自动监测

自动监测（精选12篇）

自动监测 篇1

摘要：本文介绍了浙江省氨氮自动监测设备在污染源自动监控中的应用和比对监测情况, 针对比对监测过程中比对结果容易出现不合格的问题, 分析了原因, 提出了相关建议。

关键词：氨氮,自动监测设备,比对监测,建议

0 引言

“十二五”以来, 氨氮作为主要污染物总量减排指标, 日益受到关注, 氨氮自动监测设备也更多的安装在污染源及污水厂废水排放口。我国市场上的氨氮自动监测设备按照分析方法的不同, 主要可以分为氨气敏电极法和比色法[1]。目前, 在浙江省污水排放口安装的氨氮自动监测设备型号主要有WTW Trescon A111、广州仪文EST2004、美国哈希Amtax Compact, 以及杭州利奇Super Vision, 其中广州仪文EST2004 和美国哈希Amtax Compact氨氮自动监测设备均采用比色法, WTW Trescon A111 和杭州利奇Super Vision氨氮自动监测设备是采用氨气敏电极法。本文就目前浙江省安装量最多 ( 占全省安装量的80% 以上) 的WTW Trescon A111 氨氮自动监测设备的应用和比对监测情况进行探讨。

1 氨氮自动监测设备的工作原理及分析过程

氨气敏电极法是通过往样品中加入Na OH溶液, 调节样品的p H >12, 所有的铵离子都转换成气态的NH3, 此外, 加入络合剂如EDTA调节样品, 防止生成钙盐沉淀。游离态的氨气透过一层半透膜, 进入到离子电极的内部参与化学反应, 改变了电极内部电解液的p H值, p H值的变化量与NH3的浓度成线性相关, 由此可从测得的电位值, 确定样品中氨氮的含量[2]。

2 氨氮自动监测设备的技术特点

氨气敏电极法氨氮自动监测设备结构简单、运行较稳定、维护方便、试剂用量少且配置简单、同时测量范围较广, 可应对浓度大幅变动的废水。

3 氨氮因子比对监测的步骤

环境监测机构对氨氮自动监测设备每季度1 次进行监测比对, 包括质控样监测比对和实际水样监测比对两部分。质控样监测比对是氨氮自动监测设备分析两种不同浓度的标准溶液, 一种是接近实际浓度, 另一种是超过排放标准浓度。质控样监测比对的相对误差不超过标准溶液浓度值的±10%。实际水样监测比对是氨氮自动监测设备与实验室国标方法对同一水样进行分析比对, 至少采集6 组样品监测数据, 以实验室国标方法检测值为标准值, 计算氨氮分析仪实际水样测量值的相对误差, 其中6 组至少有5 组相对误差不超过±15%[3]。

4 氨氮自动监测设备监测比对中存在的问题

从整个浙江省自动监测设备监测比对结果看, 氨氮自动监测设备的比对通过率是最低的, 经分析统计, 我们认为主要原因有以下几个方面。

4.1 氨氮自动监测设备运维工作不到位, 导致分析仪数据偏差大

(1) 未能及时更换耗材或药剂氨氮自动监测设备的进样依赖于蠕动泵和软管, 如不能及时更换蠕动泵、软管等耗材, 很容易导致进样量不精确, 直接影响数据准确性。仪器的试剂都有有效期, 超出有效期试剂发生变质, 会直接影响测量结果。还有个别运营商使用自配的药剂, 如药剂的纯度、浓度不符合要求, 也会直接影响测量结果。

(2) 标准样品存在问题氨氮自动监测设备需定期用质控样进行校正、校验。如运营商出于成本考虑, 运营过程中使用自配的标准样品, 且缺少必要的标准样品质控手段, 那么如果校正所用的标准样品浓度出现偏差, 氨氮自动监测设备也会出现相对应的浓度偏差。

4.2 氨氮自动监测设备和实验室国标方法工作原理不同, 导致两者结果之间存在一定的系统误差

氨氮自动监测设备工作原理为氨气敏电极法, 检出限为0.05mg/L。氨氮自动监测设备对于色度、SS的抗干扰能力较强。实验室采用的是纳氏试剂分光光度法, 检出限为0.025mg/L。色度、SS对于纳氏试剂分光光度法有较强的干扰, 通常检测前需对色度或SS较高的水样进行混凝沉淀或蒸馏预处理。两者之间检测原理不同、检出限不同、水样适应性不同, 必定存在一定的系统误差。

4.3 比对过程中水样的采集和存储不规范, 可能导致实验室分析结果失真

企业 ( 尤其是工业企业) 排放的废水氨氮浓度会有一定的波动, 因此比对过程中, 必须保证自动监测设备检测的水样和实验室分析的水样是同一个样品, 否则对比对结果会有不确定性的影响。

根据《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》 (HJ 535-2009) 的要求:水样采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶内, 需尽快分析;如需保存, 应加硫酸使水样酸化至p H <2, 2℃~5℃下可保存7天。如监测比对中, 样品保存不规范或分析不及时, 很容易导致实验室分析数据失真。

