水质在线监测系统工程

水质在线监测系统工程（精选8篇）

水质在线监测系统工程 篇1

在线水质安全预警系统:在线水质毒性监测

环境污染已经成为我国目前所面临的重大问题之一,甚至对人民群众的生活饮用水带来了很大的`威胁,及时有效地发现有毒污染物的泄漏或排放有着十分重要的意义.生物毒性的分析方法包括发光细菌法、水蚤法、贻贝法、水藻法和微生物法等,微生物法更适合于实时在线的毒性监测.STIPTOX系列在线水质预警仪是通过连续监测生物反应器中的微生物的呼吸状态来监测水体水质突发变化的.

作 者：朱勇 谭海玲 王璇 祖士明 作者单位：上海恩德斯豪斯自动化设备有限公司,上海,41刊 名：中国仪器仪表英文刊名：CHINA INSTRUMENTATION年，卷(期)：“”(6)分类号：X7关键词：污染 泄漏 毒性监测 STIPTOX 微生物

水质在线监测系统工程 篇2

目前,我国正在进行环境技术管理体系建设,其中重要的一项就是完善环境的技术评估规程、方法和手段[3]。而水污染防治技术验证评估移动工作站是进行环境技术现场验证测试、实现环境技术评估的重要工具和手段[4]。为了实现水质的在线自动监测和环境技术管理工艺全过程的多点连续水质指标测试,笔者基于PLC,设计了集自动采样、在线水质自动监测与数据处理为一体的在线水质监测系统,并安装于验证评估移动工作站内,以实现环境技术的现场验证和测试评估。

1 在线水质监测系统

验证评估移动工作站针对工业废水和城市生活污水生物处理技术应用现场进行验证测试评估。由于工业废水具有水质参数范围大、含油且含高浓度难降解有机物的特点,依据设计的指标体系[5]、生物处理技术的特征和现有在线监测技术的现状,笔者选择CODCr、氨氮、总磷/总氮和5个参数( 温度、p H值、溶解氧( DO) 、电导率和浊度) 作为在线监测指标。

1. 1 组成

基于PLC的在线水质监测系统采用二级分布式计算机控制系统,对污水处理在线监测进行集中管理和分散控制[6],由采样单元、分析和预处理单元、配水单元、清洗单元、数据采集与PLC控制单元组成。采样单元包括采水装置( 水泵) 、输送管道、供电及安装结构等; 分析和预处理单元包括在线水质分析仪、逆水流过滤器、滤网、位移传感器、电动球阀、集水稀释水箱等设备及其安装结构组件; 配水单元包括溢流瓶、测量池、取样泵及电磁阀等设备; 清洗单元包括清洗水箱、冲洗水泵、电磁阀和安装结构组件; 数据采集与PLC控制单元主要由工控机、PLC、传感器、执行器件、线路保护器和基站的相关软件组成。系统各仪器设备的安装布置如图1 所示。

1. 2 工作原理

基于PLC的在线水质自动监测系统的工作原理如图2 所示。采样单元将被测水由工艺现场泵送入集水箱,经配水单元进入预处理单元对水样处理后,进入各水质分析仪的测量池( 或溢流瓶) ,分析单元将分配来的水样按国标进行化学分析,将分析结果通过RS485 传输给数据采集单元进行处理保存。控制单元由PLC和工控机进行控制,并通过清洗单元对预处理和配水单元进行清洗反冲,保证预处理单元和配水单元的长期稳定运行,降低水样的失真率。

1. 3 采样单元

采样单元是后续分析测试系统温度运行的保障和基础。实际废水类型多样且成分复杂,移动工作站在采样过程中通常需要进行长距离输送,且要进行多点采样,这对输送管道和采样水泵的要求都比较高。选择合适的泵型以及合理的管路设计,以实现废水长距离( 300 ~ 500m) 输送,对采样单元的设计成功至关重要。通过实验对不同的采样方式进行了对比。为获得方便简洁的采样单元,设计了两种取样单元方案: 一是采用一台自吸泵,通过4 个阀门与4 条进水管路相连,构成可连续对4 点采样的单元; 二是采用4 台采样水泵分别与4 条进水管路相连,组成可对4 点连续采样的单元。

通过对比发现,方案一相对简单易行,但当采样距离大于50m时,由于管路密封及摩擦力等原因,使得自吸泵吸取到水样的时间增长( 约10min) ,且吸取到的水样量少,内部泡沫较多,影响了水样的预处理和水质指标的监测,因此该方案不适合水样的长距离输送; 方案二需要的采样水泵较多,且需分别设置电源线路和输送管路,但采样距离受限较小( 200m以上) ,采样时间较快,废水长期在管道中运行,不易产生如淤泥淤积及沉淀物结晶等堵塞问题,因此最终选择方案二设计在线水质监测系统的采样单元。

1. 4 分析单元

1. 4. 1 在线仪器选择

为了保证验证测试数据的准确性,在线监测指标中的CODCr、氨氮、总磷/总氮采用国家标准分析方法。将原在线分析仪器与自控和预处理系统进行有效集成,组成了可准确、高效进行在线分析的在线监测系统。为了更好地达到验证评估移动工作站在线监测系统的要求,对不同品牌的在线监测仪器进行了实地考察,对正在使用中的不同厂家的在线仪器做了对比,考虑到移动工作站的实际情况,最终选择了美国HACH公司生产的CODCr在线分析仪( CODmax型)[5]、氨氮在线分析仪( Amtax compact型) 、总磷/总氮在线分析仪( NPW150 型) 和5 参数分析仪( SC1000) ( p H电极PD1RI、温度可由p H探头内置温度传感器进行测量、DO电极5790000、电导率探头D3725E2T、浊度探头LXV423. 99. 10000) 。

1. 4. 2 预处理

实际测试过程中,由于废水中含有大量活性污泥、油类及其他悬浮物等,如不进行预处理,将严重影响在线仪器的测试,甚至造成仪器的损坏,同时也影响水质成分的分析。因此在进行废水水质分析前,需对废水进行合理的预处理[5]。通过反复对比现有的预处理系统,考察各种预处理设备的优、缺点,在原有设备的基础上,通过改造设计了能为验证评估移动工作站在线监测分析仪器提供满足要求水样的预处理系统,具体如下:

a. 氨氮在线监测仪水样预处理装置。由于氨氮在线监测仪采用纳氏比色法进行分析测试,在样品分析前,需对水样中的悬浮物进行有效过滤,因此在设计中不仅采用了可去除水样中泥沙等大颗粒物质的逆水流过滤器,同时也采用了精密过滤器( 可根据废水水质特点更换不同目数的滤网) 。

b. CODCr在线监测仪水样预处理装置。由于水样中的悬浮物是CODCr的重要组成部分,因此在进行水样预处理时,该部分不能被去除。然而在实验室分析CODCr时一般需将水样静置一段时间,以去除水样中的大块不均匀物质及泥沙等。基于此,在设计CODCr在线监测仪水样预处理装置时,采用了Y型过滤器替代氨氮在线监测仪水样预处理装置中的精密过滤器,这不仅可以有效过滤大块不均匀物质,而且不易堵塞。

c. 总磷/ 总氮在线监测仪水样预处理装置。在进行总磷/总氮分析测试时,需对水样进行充分搅拌以保证水样的均匀性。在该预处理装置中设计的逆水流过滤器虽可去除较大的颗粒物和泥沙,但对大块不均匀且密度较低的物质( 如活性污泥及絮凝物等) 难以去除。基于总磷/总氮国标分析法原理,在水样经过逆水流过滤器后,设计有膜过滤器,既保证不堵塞分析仪的管路,同时也保证了水样的均一性。

