Автоматизация процессов физико-химической очистки сточных вод

Генерация случайной величины, представляющей собой значение показателя, происходит в два этапа:•определение области значения случайной величины (СВ);•выбор случайного значения из этой области.Область значений СВ зависит от значения предельно допустимой концентрации (ПДК) загрязняющего вещества в сточной воде, следовательно, значения моделируются в интервале от 0 до 1,5 ПДК. Незначительное превышение ПДК встречается редко, а серьезное превышение практически не бывает, таким образом, область допустимых значений СВ можно условно поделить на четыре области:•от 0 до 0,2 ПДК включительно;•от 0,2 ПДК до 0,9 ПДК включительно;•от 0,9 ПДК до 1,1 ПДК включительно;•от 1,1 ПДК до 1,5 ПДК и выше.Задается вероятность события Pt, i = 1,4, заключающегося в том, что будет выбрана одна из четырех областей значений, причем вероятность появления четвертого события наиболее минимальная, так как превышение значения ПДК происходит достаточно редко. После выбора одной из областей происходит случайным образом генерация значения в этом интервале.Разработка базы данныхПосле определения задач, подлежащих автоматизации, и построения информационных моделей, следующим этапом разработки является создание базы данных.В результате анализа предметной области были выделены следующие сущности: «Журнал технологического контроля», «Журнал нештатных ситуаций», «Учет оборудования», «Данные с датчиков», «ПДК».В сущность «Журнал технологического контроля» вносятся следующие данные: дата внесения записи, рекомендуемые дозы реагентов, номер и название станции, а также ФИО и должность сотрудника, внесшего запись.Для хранения информации онештатных ситуаций, даты их возникновения и № станции, на которой они произошли, служит сущность «Журнал нештатных ситуаций».Сущность «Учет оборудования» предназначена для хранения сведений об оборудовании, установленном на очистных станциях, и содержит следующие сведения: наименование оборудование, его описание, дата ввода в эксплуатацию, допустимый срок эксплуатации.Значения предельно допустимых концентрации загрязняющих веществ хранятся в сущности «ПДК».Сущность «Данные с датчиков» хранит смоделированные значения, полученные с датчиков, дату и время их поступления.Для получения концептуальной модели, готовой к реализации на конкретной СУБД, необходимо выполнить процесс нормализации.Нормализация – это процесс преобразования отношений базы данных к виду, отвечающему нормальным формам. Нормализация предназначена для приведенияструктуры базы данных к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность. Нормализация является условием создания любой реляционной базы данных [14].В данной работе не будем приводить описание выполнения процесса нормализации, он достаточно полно описан во многих источниках, посвященных разработке баз данных. Отметим лишь, что существуют пять нормальных форм Бойса-Кодда, получение первых трех из них является обязательным.В результате нормализации инфологической модели получаем логическую схему базы данных, представленную на рис. 7. Рис. 7. Логическая схема базы данных Разработка интерфейса пользователяПользовательский интерфейс представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером[13].Разрабатываемый интерфейс должен удовлетворять следующим требованиям:•удобство пользования, все стандартные элементы интерфейса должны находиться на своих местах;•максимальная простота использования, размещать кнопки и окна так, чтобы ими можно было легко манипулировать;•рациональность, по возможности разместить в одном окне родственные данные;•умеренная цветовая гамма, то есть не использовать ярких, режущих цветов.Интерфейс разработанного программного продукта представляет собой несколько вкладок:•журнал технологического контроля;•журнал нештатных ситуаций;•учет оборудования;•отчетность.Структура интерфейса представлена на рис. 4.Разработка АИСПосле создания структуры базы данных и определения интерфейса пользователя, необходимо произвести выбор специального программного обеспечения. Выбор среды разработки обуславливается следующими факторами:•работа под операционной системой Windows 7, 8;•высокая скорость создания приложения;•обеспечение надежного функционирования разработанного программного продукта.Для эффективной разработки программного продукта необходимо программное обеспечение, позволяющее быстро и удобно создавать интерфейс, выполнять компиляцию исходного кода и создавать исполняемый файл, который можно будет запустить под управлением операционной системы Windows 7, 8.