4.4 低浓度情况下, 比对监测通过率极低

从氨氮自动监测设备和监测站的监督性监测结果来看, 多数污水处理厂和企业的氨氮实际排放浓度很低。一些以生活污水为主的污水处理厂和部分企业的氨氮浓度甚至长期稳定在1.0mg/L以内。对于这些废水, 在实样比对监测过程中, 要想保证通过率难度很大。导致这一情况的主要原因有以下三个方面。

(1) 高量程、低检测值, 导致氨氮自动监测设备测量精确度下降为更好地监管企业, 防止在企业超标的时候, 不会出现仪器超量程无法正常显示数据的情况, 通常情况下, 自动监测设备器的量程要求设置为排放标准值的2 ~3 倍。也就是说氨氮自动监测仪器的量程通常设定为30 ~45mg/L ( 参考《城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918—2002 ) 》一级B标准) 。在这种情况下, 对于浓度很低的废水, 氨氮实测值为仪器量程值的1% 左右, 不在氨氮自动监测设备最佳测量范围量程值的20% ~80% 区间范围内, 其检测结果的可靠性已受到了很大的影响。

(2) 对于低浓度的水样, 实验室分析结果相对误差也比较大实验室分析检测过程中, 样品浓度越接近检出限, 数据的不确定性也就越高。参考《浙江省环境监测质量保证技术规定》里的要求, 0.02 ~0.2mg/L的氨氮样品室间比对误差要求控制在±25% 范围内, 0.2 ~1.0mg/L的氨氮样品室间比对误差要求控制在±20% 范围内。室间比对的误差随着样品浓度的降低, 也会随之加大。

(3) 现行的自动监测设备比对要求过高, 实际操作过程中很难达到根据《污染源自动监测设备比对监测技术规定 ( 试行) 》 ( 中国环境监测总站2010.8) 的相关要求, 氨氮自动监测数据和实验室数据在全浓度范围内, 相对误差要求控制在±15% 范围内。针对低浓度水样, 氨氮的自动监测设备的比对要求甚至高于或等于实验室室间比对的标准要求, 这显然是不合理的。

5 建议

(1) 加强运维质量控制, 确保自动监测仪器自身数据的可靠性一方面现场运维人员应按要求规范操作自动监测仪器, 及时更换耗品耗件和药剂, 做好日常维护工作, 保证自动监测设备器正常运行;另一方面尽可能使用有证的标准物质进行自动监测设备校正、校验, 如使用自行配置的标准样品, 使用前必须经过实验室分析验证。

(2) 监测比对过程中, 保证采样的合理性、分析的规范性, 使实验室监测结果真实可靠建议监测比对采样人员严格控制采样过程, 保证所采集水样在同一时间、同一地点, 尽可能采集到和自动监测仪器相同的水样。同时采集的样品应按规范要求进行处理和保存, 确保分析的及时性, 避免样品变质。

(3) 针对低浓度实际水样的比对监测, 建议参照COD比对监测方式, 按浓度范围分成监测浓度梯段, 设定不同的比对标准。对于浓度小于2mg/L的氨氮水样, 建议直接使用接近实际水样浓度的标样代替实际水样进行比对考核。

(4) 目前我国大部分氨氮自动监测设备均有自动校正功能, 通过分析一次或两次标样, 在置信范围内即为合格[4]随着环保主管部门对监测数据质量要求的不断提高, 须进一步加强仪器质量控制, 建议采用标准加入法, 在样品分析中融入加标测试, 通过标准值的数据漂移情况确定实际样品测试的准确性。

氨氮自动监测设备虽已在我国环境监控领域中得到广泛应用, 但不可否认在应用和比对监测方面仍存在很多问题。相信随着仪器厂商的规范化生产、合理的仪器选型、功能的逐步增强、国家标准的出台、质量控制的加强[5], 氨氮自动监测设备将被更好地应用于污染源监测, 更好的为环境管理服务。

参考文献

[1]吴玉婷.氨氮水质在线自动监测设备在废水污染源监测中的应用[D].水资源生态保护与水污染控制研讨会论文集, 2013.

[2]武鸣, 范秋云.氨气敏电极法测量水中氨氮影响因素浅析[J].科技信息, 2012, (29) .

[3]施占领.大渡口区氨氮在线比对监测现状及建议[J].综述, 2014, (20) .

[4]李坤, 李战.浅析氨氮在线自动监测仪的应用情况与存在问题[J].黑龙江环境通报, 2010, (34) .

[5]王经顺, 李顺.氨氮在线自动监测仪的现状与问题[J].干旱环境测, 2010, (3) .

自动监测 篇2

环境噪声自动连续监测系统在噪声监测中的作用

城市环境噪声污染的现状分析,存在问题.为控制环境噪声的`的污染,加强对各类环境噪声的的监测、监控,针对我国噪声监测仪器存在的不足,详细介绍一种先进的环境噪声自动连续监测系统在噪声监测中的作用.