1. 5 PLC控制单元

根据集中操作管理、分散控制的设计思想,将自控系统按分布式结构分为3 层: 中央控制层( 操作站/上位机) 、现场控制层( PLC /下位机) 和现场设备层[7]。现场控制层负责现场仪表的数据采集和现场设备的监控。主要包括研华工控机及数据采集卡等,采用西门子PLC( CPU S7-224CN,控制模块为EM-223CN和EM-231CN) 和RS-485 通信方式。PLC通过以太网与上位机连接,通过Profibus总线与各执行设备互连[8,9]。

按照水污染防治生物处理技术验证评估指标体系和方法的要求[4],针对污水生物处理技术工艺现场的各流程段分别设置取样点并放置取样泵。PLC按照验证评估方法控制工艺现场不同工艺段取样泵的启/停,取样泵依次输送多点水样至在线水质分析仪,在线水质分析仪通过对水样检测分析得出CODCr、氨氮、总磷及总氮等实时数据。工作流程如图3 所示,采集在线水质分析仪得出的水样数据并传输到工控机,由工控机传输至数据存储器的数据库中,完成数据信息的采集工作。数据分析处理装置的后台服务器是SQLServer数据库,接收到数据信息后,根据管理监控单元的指令对其进行分析和计算; 管理者可以在计算机上查阅并分析相关数据。按照指标体系的要求,数据分析处理装置对采集到的水质参数加以处理,得出污水生物处理技术工艺的各项分析评价指标,如不同流量下的水质处理结果对比,不同取样点的同一水质参数变化趋势,同一取样点的不同水质参数显示,以及某一工艺段不同水质参数相对前一个工艺段的处理率等,从而客观地验证评估生物处理技术。

监控画面采用DL Composer编程实现,可以与PLC通信,实现现场设备的自动/手动转换、启/停和设备故障报警。系统设有丰富友好的图形监视界面,主要工艺流程画面以组态模拟显示,提供了简洁实用的中文信息处理,方便值班人员实时监控操作。在满足工艺设备运行的前提下,尽量简化设计并保证了系统的可操作性。

2 运行结果分析

应用笔者设计的在线水质监测系统进行两项环境保护技术的现场验证测试,原水采用城市生活污水,选取原水、中间工艺段1、中间工艺段2和出水4 个取样点进行自动采样分析测试。根据在线水质监测仪器的运行周期,确定每6h为一个周期,每天进行4 次连续监测,在每个周期内完成4 个取样点的水样分析。

经过为期6 个月的验证测试,除去设备故障或客观因素导致没有足够的水样供仪器分析外,共获得测试数据3 780 个,其中384 个数据经过与专业测试公司进行平行样本测试对比,水质指标平均误差率约 ± 10% 。同时。将实验室监测与在线仪器监测到的数据进行比较,数据虽然存在差异,但是监测结果能够保持一定的相关性,而且部分误差基本上能够控制在 ± 10% 以内,这说明使用在线监测仪器对废水水质进行监测,其结果可以很好地反映废水的真实情况[10]。以原水COD的人工测试与在线监测数据对比为例,误差范围在 ± 12% ,结果如图4 所示,经数据处理后的分析结果满足验证评估要求。

3 结束语

水质在线监测系统工程 篇3

摘 要：随着水污染问题的不断严重化，人们对水资源的保护意识逐渐提高。在水质中，总磷总氮是其重要的检测内容，为了有效的提高水质监测质量，逐渐研究出水质总磷总氮在线自动监测技术。该项技术在设计运行的过程中，还有待提高。通过对其进行优化，文章通过研究基于紫外催化——过硫酸钾化分光光度法的在线监测技术，并设计出紫外线加强氧化——消解反应器以及通道自动校准与自动进样集成控制系统，从而可以在低温度下以及常压条件下快速监测水质总磷总氮含量，其具有较好的发展前景。

关键词：水质；总磷；总氮；在线自动监测技术

中图分类号：X853 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0025-01

随着水污染以及水环境的日益恶化，通过对其进行研究，以便对水质与废水进行在线自动监测，尤其是针对水质中总磷总氮指标进行监测，从而有效的控制水污染。根据我国水环境质量标准以及污水排放标准进行分析，传统的总磷总氮监测技术通常是采用手工采样以及实验室人工检测的方法，不仅周期长且工作复杂，无法达到理想的监测效果。因此，在本文中主要研究水质总磷总氮在线自动监测技术，以便快速监测水质总磷总氮指标，提高监测质量与水平。

1 水质总磷总氮在线自动监测技术的实验分析

1.1 水质总磷总氮在线自动监测技术实验的仪器与试剂

在实验仪器方面，需要使用的仪器设备包括：总磷总氮在线监测仪器、分析电子天平、电热恒温水浴锅、不锈钢手提式压力蒸汽灭菌锅、自动双重纯水蒸馏器等。在使用试剂方面主要包括：15 mg/ml过硫酸钾溶液、15 mg/ml氢氧化钠溶液、24 mg/ml抗坏血酸溶液、500 mg/l磷标准溶液与氮标准溶液、硫酸溶液、酒石酸锑钾、盐酸溶液等。另外，无氨水的提取主要是从1 000 ml蒸馏水中加入0.1 ml的硫酸，在全玻璃蒸馏器中除去前50 ml的流出液，并将流出液收集在玻璃瓶中密封保存。而钼酸盐溶液的制备主要是将12 g的钼酸铵溶于700 ml水中，将0.48 g的酒石酸锑钾溶于100 ml水中，搅拌均匀后倒入160 ml的浓硫酸，并混合均匀，这种溶液可以稳定2个月左右的时间[1]。

1.2 水质总磷总氮在线自动监测技术实验方法

首先，总氮分析方法。其主要分为在线监测方法与国标方法，在线监测方法中，主要是在水中加入氢氧化钠与过硫酸钾溶液，通过85 ℃的紫外线照射，将其分解为硝酸根离子。将被消解的水样本冷却到一定的温度后，选取一部分为试样，加入氯化氢将其调节至pH2～3，之后在220 nm波长的位置测量吸光度参数，并计算出水中总氮的浓度值。这种方法可以在常压以及低温条件下使用。另外，国标方法主要是在60 ℃以上的水溶液中，将过硫酸钾溶液分解成硫酸氢钾与原子态氧，将硫酸氢钾离解成氢离子，通过氢氧化钠的碱性介质分解完成。其中的原子态氧可以在高温下将水样本中的氮化合物转化为硝酸盐，同时，将此过程中的有机物进行氧化分解。并且使用紫外线分光光度法在200 nm与275 nm波长位置测量吸光度的参数，其两者之差就是校正吸光度值，该方法检出限为0.05 mg/L[2]。

