بخشی از مقاله
طراحي نرم افزار براي طراحي تصفيه خانه هاي آب سطحي
خلاصه :
امروزه شاهد اسـتفاده فـراوان از فـن آوري علـم نـرم افـزار در علـوم مختلـف هـستيم ، کـه در بـسياري از مـوارد عـدم وجـود آن ، پيــشرفت آن علـم را متوقــف و يـا کنــد مــي سـازد. صــنعت آب و فاضـلاب نيــز از ايـن قاعــده مــستثني نبوده و ورود فن آوري نرم افـزار بـه ايـن بخـش موجبـات پيـشرفت آنـرا در زمينـه هـاي مختلـف طراحـي ، بهـره بـر داري و نگهــداري ، مدولاســيون واحــدها تــسري بخــشيده اســت . ايــن تحقيــق ســعي دارد تــا بــا اســتفاده از زبــان برنامه نويسي ويژوال بيـسيک (نـسخه ٦) تـصفيه خانـه آب سـطحي را طراحـي نمايـد. نـرم افـزار طراحـي شـده بنـام طراحــي تــصفيه خانــه هــاي آب ســطحي (DSWTP) نامگــذاري شــده اســت . ايــن نــرم افــزار قــادر بــه طراحــي و شبيه سازي واحدهاي تـصفيه خانـه آب سـطحي ، ارائـه نقـشه هـا (پـلان وبـرش )، بـرآورد هزينـه هـا (سـه شـاخص بهـا: دلار، ريـال ، يـورو)، گـزارش گيـري از واحـدهاي طراحـي شـده و نمـا يـش عـددي آنهـا در دو سيـستم انـدازه گيـري متريـک و انگليـسي ، رسـم پروفيـل هيـدروليکي و نمـودار جريـان مـي باشـد. برنامـه طراحـي تـصفيه خانـه هـاي آب سطحي (DSWTP) قابليـت ارتقـاء داشـته و مـي تـوان نـسخه هـاي جديـدي از ايـن برنامـه را بـا بـر طـرف کـردن نقـاط نقـص و يـا کمبـود بوجـود آورد. آنچـه مـسلم اسـت نيـاز صـنعت آب و فاضـلاب بـه پکـيج هـاي نـرم افـزاري همچنـان وجـود داشـته و بايـستي متخصـصين بـا تجربـه در ايـن زمينـه نـسبت بـه توليـد نـرم افزارهـاي تخصـصي اين صنعت گامهاي مفيد تـري بـردا رنـد تـا بتـوان شـاهد رشـد بهتـر و مناسـب تـر بخـش نـرم افـزار آب و فاضـلاب باشيم .
کلمات کليدي : نرم افزار، آب سطحي ، طراحي ، کاربر، تصفيه خانه ، ويژوال بيسيک
مقدمه
منابع تأمين کننـده آب اجتماعـات را مـي تـوان بـه دو گـروه ؛ منـابع آبهـاي سـطحي و آبهـاي زيرزمينـي طبقـه بنـدي نمـود. (١،٢،٣،٤) واحـدهاي متـدوال تـصفيه آبهـاي سـطحي شـامل : انعقـاد ، لختـه سـازي ، زلال سـازي
، صــاف ســازي و گنــدزدايي مــي باشــد کــه در بعــضي مــوارد بــدليل پــالايش بيــشتر نيــاز بــه فرآينــدهاي پــيش تصفيه نيز خواهـد بـود. (٥،٦،٧،٨) طراحـي واحـدهاي تـصفيه خانـه هـاي آب سـطحي بـه منظـور تـأمين آب شـرب اجتماعـات مـي توانـد بـصورت دسـتي و يـا بـا اسـتفاده از نـرم افزارهـاي طراحـي شـده ، صـورت گيـرد.
طراحي و اسـتفاده از پکـيج هـاي نـرم افـزاري در ايـن راسـتا مـي توانـد عـلاوه بـر بـالابردن سـرعت ، دقـت را نيـز در عمليــات طراحــي ، مدولاســيون و شــبيه ســازي ســازه هــا و واحــدهاي طراحــي ، بــرآورد اوليــه هزينــه هــا ، پروفيـل هيـدروليکي تـصفيه خانـه بـدنبال داشـته باشـد ، کـه ايـن عمليـات ، تـصميم گيريهـاي دقيـق تـر و قابـل تکرارتري را براي طراح بهمراه خواهد داشت .