作 者：孟苏北 Men Subei 作者单位：福建省环境监测中心站,福州,350003刊 名：现代仪器 ISTIC英文刊名：MODERN INSTRUMENTS年，卷(期)：200612(5)分类号：X8关键词：城市环境噪声 声级计 户外传声器 数据传输

自动监测 篇3

【关键词】电子自动闭塞系统；监测维护终端

The Study and simulation research on the Monitoring Maintenance Terminal for Electronic Automatic Block System

Zhang Rui-fang

（Key Laboratory of Opto-electronic Technology and Intelligent Control，Ministry of Education，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070）

Abstract：The monitoring maintenance terminal for electronic automatic block system blend the computer network communication，database，software engineering as a whole，provide the scientific basis for electricity department to master current status of interval host and analysis accident by monitoring and recording the operation of the system’s state and communication data. This monitoring maintenance terminal completely meets the need of technical requirements，realizes the real-time monitoring，diagnosising，positioning，preventing the fault of the monitoring maintenance terminal.

Key words：Electronic Automatic Block System；Monitoring Maintenance Terminal

1.引言

目前我国时速160km以下的区间自动闭塞系统，即CTCS0/CTCS1级自动闭塞系统仍采用传统的继电器组合电路实现自动闭塞的逻辑关系，电路体积大，维护和排除故障困难，影响自动闭塞区段的通过能力。随着计算机技术、信息技术和电子技术的快速发展，使自动闭塞系统的电子化，即电子自动闭塞系统的实现成为可能。

监测维护终端实时接收区间控制系统主机发送的监测信息，并通过人机界面显示。系统还具有数据逻辑判断功能，当通信数据异常时，及时进行报警，避免因系统故障或通信异常影响列车安全[1]。监测维护终端是监视区间控制主机通信状态、可靠运行，及时发现和排除潜在隐患，进行事故分析的重要设备[2]。通过对监测维护终端的仿真研究，实现其各个部分功能的数据化仿真与测试，对于保证设计方案的正确性，测试设备的适应性，减少试验周期与试验成本，提高行车效率，保证高速铁路建设质量是十分必要的。

本论文拟实现电子双线双向自动闭塞系统监测维护终端的仿真，具有重要意义。目前，还缺少对区间控制主机监测维护终端的仿真，本论文正是针对此问题，提出方案，实现监测维护终端仿真，使电子双线双向自动闭塞系统的仿真系统更加完善。

2.监测维护终端简介

2.1 主要功能

自动闭塞系统的电子化实现采用集中式控制模式，系统单独设置区间控制机柜，由区间控制系统主机和区间电子执行单元组成。电子自动闭塞系统监测维护终端的主要功能有以下几点：

（1）具有操作方便易于维护的人机交互界面。

（2）实时显示并记录系统运行情况。

（3）对所记录的信息进行逻辑分析。

（4）对所记录的信息提供查询、打印、回放。

（5）对异常情况进行报警，根据系统故障性质分别产生一级报警、二级报警、三级报警和预警。

（6）监测维护终端应当独立于电子自动闭塞系统，终端的故障不能影响系统正常运行。

2.2 监测内容

监测维护终端对电子自动闭塞系统的工作状态进行监测报警，具体内容如下[3]：

（1）区间控制系统主机的工作状态，区间控制系统主机与联锁、邻站的通信接口状态。

（2）CPU板卡、通信板、LXA信号机点灯模块板卡、区间轨道电路模块板卡接口通信状态。

（3）联锁接发车进路信息、线路方向信息、信号降级信息。

（4）邻站的边界信息、改方信息。

（5）区间区段信息：空闲、占用码位。

（6）区间信号点灯状态：灭灯、红灯、绿灯、黄灯、绿黄。

（7）轨道电路编码信息。

（8）区间控制系统主机维护报警信息。

3.监测维护终端需求概述

监测维护终端设备启动应由系统初始化、与区间控制主机建立通信，对邻站控制系统、联锁系统的通信建立监听三个过程组成。在系统主机上电、复位后，应首先进行系统各变量状态的初始化。

3.1 系统总体功能和结构

电子自动闭塞系统具备诊断与维护功能，同时把监测状态信息发送给集中监测设备。监测维护终端通过以太网接口实现对区间信号控制系统的监测和维护。系统结构图如1所示。

电子自动闭塞系统的总体功能有以下几点：

（1）根据列车进路状态和轨道区段状态，实现区间轨道电路的载频、低频信息编码功能，并控制区间轨道电路发送方向。

（2）可以获取区间轨道电路状态信息。

（3）可以实现区间运行方向与闭塞控制。

（4）实现站间安全信息传输，实时传输区间轨道电路状态、区间方向等安全信息。

（5）实现区间信号机点灯控制。

（6）实现中继站控制。

（7）具备诊断与维护功能，同时把监测状态信息发送给集中监测设备。

3.2 硬件系统需求

本系统所需硬件设备如表1所示。

3.3 软件系统需求

本文以Windows 2000／XP及以上环境作为操作平台，用Visual C++ 6.0及其以上版本进行开发。其中区间显示数据，进路显示数据等以文本文件的形式存储，区间进路实时数据及信号灯点灯状态以Access表格的形式存储。软件设计采用自顶向下的设计思想，将系统分为通信接口、记录存储、数据查询和数据显示四个功能模块，采用模块化的设计思想实现监测维护终端功能。

