摘要：結合信陽市供水集團有限公司討論電子技術在數理統計中的應用。
　　關鍵詞：電子、計算機、數理統計、質控
　　一、 概述
　　電子設備、打印機、計算機和大型分析儀器工作站聯接成網絡，自動采集數據并進行數理統計和報表輸出。人工進行數據統計分析等管理工作時，難度很大。采用電子技術做成的水質綜合管理系統很好的解決了這個問題。
　　數理統計是一門研究在自然界和人類社會廣泛存在的隨機現象性的科學，隨機現象所特有的規律性稱為統計規律性。這種現象需要通過對同類現象進行大量的觀測才能發現。數理統計的目的主要在于：（1）準確地簡化和顯示數據。（2）充分利用試驗和調查所得的有用資料、數據，合理地給出所需量的最佳估計。（3）經過對所獲數據誤差的來源及其相對大小的分析，為合理的安排試驗和進一步改善同類試驗和調查，提供寶貴的經驗性資料。
　　二、 信陽市供水集團有限公司部分
　�。ㄒ唬� 數據處理的重要性和電子技術引進
　　在自來水的生產過程中和水質檢驗中，信陽供水集團有限公司堅持每日收集大量數據，并對這些數據進行觀測和分析，作為下一步工作（合理安排試驗和進一步改善同類試驗和調查提供經驗性資料）的基礎。
　　對于日益龐大的數據處理工作，單由人工來完成非常麻煩，而且延長結果報出，以容易出現差錯。為此，公司引進電子數據處理系統，以便及時準確地得出分析結果，科學有效地安排下一步工作，為全市人民吃上放心水提供保障。
　　（二） 本數據處理系統的處理范圍
　　1、網絡服務器與自來水生產設備及自控系統PLC聯接，采集生產過程中產生的數據。
　　(a)取水源頭數據，如開關機時間、每小時水壓、流量、電壓等；
　　(b)加藥間數據，如加藥時間、加藥量、電壓等；
　　(c)加氯間數據，如加氯時間、加氯量、電壓等；
　　(d)過濾系統數據，如V型濾池反沖洗時間、次數等；
　　(e)送水泵房數據，如開關水泵時間、次數、水壓、電壓、流量等。
　　2、網絡服務器與網絡打印機聯接，將數據做成報表。
　　3、網絡服務器與技術設備科電腦聯接，將報表送到技術設備科進行分析處理，并接收處理結果和調度指令。
　　4、網絡服務器與調度室聯接，發送調度指令。
　　5、網絡服務器與水質檢驗系統聯接，采集化驗結果，打印報表。
　　(a)放大器、AD轉換器、氣象色譜儀、放射性測量儀、液相色譜儀、原子吸收儀、原子熒光儀、離子計、分光光度計、濁度儀、PH計；
　　(b)細菌室工作站；
　　(c)理化室工作站；
　　(d)質控室工作站；
　　(e)站長工作站。
　�。ㄈ�）電子計算機在數理統計及質控中的應用
　　1、電子計算機與儀器的聯接
　�。�1）總體規劃
　�。╝）局域網絡系統
　　以WindowsNT作為網絡運行環境，網絡拓撲結構為使用集線器的星形結構，各工作站通過網絡試配器與網絡相聯，采用一般微機作為文件服務器。
　�。╞）綜合管理系統
　　本系統對化驗項目數據的管理符合化驗室目前日常工作的要求。對所有的化驗項目具有人工錄入、修改、貯存、輸出、綜合報表的整理打印及有關數據的統計分析和查詢功能，并具有收集從指定的分析儀器輸送來的數據的功能，功能符合用戶提出的系統要求。
　�。╟）分析儀器聯網
　　利用現有分析儀器的通用計算機，配用網絡接口卡作為網絡工作站與局域網實現物理連接。
　　對已有利用通用計算機進行數據處理的分析儀器，在不改變原有功能的基礎上，選用適當方法，將測定結果送入綜合管理系統；對國產的分析儀器進行微機化改造，建立通用的數據處理工作站，實現對分析測試數據的自動采集、處理并將測定結果送入綜合管理系統。
　�。�2）軟件設計
　　本系統軟件設計共包括兩大部分：一是將分析儀器的測定結果轉換為本系統可接受的數據類型的數據轉換處理軟件（簡稱數據接收軟件）；二是水質檢測數據管理自動化軟件（簡稱綜合管理軟件）
　�。╝）綜合管理軟件
　　綜合管理軟件的設計具有數據錄入、檢索查詢、報表打印、參數修改及水樣管理等模塊。使用VisualFoxPro6.0語言編程，在Windows9x、Windowsme、Windows2000、WindowsNT等操作系統下運行，并可進行檢測數據的自動收集、整理及具有數據庫的自我維護等功能。
　　（b）數據錄入包括儀器分析工件站檢測結果數據的自動收集/人工錄入和其它自動化或化學分析結果的人工錄入。
　�。╟）報表打印包括打印原始記錄和打印結果報告。
　　（d）數據查詢可實現按地點或項目的查詢及分析。即根據某一地點，查詢給定時間內的某一項或全部項目的分析結果，或根據某一項目，查詢給定時間內的某一地點或全部地點的分析結果；顯示及打印相應的變化曲線圖。