هدف :
ايــن تحقيــق ســعي دارد تــا نــرم افــزاري را طراحــي نمايــد کــه بوســيله آن بتــوان واحــدهاي تــصفيه خانــه آب سـطحي را طراحـي نمـود. همچنـين بـرآورد اوليـه هزينـه هـا ، رسـم کليـاتي از نقـشه هـا ، پروفيـل هيـدروليکي و نمودارجريان نيز از اهداف جزيي مي باشد.
مواد و روشها :
هــر پکــيج نــرم افــزاري توســط يــک زبــان برنامــه نويــسي طراحــي و نگــارش مــي شــود. زبــان برنامــه نويــسي استفاده شده در اين تحقيـق ويـژوال بيـسيک ( نـسخه ٦ ) مـي باشـد. ايـن زبـان داراي مزايـاي متعـددي اسـت کـه چنــدي از آن عبارتنــداز ؛ ارتبــاط نزديــک بــا زبــان برنامــه نويــسي پايــه اي مايکروســافت ، جــامع بــودن محــيط برنامـه نويـسي ، وجـود دو نـوع مفـسر در حالـت آزمـايش و اجـراء ، دارابـودن ترجمـه بـسيار قـوي کـدها بـه زبـان ماشين ، نز ديکي با محيط ويندوز ، شي ء گرابودن و قابليت بالا در خطايابي . (٩)
براي طراحي اين پکـيج نـرم افـزاري ابتـدا در بـاره برنامـه تـصميمات لازم گرفتـه شـد و سـپس يـک طـرح کلـي مربوط به عمليـاتي کـه بايـستي نـرم افـزار انجـام مـي داد ، ريختـه شـد. بـر ايـن اسـاس مطالعـات لازم در خـصوص تـصفيه متـدوال آبهـاي سـطحي ، واحـدهاي مـورد نيـاز ، مواقـع اسـتفاده از واحـدها بـا توجـه بـه کيفيـت آب خـام انجــام گرفــت و فلوچــارت اوليــه رســم گرديــد. ســپس جهــت نهــايي کــردن تــصميمات بــه منظــور طراحــي قسمت هاي نرم افـزار ، قـسمت ظـاهري برنامـه در محـيط ويـژوال بيـسيک طراحـي و عناصـر برنامـه بوسـيله کـدها بــه هــم مــرتبط شــدند و عمليــات خطايــابي نيــز در حــين اجــراي برنامــه و يــا قبــل از کامپايــل کــردن صــورت پذيرفت . در انتها ، برنامه پس از تست شدن کامپايل گرديد.
2
نتايج :
برنامــه نگــارش يافتــه در ايــن تحقيــق ، طراحــي تــصفيه خانــه هــاي آب ســطحي ( DSWTP ) نامگــذاري شــده اســت . ايــن برنامــه قابليــت تطبيــق بــا محــيط وينــدوز را داشــته و از اســتانداردهاي آن تبعيــت مــي کنــد.
برنامــه طراحــي تــصفيه خانــه هــاي آب ســطحي داراي قابليــت هــاي شــبيه ســازي (Simulation ) و طراحــي ( Design ) واحــدهاي تــصفيه اســت ، کــه قابليــت شــبيه ســازي آن بــر اســاس کيفيــت آب خــام و اســتانداردهاي آب آشــاميدني ارائــه شــده توســط کــاربر انجــام شــده و کليــه مراحــل را بــا اطلاعــات پــيش فــرض ، طراحــي مــي نمايد. ايـن قابليـت برنامـه ، يـک نگـرش کلـي از مراحـل طراحـي را بـه کـاربر نـشان مـي دهـد. در مرحلـه طراحـي کـاربر ميتوانــد از محاســبات انجــام شـده در مرحلــه شــبيه ســازي اســتفاده کـرده و طراحــي دقيــق تــر و مناســب تري را انجام دهـد. همچنـين ايـن برنامـه قابليـت تـشخيص پارامترهـاي کيفـي آب خـام کـه بـا اسـتانداردهاي ارائـه شــده توســط کــاربر مطابقــت ندارنــد را نيــز دارا بــوده و روشــهاي تــصفيه آنهــا را در زيــر منــوي Advanced نشان مي دهد.