2 水质总磷总氮在线自动监测技术的测试方法

2.1 线性范围

为了更加准确的检测出地表水与废水浓度以及变化情况，需要对在线监测技术的检测线性范围进行研制，可以将其分为低浓度档与高浓度档。总磷的监测线性范围中低浓度档为0～2.0 mg/L，高浓度档为0～20.0 mg/L。总氮的监测线性范围中低浓度档为0～5.0 mg/L，高浓度档为0～50.0 mg/L。±3%FS/d为零点漂移，±3%FS为量程漂移[3]。

2.2 灵敏度与校准曲线分析

总磷在线监测技术中，校准曲线以及线性回归分析为上述两档，其低、高量程档校准曲线中分别设置了5各不同的浓度水平标准溶液，在低量程档中，其浓度参数，如图1所示。高量程档浓度参数，如图2所示。

另外，在总氮在线监测方法中，其校准曲线与线性回归分为0～5 mg/L、0～50.0 mg/L两档。其低、高量程档校准曲线中分别设置了5档各不同的浓度水平标准溶液，在低量程档中，其浓度参数，如图3所示。高量程档浓度参数，如图4所示。

各种不同的浓度水平标准样品均通过6～7次的检测，之后采用最小二乘法对其进行线性回归分析，并且需要建立样本的浓度——吸光度校准曲线。通过上图分析，总磷与总氮的浓度曲线均具有明显的线性关系，相关线性系数均超过0.99，符合在线自动监测技术的需求。另外，在低档浓度中总磷与总氮的测量灵敏度高于高档浓度。

2.3 准确度与精密度分析

为了有效的减少在线监测技术测量的误差，需设计专门的精密度与准确度实验对其进行验证分析，总磷根据低、高档次配置两种不同的标准溶液进行检测，其中a标准溶液为1.20 mg/L；b标准溶液为12.0 mg/L。总氮也分为c标准溶液3.0 mg/L；d标准溶液25.0 mg/L。通过反复检测10次以上，分析其结果数据。其中，低浓度与高浓度档范围均具有较好的精密度与准确度，尤其是在低浓度档中，具有更高的精密度与准确度。其中总磷监测的精密度与准确度比较理想，总氮监测的精密度与准确度相对较差[4]。

2.4 在线监测技术与国标方法比较分析

通过实验研究表明，在线自动监测技术与国标方法比较，前者具有不可比拟的优势。首先，在线自动监测技术主要在国标方法的基础上对其进行优化与改进，有效的降低了温度与压力条件，其检测时间较短。其次，在线自动监测技术的测量范围更大。其主要采用的是可选择的分档方法，测量对象不仅包括低污染浓度的地表水，还包括高浓度的污水与废水。另外，其整体系统符合工业自动化的需求。该项监测技术主要采用的是PLC研发自动控制系统，充分运用PLC的性能与优势，在水质总磷总氮测量中实现了自动采样、监测与数据自动收集的工序。

3 结 语

通过对传统的水质总磷总氮监测技术进行优化与改进，可以有效的实现水质总磷总氮在线自动监测，其符合国家标准水平，具有缩短监测时间，在低温以及常压状态下能够进行检测的优势，在实际运行过程中，可以极大地提高水质总磷总氮监测水平与质量。

参考文献：

[1] 齐文启，陈光.总氮、总磷监测中存在的有关问题[J].中国环境监测，2009，（2）.

[2] 孙宗光.总氮、总磷自动监测仪的进展[J].现代科学仪器，2010，（5）.

[3] 程丽巍，许海，陈铭达，等.水体富营养化成因及其防治措施研究进展[J].环境保护科学，2012，（1）.

水质在线监测系统工程 篇4

水是人类生存的基本条件，饮用水和空气一样是生命须臾不可或缺的。饮用水安全关系到广大人民群众的身体健康和生命安全，关系到全面建设小康社会目标的实现，关系到加快构建社会主义和谐社会的进程，关系到社会稳定和国家长治久安。做好饮用水安全保障工作，是维护广大人民群众根本利益和落实科学发展观的重要内容。党和国家领导人高度重视饮用水安全问题，并多次指示保障饮用水安全。饮用水安全问题直接关系到广大人民群众身体健康，保障饮用水安全，是维护公众健康的重要基础，是基本民生问题。

针对水源污染及饮用水水质安全，发达国家自上世纪 70 年代开始已给予高度重视，并有针对性的提出解决方案。主要从水源保护和新技术研发等方面着手开展大量工作，许多国家针对饮用水水质问题积极开展研究，在推动供水技术的进步方面取得很大的成绩。与此同时，对水质监测，特别是水源水质的监测越来越受到重视，传统的环境水质监测工作主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主。虽然在实验室中分析手段完备，但实验室监测存在监测频次低、采样误差大、监测数据分散、不能及时反映污染变化状况等缺陷，难以满足政府和企业进行有效水环境管理的需求。从国外水质监测的发展趋势和国际先进经验看，水质的在线自动监测已经成为有关部门及时获得连续性水质监测数据的有效技术手段。只需经过几分钟的检测及数据采集，水质信息就可发送到调度、检测中心的服务器中。一旦观察到有某种污染物的浓度发生异变，水质管理部门就可以立刻采取相应的措施，取样具体分析，及时分析数据，提出处理建议。可见，水质在线分析系统最大的优势便在于可快速而准确地获得水质监测数据。自动水质监测系统的应用，有助于相关部门建立大范围的监测网络收集监测数据，以确定目标区域的污染状况和发展趋势。目前随着监测技术和仪器仪表工业的发展，水质监测工作更开始向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展。

一、屯昌县饮用水水源地基本情况

屯昌县目前经海南省人民政府同意划定的地表水饮用水水源地保护区为3个，分别是：1.良坡水库水源地；2.枫木镇雷公滩水库水源地； 3.南坤镇高山二水库水源地；从县环境监测站近几年的监测数据可知水质基本保持在Ⅱ类至Ⅲ类水之间。目前没有一个水源地安装水质远程在线监测系统。

二、工程建设的必要性

饮用水水质要求越来越严格，因此原水水质的监测十分重要。需及时发现原水水质波动变化，并将检测结果反馈至水厂，为水处理工艺的调整及时作出预警。目前，水厂水质检测方法为传统人工检测，检测项目为浊度、pH、耗氧量、氯化物、氨氮、碱度，检测周期为 2 小时一次，就目前运行情况分析，人工检测数据滞后性强，数据在分析、统计等方面误差大，且随着人员老化、退休等原因致使目前在岗的人员劳动强度大。作为城市供水源头，原水水质情况十分重要，它直接影响净水厂的处理效果，时刻关系着居民生活和生产。

分析目前运行状况，主要存在以下问题：（1）水质检测数据滞后，由于检测周期长、工作人员不足、检测步骤繁琐，使得需要较长时间才可以得到最终水质数据，因此，当有外源污染物侵入水体时，不能及时发现，水质安全存在隐患。