3.4 系统外部接口需求

监测维护系统通过一路100Base-T以太网接口与区间控制系统主机连接。实时接收由区间控制系统主机传输的状态信息和报警信息。通信通道采用点对点连接方式。监测维护系统和区间控制系统主机的通信接口为标准RJ45类型。数据流图如图2所示。

区间控制系统主机发送至监测维护终端的监测信息有：

（1）系统工作状态和通信接口状态：硬件板卡状态、与本站模拟系统、邻站模拟系统通信接口状态；

（2）区间信号点灯状态；

（3）轨道电路编码；

（4）方向继电器驱动输出；

（5）与ZPW-2000接口信息。

4.结束语

本文分析原有继电自动闭塞系统的工作电路，包括闭塞分区电路及移频总报警电路，分析监测信息与报警条件，对自动闭塞系统监测维护终端进行了研究。根据自动闭塞系统电子化实现的系统原理，采用仿真技术及模块化软件设计思想对电子双线双向自动闭塞系统监测维护终端进行辅助研究和预研验证，并且实现对电子双线双向自动闭塞系统的实时监测和系统故障的诊断、实时定位和预防功能。

参考文献

[1]林瑜筠.新型移频自动闭塞[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[2]赵相荣.TJWX-2000型信号微机监测系统[M].北京:中国铁道出版社,2003

[3]铁路信号集中监测系统技术条件[J].运基信号[2010]709号.

作者简介：张瑞芳（1986—），女，甘肃兰州人，硕士研究生，现就读于兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，研究方向：交通信息工程及控制。

自动化监测系统 篇4

尽管存在这些挑战, 总部位于英国的Design Synergy公司还是被一家食品零售商要求设计并安装一套视觉检测设备解决方案, 测量并检测生鲜食品。经过一段时间的研究, Design Synergy公司的团队成功创建了一个改造的食品检测解决方案, 并且在全球的一些客户工厂中全面铺开。

这个解决方案与英国的Cognex视觉公司密切合作, 开发采用一套功能强大、性能优异的视觉系统。根据最初的相机实验, Cognex公司In-Sight系列IP级5400CS相机被确定为适合工厂环境, 能够水洗, 并在极端温度下运行。

整个改造解决方案在每条生产线上应用安装了4台相机和电子产品, 从而在加工流程之前对生鲜蔬菜进行检测。生鲜蔬菜沿着4条平行的输送带运行, 每一台相机会连续捕捉要求的图像, 并提取重要的信息, 通过与本地区域网相连, 从而为操作人员和管理提供生产线的即时分析。

COD自动监测仪操作规程 篇5

1.使用CODCr自动监测仪时，要熟悉技术说明书。熟悉技术指标、工作性能、注意事项，严格遵照仪器设备使用说明书的规定步骤进行。

2.仪器设备通电前，确保供电电压符合仪器设备规定输入电压值，确保操作安全。

3.使用CODCr自动监测仪时，其输入信号或外负载限制在规定范围之内，禁止超载运行。

4.定期更换标准液，蒸馏水、重铬酸钾、硫酸银等试剂，更换试剂时需要带橡胶手套，穿工作服。

5.定期清洗管路，确保水样及药剂管路畅通，要及时、正确处理设备故障，确保设备正常运行。

6.要确保监测数据准确可靠，定期对CODCr自动监测仪进行标定。7.要及时准确记录设备运行情况，确保CODCr自动检测仪的设备履历本记录的完整性。

8.要经常进行仪器设备的保养与维护，防止潮霉，损坏设备及其零部件。

自动监测 篇6

1.背景

汤河水库是位于辽阳东南30多千米的東南山区的蓄水建筑和旅游景点。又是辽宁省的辽阳市、鞍山市这两大城市数百万居民饮用水的主要供水处。汤河水库还担任着此处下游大片农村的稻田灌区，特别是辽阳市的灯塔市，是辽宁省重要的稻米生产基地。2002年12月，中国环境监测总站在汤河水库水坝附近建设出库水质自动监测站，对汤河水库的水质进行实时监测，此外辽阳市环境监测站每月对汤河水库水质（包括入库2个点位、库中2个点位以及出库水坝1个点位，合计5个点位）人工取样监测1次。

目前对于汤河水库入库河流水质的监测，满足不了水库水质和生态环境保护的需求，一旦入库河流水质发生污染事件，不能及时发现、及时采取应对措施，影响辽阳、鞍山两大城市的饮用水水质及周边生态环境，将造成巨大的损失。