ЗАКЛЮЧЕНИЕПроблемы загрязнения окружающей среды становятся все более актуальными в последнее время. С ростом городов увеличивается их негативное влияние на окружающую среду, увеличивается объем сточных, контроль которых не всегда осуществляется надлежащим образом. Образование сточных вод является неотъемлемой частью деятельности любого населенного пункта, промышленного предприятия, таким образом, необходимость снижения их негативного воздействия на окружающую среду. Одним из таких способов является очистка воды. Установка комплекса очистных сооружений и контроль их бесперебойного функционирования является путем решения данной задачи, а автоматизация процесса контроля очистки воды отвечает современным тенденциям компьютеризации.В состав системы автоматического управления процессом очистки воды, включающая непрерывный контроль содержания загрязняющихвеществ в ключевых точках технологической схемы водоочистки входят следующие базовые элементы:– набор анализаторов, основанных на методе УФ-флуориметрии, расположенных в ключевых точках технологической схемы, соответствующих нескольким уровням многоступенчатой системы очистки и позволяющих проводить экспресс-анализ качества воды по заданным параметрам, в частности по концентрациям загрязняющих веществ, в режиме “online”;– набор управляемых клапанов с электромагнитным приводом, надлежащим образом расположенных в заданных точках технологической схемы, с помощью которых возможно дистанционное переключение потока очищаемой воды для прохождения через модули разного уровня очистки;– компьютеризированный центральный блок управления с программой управления клапанами в составе системы оперативного контроля качества воды, в которую введены пороговые значения концентраций загрязняющих веществ на различных ступенях очистки воды в установке. При достижении концентрацией загрязняющего вещества или группы веществ порогового значения, как в сторону ее увеличения, так и в сторону уменьшения, блок управления в соответствии с программой посылает сигнал для переключения клапанов в нужную позицию;– общий алгоритм автоматического оперативного контроля качества воды по заданным параметрам в режимах возрастания и убывания ее загрязненности, в основе которого лежат условия сравнения текущей концентрации воды в различных точках технологического процесса водоочистных устройств с ее пороговыми значениями, введенными в программу управления клапанами.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫБахтина И.А., Иванова П.В., Иванов В.М, Непомнящий Р.Б. Малая автоматизированная установка для комплексной очистки сточных вод и/или комплексной обработки их осадков: Патент 2330817. РФ // Б.И. 2008. № 22 (www.fips.ru).Бобров А.Е., Мицевич В.А. Станция очистки подземных и сточных вод: Патент 2331586. РФ // Б.И. 2008. № 23 (www.fips.ru).Васвани В. MySQL: использование и администрирование. СПб.: Питер, 2011. 368 с.Гордиенко В.С., Кантор Л.И., Подойницын С.П. и др. Система автоматического управления технологическим процессом очистки воды на скорых фильтрах: Патент 2322283. РФ // Б.И. 2008. № 11 (www.fips.ru).Кондрашов С.Д., Шеваль В.В. Автоматический комплекс очистки нефтесодержащих сточных вод: Патент 2235069. РФ // Б.И. 2004. № 2 (www.fips.ru).Кузнецов С.Д. Основы баз данных. М.: Интернет-университет информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 г. 484 с.Культин Н. Основы программирования в Delphi XE. СПБ.: БХВ-Петербург, 2011. 668 с.Лукьянов В.И., Тюкин В.Н., Мезенева Е.А., Лукьянов Е.В., Тюкин А.В. Станция очистки оборотной воды: Патент 2180324. РФ // Б.И. 2002. № 3 (www.fips.ru).Муратов М.М., Зинатуллин Р.Ф. Установка очистки воды: Патент 2332355. РФ // Б.И. 2008. № 24 (www.fips.ru).Муртазин А.В., Москалев П.И., Трошков В.В., Жерновой В.Г. Станция очистки оборотной воды после мойки механических устройств: Патент 2347753. РФ // Б.И. 2009. № 6 (www.fips.ru).Орлов С. Технологии разработки программного обеспечения. Разработка сложных программных систем. Учебное пособие. СПб.: Питер, 2003. 480 с.Gangadhar B. Integrated portable water purifier: Патент 7632397. US // 2009 (http://www.freepatentsonline. com/search.html).Harmless H.M., Plummer R.L. Method for purifying water with ozone and ultrasonic energy: US Patent 7384563 // 2008 (http://www.freepatentsonline.com/ search.html).Peltzer C.T. Method for manufacturing a system for treating reclaimed water to provide treated water: US Patent 5993671 // 1999 (http://www.freepatentsonline. com/search.html).Peltzer C.T. Method for manufacturing a system for treating water: US Patent 6077444 // 2000 (http:// www.freepatentsonline.com/search.html).Varner R.G., Varner D.G. Water treatment system: US Patent 7387722 // 2008 (http://www.freepatentsonline. com/search.html)ПРИЛОЖЕНИЕВнешний вид и чертеж в разрезе нормально закрытого клапана: 1 – катушка-селеноид, 2 – плунжер диафрагмы, 3 – пружина, 4 – главная диафрагма.