（2）检测结果误差大，使用传统人工检测水质，难以保证工作人员在检测读数、滴定方法等方面的一致性，检测结果与真值之间往往存在一定误差。

（3）由于目前仍使用纸质原始记录，当需要查找某些特定数据时，较为复杂。在管理方面，目前检测数据在统计、汇总、分析方面等仍存在缺陷。

由于目前实际运行条件的制约，无法满足国家对水质监测快速、及时及可持续性的要求，因此需要在各库区建造水质在线监测站房，其目的在于：

（1）保证水质检测数据的及时。将水质情况及时、准确的反馈到个净水厂，对水处理工艺的调整具有重要的意义。

（2）提高检测数据的规范性，使用自动化仪器仪表对水质进行检测，可避免传统人工检测中难以克服的误差，提高检测数据的准确性与精度。

（3）该系统可自动收集检测数据，并将其按项目、日期等自动进行分类并生成对应的电子表格，大大降低了人工劳动强度，是检测结果易于保存和查找，提高工作效率。

三、项目建设的可行性

良坡水库是屯昌县县城重要的水源地，承担着为全县输送原水的任务。目前，水源厂水质检测方法为传统人工检测，检测项目少、周期长，并存在着检测数据滞后，数据分析、统计误差大等问题。随着国家对饮用水水质标准的提高，人工检测模式已难以满足安全供水的需求。因此迫切需要在该地建立一套水质在线监测系统。

本工程依据水源水水质特征，建立一套用于原水的自动在线监测的系统，可连续或间歇地对系统中水质实现多种参数的在线监测，为水质监测提供完整的监测方案；可及时地为水厂水处理系统提供水质状况，有效地保证水处理系统的正常运行；并且该系统配合自动化升级改造同时进行，当水质出现异常时，可实现远程报警，通知调度值班人员，满足企业生产高效、低耗、现场无人值守等要求。

传统的环境水质监测工作主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主。虽然在实验室中分析手段完备，但实验室监测存在监测频次低、采样误差大、监测数据分散、不能及时反映污染变化状况等缺陷，难以满足政府和企业进行有效水环境管理的需求。从国外环保监测的发展趋势和国际先进经验看，水质的在线自动监测已经成为有关部门及时获得连续性的监测数据的有效手段。只需经过几分钟的数据采集，水源地的水质信息就可发送到中央控制中心的服务器中。一旦观察 到有某种污染物的浓度发生异变，水质管理部门就可以立刻采取相应的措施，取样具体分析。可见，水质在线分析系统最大的优势便在于可快速而准确地获得水质监测数据。自动水质监测系统的应用，有助于水质管理部门建立监测网络收集监测数据，以确定目标区域的污染状况和发展趋势。随着监测技术和仪器仪表工业的发展，环境水质监测工作更开始向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展。

水质在线监测是一套用于水源水质的在线自动监测系统，该系统包括监测系统、采水系统、配水系统、仪器仪表系统、超净水系统、变配电系统、采暖系统、上下水系统、自动控制系统、数据采集处理及数据传输系统等，并通过集成使各个子系统工程成为一个有机的整体，全面、实时的对水源水质进行动态监测。整个工程预算约为 430 万人民币。

所以，建设水源水质的在线自动监测系统是非常必要，而且是十分紧迫。

四、建议

水质在线监测系统工程 篇5

徐永兵，孙水英,袁 东

（山东省水利勘测设计院，济南，250013）

摘要：南水北调东线工程是一项旨在缓解山东、天津等北方省市水资源短缺的国家战略性调水工程，调水水质影响着整个工程的成败。本文就水质智能监测分析系统的设计进行了分析与研究，提出在已建项目的基础上，充分利用先进的物联网技术、大数据技术、WebGIS技术，建立一个高起点、见效快、实用性强、创新型的专业水质监测分析系统，能够提升水质监测管理级别，深化水质监测管理；能够对水质监测数据进行快速、综合分析，充分挖掘水质监测数据价值，优化水质分析评价，并能够借助移动终端、微信公众平台等新型介质通过地图、图表等多种形式展示数据成果；通过深入对比分析不同监测指标的变化情况，分析水质变化的原因，实现辅助决策支持。

关键词： 南水北调；东线工程；水质监测；智能化；辅助决策

0.引言

南水北调东线工程是一项旨在缓解山东、天津等北方省市水资源短缺的国家战略性调水工程[1]。2016年3月1日实现对威海市首次供水，标志着南水北调东线一期工程规划供水目标全部实现。调水水质关系到整个调水工程的成败，山东段已对输水沿线渠道、河道、湖泊、各支流汇入输水河道的水质进行监测[2]。为了充分挖掘发挥水质监测数据的价值，实现安全调水的辅助决策功能，就需要在对各监测断面水质监测数据智能分析的基础上，开展水质智能监测分析系统的建设。

1.建设现状与需求分析

1.1.建设现状

东线山东段现有2个移动监测实验室和1个固定监测实验室，并已实现对关键断面的水质自动监测，现有二级坝、南四湖出口、东平湖入口、东平湖北出口、东平湖穿黄工程出口、鲁北段聊城与德州交界处、济南以东段与引黄济青交界处等7处水质自动监测站。水质监测主要指标包括：常规五参数（水温、酸碱度、电导率、浊度、溶解氧）、高锰酸盐、氨氮、总磷、总氮、叶绿素等[3]。1.2.系统功能需求

（1）对水质监测数据的综合对比与分析

通过对水质监测实时数据和历史数据进行综合对比与统计分析，找出水质变化的原因，掌握水质变化的规律。

（2）实现安全调水的辅助决策功能

在突发水体污染事件时，分析出污染源的大体位置和污染成分，预测下游测水质指标

范围，自动生成污染水体的解决方案。

（3）水质监测分析数据展示

通过移动终端查看水质监测分析数据，查看地图、图表等多样化水质监测数据趋势展示，同时能够建立互动性信息平台，实现信息的交流和共享。

2.系统设计原则

（1）实用性原则

必须坚持快见效，见实效，以管理、业务、服务需求为出发点和原动力，紧密结合项目实际情况进行设计开发，确保系统实用、高效和方便，贯彻面向最终用户的原则，建立友好的用户界面，使用户操作简单直观，易于学习掌握。

（2）先进性原则

采用符合当今潮流和发展趋势的主流技术，被公众认可的优质开发和应用平台，采用先进成熟的软件架构、设计理念和开发手段，选用技术先进、成熟稳定的基础支撑软件，充分预见未来技术发展趋势，保证系统在不替换现有设备、不损失前期投资的情况下能方便地升级和扩容。

（3）开放性原则

尽可能地利用已有的设备、软件及信息资源，对于未来可能增添的新的子系统、新的数据库、新的功能、新的用户都要留有接口，系统可以随形势的发展而不断成长扩大。

3.建设的目标与任务

3.1.建设目标

水质监测智能监测分析系统基于指标和元数据体系，整合重构各类水质监测相关数据资源，形成水质数据资源体系，实现水质监测一张图、水质综合分析、移动综合展示和微信公众平台四大应用，实现南水北调东线一期工程山东段水质监测数据的资源化、价值化和智慧化，充分挖掘水质监测数据价值，深化水质监测管理，实现辅助决策支持。3.2.建设任务