2.意义

汤河水源保护区水质自动监测系统的建成，使汤河入库水质实现了从手工监测到自动监测的质的飞跃，解放了劳动力，降低了成本，并且领导能够实时掌握汤河水库入库水质情况，一旦有污染事件存在，能够第一时间查出原因，并采取应对措施。汤河水源保护区水质自动监测系统是最好的预警方式，对辽阳和鞍山两大城市的数百万居民用水起到有效的保护作用。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，将从城市可持续发展的角度，为资源合理利用、生态平衡、防范生态风险、实现生态补偿进行宏观控制性规划提供可靠依据，为计划部门确定城市重点生态建设内容提供基础，为生态环境保护部门在制定生态政策上提供宏观指引。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，将为防治工业化、城市化过程中产生的区域性环境污染，恢复和促进城市生态系统的良性循环，提出了前瞻性的环境保护和生态建设措施。为政府各级领导和有关部门在实施区域开发、大项目建设等，提供综合决策的科学依据。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，对推进可持续发展战略，优化产业结构、塑造辽阳市城市形象、营造和谐的城市生态系统，进一步把辽阳市建设成为经济发达、环境优美、功能完善、生态人居和谐、生态文化繁荣的现代化大城市，具有重要的指导意义。

3.建设内容

2014年8月8日，《国务院关于近期支持东北振兴若干重大政策举措的意见》（国发[2014] 28号）第二十五条意见，推进重点生态功能区建设。辽宁省根据国务院文件精神，将汤河水源保护区水质自动监测系统的建设列为辽宁省湖泊生态环境保护的重点项目。内容包括：2015-2016年，辽阳市环境监测站计划在汤河水库东西两个主要入库河流位置，各建设一个水质自动监测站，来实时监控汤河水库入库水质状况。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设包括：庙山北侧小西沟村建设汤河水库1#入库河流水质自动监测站，对下达河入库水质进行监测；大甸子村南侧鸡鸣寺村建设汤河水库2#入库河流水质自动监测站，对二道河入库水质进行监测（如图）。监测项目包括：高猛酸盐指数、氨氮、PH值、电导率、水温、浊度、溶解氧、总磷、总氮、叶绿素。基础建设方面包括：50平米的水站站房、电力系统、网络传输、采水配水系统、工控机、控制系统以及办公设备。数据传输系统，利用vpn技术，实现数据加密，并实时传输至互联网络。质量保障系统：利用辽阳市环境监测站现有的标准化实验室，每月对汤河水库水质比对一次；对于PH值、溶解氧、电导率、水温、氨氮等项目，利用便携式监测仪器进行不定期的数据比对。

建设资金需求，汤河水源保护区水质自动监测系统的建设合计费用300万元，包括两套完整的水质监测系统。其中站房建设每个站25万元；采水配水系统每个站18.3万元；工控机及控制系统每个站25.5万元；计算机及vpn通讯系统每个站5.7万元；在线监测仪器设备每个站74.9万元；打印机、传真机每个站0.6万元。

4.绩效目标

汤河水源保护区水质自动监测系统建设的直接经济效益：自动监测取代传统的手工取样监测，每年节省费用5万元左右。它的间接经济效益更为巨大，首先作为污染事件预警功能，可以有效的避免饮用水源污染事故的发生，带来不可估算的效益；自动监测的数据可以为规划部门提供城市开发的依据，更有效合理的利益水库周边的资源，获取更大的经济收益。

5.结论

自动监测 篇7

TCA2003全站仪由徕卡公司研制。这种全站仪是和较大容量计算机技术相结合, 具有高测量精度的电子全站仪。其结构和功能上有较大的改进和发展。 (1) TCA2003全站仪安置了精密伺服马达, 在测角时可由编程控制, 伺服马达将自动转动仪器照准部进行观测。 (2) 仪器装有同轴自动目标识别装置, 可自动识别目标、自动瞄准进行测量, 从而可实现人工智能采集观测数据。 (3) 接收系统采用CCD元件, 能够自动识别和锁定目标, 并能进行跟踪测量。 (4) 仪器存储部分采用标准存储卡———PCMC IA卡作为存储工具, 观测数据, 既可以记录在内存中, 也可以将数据传输到PC机上进行数据的处理。

2 基于TCA2003全站仪的自动监测系统

2.1 自动监测系统的硬件组成

自动监测系统主要由自动监测站、基准点、变形点、控制机房和TCA2003自动化全站仪等5部分组成。

2.1.1 自动监测站

自动变形监测系统监测站要根据监测现场条件进行选择。监测站需建有观测墩来放置全站仪。为了满足仪器防护、保温等要求, 同时具有良好的观察条件, 因此需要建造观测房。

2.1.2 控制机房

控制机房应该在办公区附近选址, 这样可以保证较好的供电条件。控制计算机利用电缆和全站仪相联, 以便控制机房能实时了解监测站全站仪的运行情况。同时, 要通过机房埋设专用电缆给全站仪供电, 以保证其供电安全。

