限分為系統相關權限和設備相關權限兩部分。系統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據類型等。

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任務的效率,并減輕服務器的負擔。通用線程池主要由數據緩沖池和服務器線程池組成。數據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建并存儲了一定數量的線程,并使其處理阻塞狀態。一旦數據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等待下一次喚醒。

3.2.3數據庫的設計

為了儲存水質信息和用戶信息,互聯網信息中心數據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、角色和聯系方式等基本信息;設備信息表主要記錄企業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;水質信息表主要記錄每臺設備的水質情況;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

“互聯網+”時代已經來臨,作為人們生活的基礎,互聯網與飲水相“+”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。各種可接入互聯網的移動設備已經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網的聯結就是將生活的管理集中一臺移動設備。未來一臺接入互聯網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。

作者:韓其輝 單位:西安電子科技大學

參考文獻

[1]高娟,李貴寶,劉嘵茹.國內外生活飲用水水質標準的現狀與比對[J].水利技術監督,2005(3):61-64.

[2]周志勇.自來水二次污染的現狀及防治措施[J].現代物業,2015(6):82-83.

[3]馬化騰“.互聯網+”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的消息推送系統的設計與實現[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的設計與實現[D].北京:北京郵電大學,2009.