（1）梳理水质监测分析相关的各类数据，提取指标，通过元数据体系，构建水质数据资源体系，构建水质数据中心，提供数据的采集、整合、管理和服务。

（2）构建水质监测一张图，实现以地理结构为框架，以水质监测数据为基础、以统计数据为依据的实现查询、分析、展示功能，以“一张图”的形式全方位、多角度展示水

质监测统计情况。

（3）构建水质综合分析系统，对水质监测数据进行深入分析，实现关键断面水质快速分析、水质预警预报、多断面综合分析、缓冲区统计分析，实现辅助决策支持。

（4）构建移动综合展示系统，通过移动终端展示水质监测成果，能够让管理者通过移动终端及时获取各类水质监测指标信息、综合统计信息及其它相关信息。

（5）构建微信公众平台，实现信息的发布、订阅、上传、共享，实现信息的有效互动。

4.系统总体设计

水质监测分析平台通过梳理完善南水北调东线一期工程山东段水质指标体系，构建水质资源基础框架及元数据管理体系，形成水质数据资源体系，以指标驱动应用，实现水质综合分析，并通过地图、图表等多样化可视化方式进行数据展示。平台以数据为核心，盘活水质监测数据资源，实现数据资源化、价值化、智慧化。

图 1 系统总体架构框图

硬件网络层：提供数据采集手段以及通信基础设备保障，构成必要的硬件和网络环境，可以利用现有硬件和网络设备。

数据资源层：存储所有数据及信息，是所有应用的数据资源支撑，完成数据资源和信

息资源的标准化、结构化、有序化，形成水利数据资源体系。

支撑平台层：作为整个系统的公共支撑与服务平台，是系统的数据交换中心、信息交流中心和GIS地理服务中心，为各类业务应用系统提供公共技术支撑，实现各业务应用统一的标准规范、公共平台、统一用户权限，可利用现有的应用支撑平台实现。

应用系统层：所有面向最终用户的应用系统，直接为用户提供服务。

用户接入层：主要各级机构的管理人员，接入层提供通过电脑、手机等多种方式提供给用户，具有良好的人机交互界面和在线帮助功能。

5.应用系统建设

水质监测分析平台包括水质监测一张图、水质综合分析、移动综合展示、微信公众平台四大应用。5.1.水质监测一张图

水质监测一张图不仅包括常见的地图基本操作功能，还对资源进行综合展示，提供地理信息系统特有的空间查询分析功能，并结合统计数据实现各类指标的专题统计展示。

（1）自动监测站展示

资源显示：能够显示自动监测站的整体情况（如数量、名称等）及在地图上的分布情况。

信息显示：在地图上漫游到自动监测站，显示详细信息，同时能够查看到自动监测站的实时数据、历史数据。

快速定位：实现资源显示与地图的关联，能够快速定位到自动监测站所处的地点，可查看到资源的详细信息。

（2）移动监测站展示

资源显示：能够显示移动实验室的设备配置情况。信息显示：展示实时监测分析数据和历史数据等。

快速定位：实现资源显示与地图的关联，能够快速定位到移动实验室所处的地点，可查看到资源的详细信息。

（3）固定实验室展示

资源显示：能够显示固定实验室的整体情况（如数量、名称及设备配置等）及在地图上的分布情况。

信息显示：在地图上漫游到固定实验室，显示详细信息，同时还可展示实时监测分析

数据等。

快速定位：实现资源显示与地图的关联，能够快速定位到固定实验室所处的地点，可查看到资源的详细信息。5.2.水质综合分析

（1）水质监测查询统计

水质监测查询：可根据指标查询水质监测站监测的水质情况。可按照水质级别指标，也可按照物理指标、化学指标、生物指标进行对各个水质监测站点进行查询。

特征值统计：按时段统计站点的监测项目的样品总数、检出率、超标率、实测范围、最大值超标倍数、最大值出现日期和时段平均值。特征值统计有年统计、任意时段统计和自定义统计。

水质统计：包括水质评价基本情况统计、水质统计和水质类别统计等。

超标统计：统计包括干线超标站点统计、行政区超标站点统计、单项超标站点统计和单项超标率统计。

（2）关键断面水质快速分析

饼形分析：以饼形图分析此断面的各个水质污染指标占比，进而分析出那个污染是主要污染。

趋势分析：各个水质污染物数据以趋势展现，可根据此趋势对比分析出各个污染源情况以及哪个污染源上升最快，哪个污染源相对稳定，哪个污染源在逐渐降低。

报表分析：单独水质污染物报表分析：分析不同时段的此污染物对应的污染程度。多水质污染物报表分析：分析不同污染物在相应的时段污染情况。

图形分析：以不同的颜色标注的同一个断面图上的不同污染物，进而直观得看出断面的水质情况。

（3）水质预警、预报

水质预警预报是在一定范围内，对一定时期的水质状况进行分析、评价，确定水质的状况和水质变化的趋势、速度，以及达到某一变化限度的时间等，预报不正常状况的时空范围和危害程度，按需要适时地给出变化或恶化的各种警戒信息及相应的综合性对策。

（4）多断面综合分析

通过对比分析不同断面监测指标的变化情况，分析水质变化的原因，并提出相应的措施，实现辅助决策支持。

多断面图形分析：多断面同一污染源图形展示分析，直观分析出此种污染源在不同断面的分布情况，是否因为新的污染进入进而造成某一断面此种污染上升。

多断面不同污染物图形展示分析，以可视化友好的方式展现不同污染物在不同断面的分布情况。

多断面历史回溯分析：基于多断面多污染源历史回溯，能够查询分析水质在不同时刻不同断面的情况。

多断面趋势分析：多断面多水质指标趋势分析，分析出不同水质指标在不同断面的变化速度和相应的趋势，是指标在不断下降还是在加快上升，下游断面的水质指标在上升还是在下降，为调度运行提供决策支持。5.3.移动综合展示

移动综合展示通过移动终端的形式为各级管理人员提供服务，能够及时展示水质监测的整体情况、运行状态、指标监测情况、综合统计情况及动态信息。

地图浏览：可进行地图浏览，能够对闸泵站、监测站等进行查询，也可以根据位置查看周围的各类信息。

工程概况：通过列表、图片和图表等多种方式直观展示闸泵站、监测站概况信息。运行状态：通过地图、图片、图表、文字等多种可视化展示工程运行状态的实时信息，能够及时看到更新的信息和统计情况，监督工程的运行管理工作，如查看水质监测站各个设备是否在运行，运行次数，已投入运行时间，设备故障情况，故障频率，故障次数。