　　（e）數據接收軟件
　�。╢）對本身已有微機工作站的分析儀器，使用VisualFoxPro、VisualBasic等語言將分析測定結果進行改造，使其適合本系統使用，加入計算機網絡。
　�。╣）對國產分析儀器進行微機改造的工作站，分析操作過程實現屏幕漢字提示、數據處理具有自動繪制曲線、自動判別及剔除粗差點的功能�？勺詣佑嬎銣y定結果并將有關數據送入綜合管理系統。
　　為此，將國產分光光度計等分析儀器進行微機化改造，設立數據處理工作站，使其適合本系統使用，加入計算機網絡。
　　
　　2、電子計算機進行數理統計及質控
　　(1)多次測定值統計處理
　　用于計算多次測定值的平均值、極值、標準偏差和相對標準偏差，是判斷測量精密度好壞的重要指標。
　　輸入對某一項目的測定次數和各次測定結果，系統自動算出上述各項參數，可隨時將統計結果打印、儲存和讀取。
　　(2)測量的準確度評估
　　準確度、精密度和檢出限是評價一個測量方法和一個測量結果的重要指標。準確度是表明測量值與真值的接近程度，越接近表明準確度越高。它用來衡量檢測結果的可靠性，因此準確度是系統誤差和隨機誤差的綜合反映。
　　而本程序是通過標準物質評估法或回收率評估法來評估測定結果的準確度（置信度為95％），輸入測定的結果和規定的控制標準（如：標準物質的保證值和不確定度），系統即判斷出測定的結果是否合格。
　　(3)粗差值判斷及剔除
　　異常值是指樣本中的個別值，其數值明顯偏離它（或它們）所在樣本的其余觀測值。異常值可能僅僅是數據中固有的隨機誤差的極端表現，也可能是偶然偏離所規定的試驗方法的后果，或是在計算或記錄這個數據時出現的失誤。因此本程序采用荻克松（DIXON）或格魯布斯準則來判斷異常值是粗差值或是偏離值，若是粗差值應該剔除，若是偏離值則查明原因后決定取舍（測定次數必須不少于二次）
　　輸入多次測定的結果，系統即自動判斷測量的最大值或最小值是否應剔出，同時可以用另一種方法繼續判斷，當某一數值接近臨界值時，系統會提醒使用者是否剔除。
　　(4)質控圖及其分析
　　質量控制圖是一種直觀、有效的質量控制手段，可以連續觀察分析質量的變化情況，及早發現質量的變化趨勢，以采取必要的措施，盡量避免數據出現失控。
　　本程序采用了常用的平均值-減差控制圖和回收率控制圖進行質量控，輸入測定次數和各次的測定結果，系統能自動判斷質控圖是否合格并繪出質控圖，可以對新加入的質控點進行分析、判斷并可以重新制作質控圖，質控圖及結果可以儲存、打印和讀取。
　　(5)線性回歸分析
　　本程序可求〔Xi,Yi〕(i=1,2,3……n)的線性回歸方程Y=a+bX及繪制相應曲線，并可自動刪除粗差點，還具有Xi,Yi數據作對數變換、指數交換（即將非線性變換為線性）的功能。
　　本程序具有判斷是否合格、判斷兩條曲線之間有無顯著性差異和對兩條曲線進行自動擬合的功能。
　　(6)統計推斷和統計假設檢驗
　　統計推斷是從一個樣本或一系列樣本所得到的統計量去推斷總體的結果，統計推斷包括假設檢驗和參數估計兩個內容。用統計的方法判斷由試驗誤差或真正的差異造成差別的可能性有多大，這種統計方法叫做假設檢驗。本程序可對樣本進行總體正態分布性檢驗及畫出其頻數分布圖，還可以進行各種假設檢驗，主要包括：(a)頻數分布圖;(b)T-檢驗法;(c)F-檢驗法;(d)X2-檢驗法;(e)秩和檢驗法;(f)多個總體的方差檢驗。
　　(7)統計圖形的繪制
　　調查或試驗資料經整理、加工、計算后，用一定的表格形式表達出來就成為統計表，利用各種圖形把統計資料的內容陳列出來就成為統計圖，它具有明顯的直觀性，是分析研究資料的一種重要手段。本程序可以繪制散點圖、條形圖、扇形圖和折線圖。
　　(8)非線性擬合與插值
　　本程序可求〔Xi,Yi〕(i=1,2,3……n)的最小二乘二次或三次多相式擬合及繪制相應的擬合曲線，還具有對Xi,Yi數據求三次自然樣條插值或一元三節點插值的功能。
　　(9)正交試驗及結果分析
　　本程序提供二至四因素三水平九次試驗的正交設計〔L9(3,4)〕及其結果分析，對于因素數多于四或水平數大于三的情況，可分批試驗。
　　
　　三、 綜上所述，先進的電子技術應用于數理統計和質控中，不僅可以替代大量人工的采集觀測數據工作，并且比人工工作更加快速、精確、合理。把有限的技術工作人員從數據收集工作中解放出來，讓他們全心投入到分析處理和實驗研究工作中來，好鋼用在刀刃上，既減輕技術工作人員的負擔又提高了工作效率。
　　參考文獻《水質分析理論及技能》國家城市供水水質監測網鄭州監測站主編朱培珊