برنامـه طراحـي تـصفيه خانـه هـاي آب سـطحي ( DSWTP ) داراي يـک نـوار منـو و زيـر منوهـايي در محـيط اصلي برنامـه اسـت کـه توسـط کليـک مـاوس و يـا صـفحه کليـد ( Alt + حـرف زيـرخط دار ) فعـال مـي شـوند.
نوار منوي اين برنامه از منوهاي ذيل تشکيل مي شود :
File , InputData , ProcessTrain , DesignData , Calculation , OutputData , Map , Help
در منـوي InputData کـه منـوي حـساس برنامـه اسـت ، اطلاعـات کليـدي از کـاربر گرفتـه شـده و هـر گونـه تغيير و يا حذف مقادير، تـأثير مـستقيمي بـر روي سـاير اجـزاء برنامـه خواهـد داشـت .ايـن اطلاعـات شـامل مقـادير کيفــي آب خــام ، اســتانداردهاي آب شــرب ، جمعيــت ، دوره طــرح ، ميــزان جريــان و خــواص فيزيکــي آب اســت .
در پنجره RawWaterQuality جعبه مـتن هـايي تعبيـه شـده اسـت کـه کـاربر مـي توانـد اطلاعـات مربـوط بـه کيفيت هـاي فيزيکـي ، ميکروبـي و شـيميايي آب خـام را بـه برنامـه ارائـه کنـد. تمـامي مقـادير ارائـه شـده در ايـن پنجــره قابليــت تغييــر عــددي دارنــد. در پنجــره DrinkingWaterStandards کــاربر اســتانداردهاي کيفــي آب شرب را به برنامه مي دهد. ايـن پنجـره نيـز طـوري طراحـي شـده اسـت کـه کـاربر مـي توانـد مقـادير عـددي را تغييــر دهــد. در پنجــره مربــوط بــه PlanningPeriod کــاربر ســال مبنــاء ، ســال هــدف و دوره طــرح تأسيسات تـصفيه خانـه آب را بـه برنامـه خواهـد داد. در ايـن پنجـره سـعي شـده اسـت خطاهـاي احتمـالي کـه مـي تواند توسط کـاربر اتفـاق افتـد، شناسـايي و بـا جعبـه پيغـام بـه کـاربر گوشـزد شـود. خطاهـايي نظيـر ؛ صـفر بـودن مقـادير عـددي ، کاراکترهـاي غيـر عـددي ، اعـداد بـدون منطـق نظيـر دوره طـرح ٢٠٠ سـال از جملـه ايـن مـوارد مــي باشــند. در پنجــره Population اطلاعــات جمعيتــي از کــاربر گرفتــه مــي شــود ، اطلاعــاتي نظيــر ؛ جمعيــت اوليــه ، جمعيــت در ســال هــدف و ضــريب رشــد. در ايــن پنجــره دکمــه دســتوري بنــام Calculation طراحــي
3
شده است . ايـن دکمـه زمـاني فعـال خواهـد شـد کـه کـاربر گزينـه by program را از دو گزينـه بـرآورد جمعيـت بوسيله کاربر يا برنامـه ، انتخـاب کـرده باشـد. در ايـن حالـت جمعيـت در سـال هـدف توسـط برنامـه محاسـبه مـي شود. همچنين دکمه گزينـه ديگـري نيـز بنـام by user در نظـر گرفتـه شـده اسـت تـا در صـورتيکه کـاربر فرآينـد محاســباتي ديگــري بــراي جمعيــت در ســال هــدف مــد نظــر دارد ، بتوانــد در ايــن پنجــره اعمــال نمايــد. در پنجــره FlowRate محاســبات مربــوط بــه ميــزان جريــان تــصفيه خانــه صــورت مــي گيــرد. در ايــن پنجــره اطلاعـاتي نظيـر ؛ مـصرف سـرانه ، ضـريب رشـد دبـي ، ميـزان