指标监测：直观展示水质监测分析重要指标信息，包括指标数据、上升下降趋势等，如水质级别、常规五参数等等，对于异常指标能够进行提醒。

综合统计：对指标数据进行查询，可根据兴趣选择任意指标、时间进行统计，提供地图和图表等多种方式展现综合统计结果。5.4.微信公众平台

水质监测微信公共平台针对关心调水水质的用户及管理人员提供信息服务，构建信息互动平台。主要包括：

信息推介：重要信息实时推送到用户端，可对用户分类推送，针对不同的用户关心信息种类不同，进行区别推送。对领导层推送宏观主要数据和信息，对操作用户推送运行情况等操作人员关心的信息。对用水用户推送相应区段用户关心的水质情况。

定制服务：不同的使用者可进行水质信息定制，比如某个用户只关心其中两个站点的

COD数据，可进行定制，系统进行定时推送。

信息上传：用户可通过微信客户端，上传文字、图片、音频、视频等。

6.总结

山东段水质智能监测分析系统是在已建项目的基础上，充分利用先进的物联网技术、大数据技术、WebGIS技术，建立一个高起点、见效快、实用性强、创新型的专业水质监测管理系统，提升水质监测管理级别，深化水质监测管理；对水质监测数据进行快速、综合分析，充分挖掘水质监测数据价值，优化水质分析评价，并能够借助移动终端、微信公众平台等新型介质通过地图、图表等多种形式展示数据成果；通过深入对比分析不同监测指标的变化情况，分析水质变化的原因，实现辅助决策支持。该系统的建设具有十分重要的现实意义，建议南水北调建设管理单位尽快推进该系统的建设。

参考文献：

[1]徐永兵，孙水英.MOSAIC SCADA在南水北调闸（泵）站监控系统中的应用 [J].水利信息化，2015（5）：39-43.[2]矫桂丽，朱丽丽，祖晶.南水北调东线山东段水质监测站点的布设[J].水利规划与设计，2013（6）：48-50.[3]徐永兵，孙水英.南水北调东线一期工程南四湖水资源监测系统设计思路与技术要点[C].中国水利学会水资源专业委员会2015年年会暨学术研讨会会议论文集，2015.[4]陈翔，雷晓晖，蒋云钟.南水北调中线决策会商与应急响应系统设计研究[J].水利信息化，2015（2）：5-9.Study on system design and analysis of intelligent monitoring of water quality in the south to North Water Diversion Project

XU Yongbing，SUN Shuiying，YUAN Dong（Shandong Survey and Design Institute of Water Conservancy，Jinan 250013，China）Abstract: The eastern route of South to North Water Diversion Project is a designed to ease the Shandong, Tianjin and other provinces and cities in the north of the shortage of water resources of national strategic adjustment of water project, the water quality of water diversion affect the success or failure of the whole project.The intelligent monitoring of water quality analysis system design to carry on the analysis and the research, proposed in the construction project based on, make full use of advanced network technology, data technology, WebGIS technology, the establishment of a high starting point, quick, practical strong, innovative professional water quality monitoring and analysis system.The system can enhance the management level of water quality monitoring, water quality monitoring and management deepen.The system can rapidly and comprehensive analysis of the monitoring data of water quality, fully tap the value of water quality monitoring data, optimize water quality analysis and evaluation.System to use mobile terminal, micro channel public platform and other new media to demonstrate the results of the data through the maps, diagrams and other forms，through in-depth comparative analysis of different indicators for monitoring the changes and reasons for changes in water quality analysis, aided decision support.Key word：South-to-north water diversion；East line project;Water quality monitoring;Intelligent;Assistant decision 作者简介：

水质在线监测系统工程 篇6

丁梦秋

松原市环境监测站

吉林 松原

138000 摘 要：在社会经济快速发展的同时，也伴随着水资源的过度开发、低效利用和生态环境的严重破坏，我国河流湖库的水质和生态都受到不同程度的损害。水质监测是水资源保护最重要的工作基础和技术支撑，准确、及时、可靠的水质监测数据是水资源保护依法行政的基础。水质监测要满足水资源保护监督管理的需要，必须加快现代化和自动化建设步伐，提高水质监测信息采集能力，所以建设水质自动监测站是一种趋势。本文从建设任务出发，分析了环境影响评价要点，并且进行环境影响评价和解析，提出环境保护措施设计的关注点，以供共同探讨。

关键词：水质自动监测； 水资源保护； 水环境

水质自动监测系统的发展概述

水质在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专业分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。

国内水质自动监测系统建设起步较晚。20世纪90年代末，水利、环保部门相继在部分重要水系建立了水质自动监测系统。主要监测项目为常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总有机碳等，在饮用水源地水质监测系统增加了总磷、总氮、叶绿素、生物毒性等项目。近年来，水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用，我国的水质自动监测站（以下简称水站）的建设也取得了较大的进展，环境保护部已在我国重要河流的干支流、重要支流汇入口及河流入海口、重要湖库湖体及环湖河流、国界河流及出入境河流、重大水利工程项目等断面上建设了100个水质自动监测站，监控包括七大水系在内的63条河流，13座湖库的水质状况。

2自动监测系统的特点

与传统的手工监测相比：

（1）水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时可以查询到所设站点的水质数据。这对于解决现行的水质监测周期长，劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题，具有深远的社会效益和经济效益。

（2）水质自动监测工作的开展，一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了在水质发生恶化时，仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患于未然，充分体现了环保部门对水质综合管理的优越性。

（3）水质自动监测系统促进水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。

3水质自动监测技术的应用领域

3.1水功能区污染物总量监控

计算污染物总量需要大量水质、水量数据。水质自动监测频次高，产生的信息量大，在重要的控制断面实现水质的自动监测，有利于实施水功能区管理、污染物排放总量控制，促进水资源管理工作的现代化。

3.2供水水源地水质监测

在水源地建设自动监测站，可对水源地的水质进行24小时不间断监测，实现对自动监测站的远程监控，一点发生异常，及时预警，为保障水源地供水安全提供有效的技术监督手段。

3.3预警预报重大水质污染事故

自动监测系统实时连续监测对突发水污染事故预防和应急监测具有明显的优势。通过自动监测系统的预警功能，可及时发现污染事故，分析自动监测数值变化趋势，可判断污染程度，对下游水质污染做出预警预报，防止污染事件的进一步扩大，减轻其危害有着重要意义。

3.4跨界河流的水质监测

在跨界河流敏感点建设自动监测站，实时监控水质变化状况，与实验室人工监测相结合提供客观、准确、中立的水质监测数据。

4水质自动监测技术存在的问题与技术应用成果

4.1存在的问题

4.1.1投资规模较大，运行费用较高；监测仪器以进口为主，价格昂贵。运行维护成本高，仪器配件耗品价格昂贵。

4.1.2对操作、运行、维护人员的技术水平要求较高；

4.1.3系统本身运行不稳定；仪器的基线漂移、试剂的变化、供电系统的稳定性等多种因素，都会影响到水质自动监测系统的稳定性。

4.1.4系统监测数据与实验室人工使用标准分析方法监测的成果有一定的差别。由于水质自动监测仪器设备受现场环境条件和自动化控制要求的影响，其监测数据的准确性不如实验室经典化学分析方法，因此在使用之前，必须通过国家校准检测方法的比对使用，验证自动监测的准确性及可比性。