2.1.3 基准点

基准点不能建在变形区内, 一般应该选建在变形区外稳定的基岩上。

2.1.4 变形点

建在变形区上的监测点称为变形点, 包括每个基准点和变形点在内的监测点都要安置单棱镜对准监测站。

2.1.5 自动化全站仪

使用带伺服电机驱动的TCA2003全站仪, 在全站仪的望远镜中安有同轴自动目标识别装置, 能自动瞄准普通棱镜进行测量, 同时, 可采用电子气泡精确整平仪器, 进行纵、横轴自动补偿, 提高整平精度。观测数据存贮在SARM存贮卡上, 或者用通信线缆传输到控制计算机上。

2.2 自动监测系统的软件系统组成分析

2.2.1 数据采集模块

由于监测地多在山区现代化通信不便地方, 因此, 自动变形监测网在应用中开发设计了监测数据采集模块。该模块的基本功能是:全站仪上建立工作基点和各监测点的坐标数据库, 当全站仪完成度盘定向后, 逐一对观测目标进行自动搜索并锁定, 将观测数据实时地记录到存储卡中, 同时将采集到的数据与预先设定的数值限差自动进行对比, 一旦监测到超限值时, 便启动自动报警系统, 再辅之以人工重测, 直到获得合格的观测数据。

2.2.2 控制模块

要想实现监测的全自动化, 实时控制的软件是必不可少的。TCA2003全站仪的控制模块具有实时性、高度自动化和高可靠性特点。该模块能够在预订时段内自动地对目标点进行测量, 并可以将测量得到的数据实时显示和输出, 并根据主要效应量的变化趋势来做判断, 以确定进行中长期预报, 还是短期预报。

2.2.3 数据处理模块

观测数据一般是指直接的观测结果, 但是也可以是经过特定处理以后的结果。因为任何观测数据或多或少包含一些干扰成分, 也就是误差, 因此, 在采集数据过程中排除和减弱干扰部分影响非常重要。该系统的数据处理模块具有高自动化、高通用性、计算容量大、速度快等特点, 有利于数据采集过程中排除和减弱干扰部分对结果的影响。

2.2.4 数据管理模块

由于对边坡变形体监测的周期多、时间长, 势必造成监测数据量十分庞大。所以管理这些繁杂而又庞大的数据, 关系到对边坡变形的监测和预测预报质量。监测成果数据库管理模块是十分重要的, 主要是针对观测产生的大量原始资料, 以数据库为中心, 实现对各类观测数据进行简单的整理、分析与管理等, 例如对原始资料进行粗差检验、模型判断以及对观测异常值进行技术报警。

2.2.5 观测数据分析、预报模块

该模块的主要功能是对监测的数据进行分析, 主要采用统计模型对灾害做出预测、预报的期限为几年、几个月、甚至几天。例如做出滑动即将发生的预测时, 为了提高预报模型的精度, 本系统模型库能够将启动降雨量预报模型、线性灰色预报模型、反函数预报模型等多个模型整合为滑坡预报综合判断模型, 进行综合预报。

3 自动变形监测系统的联机工作方式分析

3.1 自动有线监测系统的工作方式

这种工作方式由单台或多台TCA2003全站仪、有线传输系统、监控计算机及数据分析软件组成。该模式基于TCA2003全站仪的自动变形监测系统必须有完善的网络, 整个监测网络可分数据采集、数据传输和数据处理部分。数据采集部分为固定在测站上的TCA2003全站仪以及为TCA2003全站仪供电的外部电源等, 数据传输采用的是有线传输方式, 数据处理部分即计算机及相关软件。在这种工作方式下, TCA2003全站仪不需要人员值守, 由计算机远程控制全站仪的开关机及相关操作。工作过程是首先由控制计算机对全站仪发出指令, 然后指令通过经传输系统传到全站仪上, TCA2003全站仪根据收到的指令自动进行测量, 测量完毕后会将观测数据反馈到控制计算机上, 然后经由数据处理软件得到的数据进行分析处理后得出结果。在工作中TCA2003全站仪无需人员值守, 实现真正意义上的自动观测。

3.2 自动无线监测系统的工作方式

这种工作方式由单台或多台TCA2003全站仪、无线传输系统、控制计算机及数据分析软件组成。这种工作方式的工作原理与有线模式大致相同, 但也有所区别。其中最主要的区别是这种工作方式下TCA2003全站仪是通过无线传输的方式进行接受或发射的信号。同样, 控制计算机所发出的测量指令以及接受TCA2003全站仪传回的数据信息也是通过无线传输的方式进行。控制TCA2003全站仪进行自动观测的软件及数据处理软件都安装于控制计算机上, 这样就做到了TCA2003全站仪无需人员值守, 只是将TCA2003全站仪安置在观测机房的观测墩上, 如果要进行控制测量或其他测量时可将TCA2003全站仪从观测墩上移下。TCA2003全站仪以及数据发射电台均是外部电源供电, 为保证供电电压的稳压和避免突然停电给测量机器人带来损害, 必须在整个系统网络中给TCA2003全站仪安装单独的供电部分。除以上两点外其他方面情况与自动观测有线模式完全相同。