بازگـشت آب ، ضـرايب حـداقل و حـداکثر روزانـه از کــاربر گرفتــه مــي شــود. در ايــن پنجــره کــاربر بــا زدن دکمــه Calculation مــي توانــد محاســبات مربــوط بــه تعيين ميزان جريان تـصفيه خانـه را بـا دو الگـوي حـداقل و حـداکثر و بـر اسـاس سـه واحـد انـدازه گيـري , d.m٣ mgd ,s .m٣ مـشاهده نمايـد. لازم بـه ذکـر اسـت در پنجـره هـاي مربـوط بـه بـرآورد جمعيـت و ميـزان جريـان نيز خطاهـاي احتمـالي ، پـيش بينـي شـده و در صـورت بـروز آن بـصورت جعبـه هـاي پيغـام بـه کـاربر گوشـزد مـي شــود. در پنجــره Temperature اطلاعــات مربــوط بــه خــواص فيزيکــي آب از کــاربر گرفتــه مــي شــود . درايــن پنجره يک ليست کشويي طراحـي شـده اسـت کـه عنـوان ايـن ليـست کـشويي حـداقل دمـاي آب اسـت و کـاربر بـا انتخـاب آن ، حـداقل دمـاي آب را تعيـين مـي نمايـد . بعـد از انتخـاب ، بلافاصـله برنامـه مقـادير عـددي مربـوط بـه خــواص فيزيکــي آب نظيــر ؛ ويــسکوزيته ديناميــک و ســينماتيک ، وزن مخــصوص و دانــسيته آب را در محــل هاي خاص خود ست مي کند .
در منوي ProcessTrain که خـط طراحـي را تعيـين مـي کنـد، دکمـه اي طراحـي شـده اسـت کـه بـا توجـه بـه کيفيــت آب خــام و اســتانداردهاي ارئــه شــده بــه برنامــه ، خــط طراحــي و واحــدهاي مــورد نيــاز را در قالــب يــک جعبه راهنما به کـاربر نـشان مـي دهـد و کـاربر ميتوانـد آنـرا انتخـاب نمايـد. انتخـاب واحـدها در ايـن فـرم متـأثر از نوع فيلترهـا مـي باشـد. در پنجـره ProcessTrain کـه بـه زنجيـره فرآينـد اشـاره دارد ، گزينـه هـايي نظيـر ؛ نـوع فيلترهـا ، روش متـداول تـصفيه ، پـيش تـصفيه و گزينـه هـاي انتخـابي در نظـر گرفتـه شـده اسـت . درايـن پنجـره تمــامي گزينــه هــايي کــه مفهــوم تــصفيه متــداول آبهــاي ســطحي را در بــر دارنــد در نظــر گرفتــه شــده اســت .
همچنـين دکمـه دسـتوري ديگـري بنـام Guideline طراحـي شـده تـا زمانيکـه کـاربر ايـن دکمـه را فـشار مـي دهــد، برنامــه جعبــه پيغــامي را بــا عنــوان Guideline ظــاهر نمايــد کــه بــا توجــه بــه اطلاعــات آب خــام و اسـتانداردهاي آب شــرب مناســب تــرين زنجيــره فرآينــد و واحــدهاي مناسـب تــصفيه را ارائــه کنــد. کــاربر مــي توانـد جهـت انتخـاب واحـدهاي مـورد تـصفيه از ايـن راهنمـا اسـتفاده نمايـد. انتخـاب واحـدها در ايـن پنجـره بـر اســاس نــوع فيلترهاســت . مــثلاً در هنگاميکــه فيلتراســيون مــستقيم انتخــاب مــي شــود ، گزينــه زلال ســازي غيــر فعال مي گردد. هر گونه انتخـاب و يـا عـدم انتخـاب گزينـه هـا در ايـن پنجـره تـأثير مـستقيمي بـر فعـال شـدن يـا غير فعال شدن زير منوهاي ساير منوهاي برنامه خواهد داشت .