4.2技术应用成果

随着国家水质自动监测系统的运行，充分发挥了实时监视和预警功能。在跨界污染纠纷、污染事故预警、重点工程项目环境影响评估及保障公众用水安全方面已经发挥了重要作用。

（1）2008年四川汶川特大地震发生后，中国环境监测总站立即通过水质自动监测系统远程查看灾区水质状况，将灾区7个水质自动监测站的监测频次由原来的4小时一次调整为2小时一次，在第一时间分析了地震灾区地震前后水质状况，并将灾区水质无明显变化的情况及时向国务院抗震救灾总指挥部上报，并编制《汶川大地震后相关国家水质自动监测站水质监测结果》，每天在互联网上发布自动监测结果，为保障灾区饮用水安全，稳定灾区群众发挥了重要作用。

（2）2008年北京奥运会期间，利用北京密云古北口自动站（密云水库入口）、门头沟沿河城自动站（官厅水库出口）、天津果河桥自动站（于桥水库入口）、沈阳大伙房水库及上海青浦急水港自动站等国家水质自动监测站对城市的饮用水源实施严密监控，每日以《奥运城市地表水自动监测专报》形式上报环境保护部，为奥运期间饮水安全提供了技术保障。

结语

实施水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况，保障饮用水源地的取水安全，为水资源保护监督管理和决策提供了有力的支持手段。

参考文献

[1]赵宝吉.我国水质自动监测的发展与应用[J].黑龙江环境通报.2000.（3）

水质在线监测系统工程 篇7

集中式养殖水质在线监测模式, 采用一套仪表检测多个池塘水质, 可以明显节省水质监测成本, 现已广泛应用于水产养殖行业。利用水泵抽水输送到传感器所在位置, 水体经过管道运输后, 受水泵和管道影响, 测量结果可能产生明显偏差。陈军等[6]在实验室环境下, 采用不同采样流速和温度, 对常用水质指标影响进行了研究, 但是对于该方法在实际应用过程中可能造成的测量误差却未见有研究报道。为探究误差产生的原因和规律, 本文以内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗渔场为实验基地, 研究在不同采样距离、不同设备运行时间下对常用水质监测指标造成额外误差的影响。

1 材料与方法

(1) 水质传感器:集中式采样传感器采用梅特勒在线监测单参数仪表;对比传感器采用AP2000多参数水质传感器 (表1) 。检测指标包括p H、氧化还原电位 (ORP) 、温度 (T) 、溶氧 (DO) 。仪表使用前全部进行重新标定, 标定在误差许可范围内。

(2) 试验装置:选择内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗渔场中的1个养殖池塘 (长150 m, 宽90 m) , 集中式采样, 采用4个300 W自吸泵分别抽取池塘水样, 取样深度30 cm, 水样经管道输送到集中式水质监测装置, 并自动排出。对比采样方式是将4个集中式水质传感器直接置于水体中水泵采样点旁边。

(3) 试验时间:30 d。

(4) 试验方法:将集中式采样柜安置到如图1所示位置。设置4个距离梯度, 起始距离为5 m, 以40 m为一个距离间隔, 分别在5 m、45 m、85 m和125 m处安置水泵, 每个水泵单独配备1套管路。以系统安装调试成功后第1次正式运行采集的水质数据为样本, 分析取样距离对水质参数的影响;以每天13:00为对比试验点, 统计30 d内对比试验点的水质情况, 分析不同取样距离在系统连续运行时对水质参数的影响。

2 结果与分析

考虑到对比采样传感器的精度和检测条件远比集中采样方式可靠, 将对比采样方式检测的结果作为每一个特定条件下的标准值, 集中采样方式的结果与其的差值除以标准值作为相对误差。

2.1 取样距离对检测结果的影响

如表2所示, DO的最大误差为2 mg/L, 最大相对误差为2.5%, 相对误差较小, 但随着取样距离的增加, 最大误差和相对误差都变大, 且都为正偏差;温度最大误差为0.6℃, 最大相对误差为2.3%, 相对误差较小;温度和DO随距离增加的变化趋势一致, 且都为正偏差;p H最大误差为0.1, 最大相对误差为1.2%, 误差值相对较小, 且测量距离变化对其影响较小;ORP最大误差为20m V, 最大相对误差为14.7%, 相对其正常波动范围误差随距离变化影响趋势不明显。

2.2 取样时间对检测结果的影响

DO在5~85 m的取样距离内, 其测量值随测量时间的增加变化不明显, 但在取样距离为125 m时, 随取样时间的增加, 测量误差逐渐变大, 从第14天到第20天测量误差变化剧烈, 以后几天误差基本保持恒定值, 最大误差为4.6 mg/L, 测量结果完全失真, 且都为正偏差 (图2) 。温度随检测时间的增加, 其误差值基本稳定, 不随检测时间的增加而变化 (图3) 。p H基本稳定, 测量结果不受管道长度和设备运行时间的影响 (图4) 。ORP与DO变化趋势类似, 在5~85 m的取样距离内变化不明显, 在取样距离为125 m时, 随取样时间的增加, 测量误差逐渐变大, 没有明显剧烈的变化, 到达最大误差为120 m V时, 测量误差基本稳定 (图5) 。

3 分析与讨论

3.1 对p H的影响

两种采样方式测得的p H在不同采样距离和不同采样时间基本一致, 在传感器正常波动范围内。证明集中式采样方式对于p H的检测结果没有实质性影响, 原因可能是环境温度和水流条件的变化在较短时间内很难对该参数产生影响, 该类指标的检测可以比较放心地使用间接采样方式。

3.2 对温度的影响

集中式采样方式测得的温度值始终高于对比采样方式的测得值, 且温度误差范围随距离变化基本固定, 随着测量距离的增加, 水温与环境温度差值逐渐变小, 其原因可能是环境温度对检测结果有明显影响。上述试验结果证明集中式采样方式对于温度的监测结果有一定影响, 影响程度和管道长度关系密切, 这与陈军等[6]试验结果基本一致。原因是环境温度和水温的温度差导致水样在运输过程中发生温度变化, 但整体差值比较稳定, 便于使用软件进行修正。

3.3 对ORP的影响

陈军等[6]根据在实验室环境下获得的实验数据, 指出流速和环境温度对ORP影响比较小。而本试验证明, 集中式采样方式对于ORP测量结果有明显影响, 其影响程度与管道长度以及采样时间关系密切。原因可能是当取样距离过长时, 管道内水体流速下降, 生物膜或者厌氧细菌等耗氧生物滋生, 消耗管道内氧气, 使水体中正负离子发生剧烈变化。当取样管道长度<85 m时, 集中式采样方式对于ORP的检测结果没有实质性影响, 而在125 m处受取样时间增加的影响明显。因此, 集中式采样方式在设计时要充分考虑水泵功率和管道长度之间的关系, 尽量减少管路内耗氧生物的滋生。在此基础上, 该类指标的检测可以比较放心地使用间接采样方式。

