基于UML的城市污水处理系统建模

的3D通讯接口观察实际处理效果或者通过趋势曲线观察，并可通过操作阀门开度及回流比，实时调整控制出水各组分浓度。

由于采用了OO方法建立的污水仿真系统，其基本组成的元素为对象，而对象又是类的实例，所以采用静态视图描述类、对象和它们之间的关系。类是任何面向对象系统中最重要的构造块，也是一种重要的分类器，用来描述结构和行为特性的机制，包括类、接口、数据类型、信号、组件、节点、用例和子系统。类图是描述类、接口、协作以及它们之间关系的图，用来显示系统中各个类的静态结构。类图包含7个元素：类、接口、协作、依赖关系、泛化关系、实现关系以及关联关系。根据系统用例的功能研究分析，建立污水仿真系统主要类图如图3所示。

（1）污水处理系统主程序类：这是污水仿真系统的主界面类，每次运行仅有一个主程序类，它是其他类的关联桥梁，依赖其他类暴露的接口进行数据传递、控制操作、数据显示。它是整个仿真软件的人机交互操作平台，从封装性角度考虑，其自身不具有数据处理功能；（2）用户类：用于存储用户名和用户密码，可扩展为链接底层数据库，管理员可设置对应操作权限及用户账户管理；（3）系统控制类：每当用户进行控制操作，如增大空气流量、增加或减小进水量、改变回流比时，该类通过暴露在主程序类的数据接口，获取阀门开度量或控制参数，处理后传递给仿真引擎进行数学迭代运算；（4）污水处理仿真引擎类：根据污水处理的数学模型，确定仿真系统采用国际水协发布的活性污泥ASM1数学模型，接收从主程序界面和控制类传来的组分数据、控制参数，内部进行迭代运算，实时通过数据接口外传各控制点数据。

3城市污水处理的实现

参照北京市某大型污水处理厂的实际处理过程，仿真软件中数学模型采用活性污泥法。通过对溶解氧、污染物基质和异养菌生长三者关系分析，采用白箱建模的方法，从基本动力学方程出发进行了仿真研究，并对这一生化曝气过程进行了建模，利用UML建模工具Rational Rose根据系统类图自动翻译的系统框架代码及可执行程序，完成代码的编写，最终实现污水处理的系统功能。

以上利用UML对城市污水处理仿真系统进行了建模分析。实践证明，UML在面向对象建模过程中效果显著，它是一种优秀的建模语言，适用于软件开发过程的各个阶段。它能准确反映出污水处理仿真系统的功能需求，为建模人员搭建了一个清晰的建模平台框架。整个仿真建模研究具有高度的透明性，其结果具有很高的可信度。无论用于理论上的污水建模研究，还是提供一个优良的被控对象，基于UML开发出的污水仿真产品无疑是让人放心的，也为今后污水仿真产品的研究提供了一个良好的思路。