4 测量方法与精度分析

4.1 自动监测系统测量方法

目前, 自动监测系统测量常采用极坐标法、测角交会法、测边交会法等三种方法作为边坡变形的监测方法。这三种方法各有其特色。一般来说来说, 当距离<200 m、而精度要求很高的情况下, 应该采用测角交会法;当测量范围在200~500 m左右的情况下, 应该采用极坐标法;当距离>500 m的情况下, 应该考虑测边交会法。

4.2 自动监测系统测量精度分析

4.2.1 基准控制网精度分析

由于边坡变形观测的位移量指的是同一监测点在不同时间点的观测坐标的差值。所以, 监测基本控制网的点位误差对边坡变形监测基本没有影响, 因此, 监测基本控制网的相对点位误差基本为零。

4.2.2 监测点精度分析

以常用的两方向测边测角前方交会法为例, 其监测点的点位观测误差估算公式为:m P=± (ms2+mβ2) /2式中, m P为点位中误差, ms为测距中误差, mβ为测角中误差。

5 结语

目前, 新技术高速发展, 日新月异, 随着社会经济的不断发展, 变形监测自动化系统的应用越来越广泛, 并产生了巨大的社会效益和经济效益。本文探讨了基于TCA2003全站仪的通用变形监测系统的组成和工作模式, 及其在边坡变形监测中的应用方法, 对于提高变形监测系统的应用, 提高边坡变形监测预报的准确性和时效性, 具有一定的参考价值。

参考文献

[1]崔政权, 李宁.边坡工程理论与实践最新发展[M].北京:中国水利水电出版社, 1999.

[2]韩建设.岩土工程中滑坡监测的主要技术方法简述[J].西北水电, 2002 (2) :57-59.

[3]梅文胜.测量机器人在变形监测中的应用研究[J].大坝与安全, 2002.

[4]赵文峰.测量机器人在张家界观光电梯变形监测中的应用[J].湖南有色金属, 2005, 21 (5) .

矿井水文自动监测系统研究 篇8

系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数, 并在地面监控计算机上显示和存储, 一旦出现险情 (根据综合信息预报) , 井上、井下立即报警, 以便及时采取措施, 保证矿井及井下人员安全。监测数据可通过计算机网络查询。

2 系统组成及工作原理

系统主要由各种智能传感器 (如智能堰式流量传感器、智能管路流量传感器、智能水压传感器等) 、通信分站、通信线路、通信接口及监控计算机组成, 分布在各测点的智能传感器完成被测量 (如涌水量、水仓水位、钻孔水压、防水设施变形等) 的测量, 并通过一条公共传输线路 (传感器级M-BUS总线:四芯电缆, 其中两根供电, 两根通信) 将测量数据发送给通信分站, 再由通信分站通过另一条公共传输线路 (分站级RS485总线:两芯电缆) 远传至地面监控计算机, 实现集中处理、存储、报警。报警信息既被送给井下声光报警器, 提醒井下人员采取相应的行动。监控计算机具有网络服务器功能, 有关领导和部门只要打开各自的计算机, 就可通过浏览网页来查询全部监测内容。各类传感器一般都受环境温度影响, 为掌握影响程度, 进行温度补偿, 所有智能传感器都装有温度传感器, 温度传感器还可用于测水温。

井下系统分为三个网络层次, 底层网络由智能传感器、声光报警器及通信分站组成, 通信分站为主机, 通过发送不同的地址 (每个智能传感器、声光报警器都设有唯一的地址, 地址范围1~80) 依次控制各智能传感器执行测量工作, 并读取和存储其测量数据。智能传感器采用总线集中供电方式, 即由通信分站输出一对电源线, 给智能传感器供电, 而通信分站由本安电源直接供电。因声光报警器耗电较大, 故直接由127V交流电供电。地面监控计算机根据监测数据产生报警信息, 并由通信分站转给声光报警器;中间层网络由通信分站与监控计算机组成, 监控计算机为主机, 通过发送不同的地址 (每个通信分站都设有唯一的地址, 地址范围1~32) 依次选通各通信分站, 并读取其存储的测量数据;上层网络为计算机局域网络, 监控计算机作为网络结点, 具有网络服务器功能。底层、中层网络的拓扑结构分别为M-BUS总线型、RS485总线型, 特点是多个网络结点可共用一条通信信道, 非常适合煤矿井下测点分布较广的情形。M-BUS总线是欧洲标准的2线串行总线, 专门为耗能测量仪器传送信息而设计, 具有布线简便 (无极性、可任意分支, 普通双绞线) 、抗干扰能力强等优点。