3.4 对DO的影响

集中式采样方式对DO的测量结果影响显著, 特别在125 m处受取样时间增加的影响明显, 主要影响因子为温度、管道长度和采样时长。原因可能是当取样距离过长时, 管道内水体流速下降, 生物膜或者厌氧细菌等耗氧生物滋生, 大量消耗管道内氧气。由于光学溶氧测定时需要根据温度修订测量值, 温度变化对溶氧的测定值影响显著。因此, 实际使用时要充分考虑水泵功率和管道长度之间的关系, 尽量减少管路内耗氧生物的滋生。在此基础上, 通过修订温度变化就可对溶氧测量值进行修正。

4 结论

采用集中式水质在线监测系统监测水质, 其实际要求是在保证水质检测精度在误差允许范围内, 能够准确反映养殖水质情况的变化趋势。试验结果表明, 取样管道长度和设备连续运行时间是影响集中式养殖水质在线监测系统测量精度的两个重要因素。以水泵功率为300 W为基准功率, 当采样距离为125 m, DO和ORP的测量数据偏差达到4.6 mg/L和120 m V, 对测量结果产生本质影响, 而在80 m左右的测量距离下, 各项测量指标偏差在误差允许范围内。因此, 当水泵功率为300 W时, 最佳采样距离不要超过80 m。本研究结论将为集中式水质监测系统设计有效地控制误差及科学地进行水质检测提供参考。

参考文献

[1]周孟然, 刘帆, 聂梦雅, 等.基于FPGA的水质检测系统研究[J].工矿自动化, 2013, 39 (9) :27-30.

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[5]宋德敬, 陈庆生, 薛正锐, 等.海水工厂化养鱼多点在线水质监测系统的研究[J].海洋水产研究, 2002, 23 (4) :56-60.

[6]陈军, 刘晃, 黄健, 等.养殖水质在线监测采样方式对测定结果的影响[J].渔业现代化, 2008, 35 (5) :1-4.

输电线路在线监测系统研究 篇8

关键词：输电线路；在线监测系统

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)35-0015-02

1研究背景概述

随着社会经济的高速发展，各行各业对电力供应的质量和数量提出了更高的要求，由于电网中输电线路所处环境的不确定性，使线路运行是否安全已成为电网可靠性的一项重要指标。

由于输电线路纵横延伸几十甚至几百千米，处在不同的环境中。因此高压输电线路受所处地理环境和气候影响很大，每年电网停电事故主要由线路事故引起。

以前，输电线路检查主要靠运行人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。因此，线路在线监测系统应用而生，其通过无线(GSM／GPRS／CDMA)传输方式，对输电线路环境温度、湿度、风速、风向、盐密度、泄漏电流、覆冰、雷电流、周围施工情况、杆塔倾斜等参数进行实时监测，提供线路异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考。

2系统工作原理

系统由两部分组成，分别是数据采集前段(太阳能接收板、通讯系统、采集系统、抗干扰系统等)和后台收集系统组成。采集前段是一台高性能的嵌入式计算机，其主供电源为太阳能接收板，可以全天候作业。通过预先设定的程序定时对周围的各种数据。比如温度、湿度、风向等进行分析收集，视频探头可以不间断对周围环境进行实时监测，前台系统对所收集数据进行处理后，通过无线(GSM／GPRS／CDMA)传输方式可以及时传输至后台控制中心。后台接受终端可以对所收集的相关数据进行分析，根据分析结果有针对性地对相关杆塔采取防范措施，降低线路事故的发生。

3输电线路在线监测系统的组成

该系统可以采取积木式结构，针对不同地理环境和气候监测不同的线路参数，监测中心服务器采取统一的软件平台，便于综合分析、比较。现对常用的几种监测仪进行分析：

3.1微气象监测系统

输电线路由于其分散性特点，所处环境变化较多，极易由风偏、雷击、污秽等引起线路故障，特别是局部环境的变化及时掌握更需要在线数据的监测。

微气象监测系统主要对输电线路走廊微气象环境数据进行在线监测等，能将所测监测点温度、湿度、风速、风向、气压、等气象参数及严密数据进行分析。通过定期数据传送，使线路技术人员根据数据曲线能及时掌握线路运行环境的气候变化规律，以便采取相应的措施(比如：雷区安装氧化锌避雷器、污秽区采取调爬等)防止线路发生停电事故。

3.2无线视频监控系统

由于经济发展，各种建筑施工改造频繁。另外处在荒郊野外的杆塔线路极易受到外力的破坏，由此引起的线路跳闸事故逐年增加，传统的巡视方式已不能满足现有的安全需求。

因此，在电力行业，急需一种有力的监控、监测手段对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测，使输电线路运行于可视可控之中。架空输电线路危险点远程监控系统采用先进的数字视频压缩技术，通过无线通讯实时将线路周围情况传至后台监控中心，并可设置程序对危及线路安全的行为进行报警。采取红外探测技术对输电线路高危地区杆塔进行全天候监测，将事故隐患及时消除。有效地减少由于线路周围建筑施工等外力破坏引起的电力事故。在巡视人员不易到达地区，大大减少巡视次数，为输电线路的巡视及状态检修开辟了新思路。

系统软件强大的查询、比较、分析功能。可及时了解设备及环境变化信息，为事故预防及事后分析提供事实依据。

3.3输电线路覆冰监测

通过在易覆冰区域的铁塔上安装覆冰自动监测站。通过在线测量绝缘子垂直负荷的变量，建立在一个垂直档距单元内导线自重、风压系数、绝缘子倾斜角、绝缘子垂直负荷和导线等值覆冰厚度的数字模型。适时检测在一个垂直档距单元内等值覆冰厚度的变化，在根据线路设计标准，為用户提供预警值。还能够对现场的覆冰情况进行扪照，通过GPRS／CDMA无线通讯网络将照片、环境参数传往监控中心，在监控中心即可随时掌握线路的覆冰情况。通过对照片的比较分析可判断积冰速度，综合各种气象条件，作出相应的处理措施，防止大范围停电事故的发生。

3.4杆塔倾斜仪

由于一些朴塔处在采空区和易冲刷地段，为防止由于杆塔倾倒而引起倒杆断线事故的发生，就需要及时掌握杆塔倾斜发展情况，以便及时采取相应的措施。

杆塔倾斜仪通过自身设备，程序设计传输时间间隔，定时将朴塔顺线路及垂直线路方向的倾斜角度数据传输至后台控制中心，通过对传输同数据的曲线分析，可以及时判断杆塔倾斜的发展趋势，在达到报警状态时及时处理，是矿由开采及雨水朴刷较多地区进行在线监测的一种有效手段。

3.5输电线路防盗报警系统

输电线路近年来被盗事件逐年上升，据不完全统计，中国由于塔材被盗、导线被割引起的经济损失达上亿元之多。由于输电线路分散在野外，距离长、分散性大，一直以来没有有效的安全防范措施。

在电力线路上安装一种探测器，此探测器主要感应振动和热能，当有人靠近杆塔进行偷盗时，仪器感应发出报警，通过无线网络短信传送至相关人员手机上及信息中心。同时还可根据需要开发图像功能，在启动报警同时。启动图像功能将图像传至监控中心，保留相关视频已做为犯罪证据以供警方确认。

4项目意义