در منـوي DesignData اطلاعـات و شـاخص هـاي طراحـي از کـاربر گرفتـه شـده تـا بـر اسـاس آن ، واحـدهاي تعيــين شــده در فــرم ProcessTrain طراحــي شــوند. در پنجــره مربــوط بــه زيــر منوهــاي DesignData کــه
4
فعال شدن آنهـا منـوط بـه انتخـاب واحـد تـصفيه در پنجـره ProcessTrain مـي باشـد دو قـسمت عمـده در نظـر گرفته شده است ؛ اولاً تمامي اطلاعـات خـام طراحـي بـراي هـر واحـد تـصفيه کـه توسـط کـاربر انتخـاب شـده اسـت
، گرفته شده و ثانيـاً تمـامي شـاخص هـاي طراحـي هـر واحـد نيـز از کـاربر خواسـته خواهـد شـد. اطلاعـات مربـوط بـه شـاخص هـا در مراحـل محاسـبه مـورد اسـتفاده برنامـه بـوده و بـا اطلاعـات بدسـت آمـده از محاسـبات طراحـي بررسـي و در صـورت عـدم انطبـاق ، جهـت تـصحيح ، آنـرا بـه کـاربر گوشـزد مـي کنـد. از سـوي ديگـر در پنجـره هــاي مربــوط بــه اطلاعــات طراحــي واحــدهاي تــصفيه ، دکمــه هــاي گزينــه اي بــر اســا س ســاختار ، عملکــرد و شکل واحدها تعبيه شـده اسـت ، بطـوري کـه کـاربر در صـورت انتخـاب يکـي از ايـن گزينـه هـا ، شـاهد غيـر فعـال شـدن بعـضي از اطلاعـات طراحـي خواهـد بـود. نظيـر ؛ دکمـه گزينـه هـاي مربـوط بـه اشـکال لختـه سـاز کـه در برنامه سه شکل در نظر گرفته شده که تنها يکي از اين اشکال انتخاب خواهد شد.
منــوي Calculation نيــز عمــل طراحــي واحــدها را انجــام مــي دهــد. در فــرم هــاي ايــن منــو بــه دکمــه هــاي دســتوري بــر مــي خــور يــم کــه ب Check پ نامگــذاري شــده اســت . در صــورت انتخــاب دکمــه توســط کــاربر، پارامترهـاي طراحـي شـده اي کـه بـا شـاخص هـاي طراحـي انطبـاق نـد اشـته باشـند شناسـايي و نـشان داده مـي شــوند، ســپس دکمــه راهنمــاي آن پــارامتر روشــن و در صــورت انتخــاب آن توســط کــاربر، روش اصــلاح مقــادير عددي آن پارامتر بـصورت يـک جعبـه راهنمـا نـشان داده مـي شـود. در صـورتيکه کليـه پارامترهـاي طراحـي شـده بـا شـاخص هـا انطبـاق داشـته باشـد، برنامـه جعبـه پيغـامي را بـا عنـوان ب کليـه پارامترهـا صـحيح اسـت پ بـه کـاربر نـشان مـي دهـد. در پنجـره هـاي مربـوط بـه منـوي Calculation دو قـسمت عمـده در نظـر گرفتـه شـده است که عبارتند از ؛
- ( پارامترهاي متغيير ) Variable Parameters
- ( پارامترهاي محاسبه شده ) Calculated Parameters
در زمانيکـه داده هــاي محاســبه شــده بــا شــاخص هــاي طراحــي مطابقــت نداشــته باشــد و بــا توجــه بــه عملکــرد دکمــه دســتوري Check ، داده مــورد نظــر بــه رنــگ زرد مــشخص مــي شــود ، در ايــن حالــت کــاربر جهــت تــصحيح ايــن پــارامتر مــي توانــد مقــادير عــددي در پارامترهــاي متغييــر را ، تغييــر دهــد تــا برنامــه مجــددًا عمــل محاسبه را انجام دهد و تـا زمانيکـه انطبـاق داده طراحـي شـده بـا شـاخص هـاي تعريـف شـده حـادث نگـردد ، ايـن عمل انجام خواهد شد.
منــوي OutputData عمــل گــزارش گيــري از واحــدهاي طراحــي شــده را انجــام مــي دهــد. در ايــن منــو؛ شــاخص هــاي طراحــي ، داده هــاي طراحــي ، پارامترهــاي محاســبه شــده در دو سيــستم انــدازه