当分站级RS-485总线过长或挂接通信分站过多时, 需在总线上加RS485中继器, 以提高通信距离和可靠性, RS485中继器由单独的本安电源供电。

3 通信接口

3.1 通信线路

通信接口是地面计算机与井下通信分站通信的转换接口。将通信接口后面板的RS232通信线插到计算机后面的RS232串行口上;用两芯通信电缆将通信接口后面板的“总线”口接到井下, 并接入通信分站内的接线端子上, 注意+、-不能接反, 可先将通信接口上电, 用万用表在井下量电压 (5V左右) 来判断+、-。通信电缆做接头时, 必须保证同颜色的线相连, 千万不要接错。为防雷击, 通信接口采取了防雷击设计。为保证井下系统安全, 下井信号为本安信号。

3.2 供电电源

通信接口供电电压为AC220V, 由市电提供, 必须良好接地。

3.3 运行

系统全部安装完毕, 打开电源开关, 正常工作后, 计算机向井下通信分站发送数据时, 通信接口前面板上“发送”指示灯亮;井下通信分站向计算机发送数据时“接收”指示灯亮。

4 通信分站

4.1 功能

通信分站不断读取和存储所接智能传感器的测量数据, 当地面监控计算机选通通信分站并发“读数据”命令时, 通信分站就将存储数据发给计算机;当地面监控计算机选通通信分站并发“搜索”命令时, 通信分站就自动搜索其所带智能传感器的数量、地址、类型等, 并发给计算机。

4.2 容量

一台通信分站所带智能传感器的数目不能超过100, 各智能传感器必须设置不同的地址 (范围为1~100, 通过专用设置器设置) 。必须记住安装在各测点的智能传感器地址, 以便在地面微机“系统生成”时使用。

4.3 地址设置

各通信分站必须设置不同的地址 (1~255) , 通过“地址设置开关”设置, 所有小开关打到左边 (ON) 时均为0, 打到右边时, 各小开关代表的值不同 (从下“1”至上“4”, 分别代表1、2、4、8) , 各小开关值的和为通信分站的地址。例如:如果通信分站的地址要设为9=1+8, 则小开关“1”和“4”要打到右边, 而小开关“2”和“3”要打到左边。

4.4 供电

通信分站的供电电压为DC24V, 由隔爆兼本安电源提供, 隔爆兼本安电源的供电电源为AC127V, 需用三芯电源线接井下127V交流电, 其中一芯为接地线。本安电源的直流输出端与通信分站电路板上的电源端用两芯电源线相连, 注意:正负极不能错。

4.5 与智能传感器连接

通信分站与智能传感器通过四芯通信电缆 (传感器级M-BUS总线) 连接, 其中两芯 (红、白) 为供电线, 通信分站给各智能传感器供电;另外两芯 (蓝、绿) 为通信线。注意:不要接错, 要同一颜色相接。通信电缆通过喇叭口接到电路板的接线端子上 (见图1.2) 。

4.6 与分站级RS485总线连接

通信分站经过地面通信接口与地面监控计算机通信, 通信电缆为两芯, 分+、-, 可先将通信接口上电, 用万用表在井下量电压 (5V左右) 来判断+、-, 然后接入通信分站内的接线端子上。

结束语:矿井水文自动监测系统的推广与应用有利于提高矿井水害预报、预测水平, 掌握矿井水文动态变化规律, 指导矿井水害治理, 保证矿井安全生产, 具有广阔的应用前景。

摘要：水害作为煤矿井下主要灾害之一, 严重威胁着煤矿的安全生产, 其表现形式是矿井涌水量突然增大超出矿井排水系统的排水能力, 因此, 建立矿井水文自动监测报警系统十分必要。

自动监测 篇9

为保证地铁的安全运行,必须在基坑开挖过程中对地铁隧道变形进行不间断监测。由于地铁运行期间测量人员无法进入地铁隧道,因此,须采用无人值守、远程监控的方式对隧道变形进行连续、自动的监测,以便随时提供监测信息,及时掌握地铁隧道的变化情况[1,2]。同时,在夜间地铁停运之后,组织专业人员下轨作业,对现场情况进行巡视,并利用测量机器人自动采集更全面的监测数据,确保地铁的安全运行[3]。

1静力水准自动化监测系统

静力水准自动化监测系统是一种利用连通器原理测量多点相对沉降的高精密液位系统测量仪,它通过互相连通的且静力平衡时的液面来传递高程。整个监测系统由传感器子系统、数据自动采集与传输子系统和数据管理与分析子系统构成,其系统构成如图1所示。

传感器子系统由多个静力水准仪组成。静力水准仪(连通液位沉降计)是一种电感调频的总线型位移计,由电感传感器、液缸、浮子等部件组成,可测得任意时刻液缸内水位变化情况,并输出位移量。静力水准仪灵敏度为0.01mm,测量精度可达0.1mm。

静力水准仪采用专用支架及配套工具安装在监测区域内的隧道壁上(如图2所示),并使用液体连接管和数据传输线连接起来。

数据自动采集与传输功能由数据采集箱实现,它通过数据传输线与静力水准仪连接,可以对静力水准仪做前端的数据采集以及将数据进行无线传输,如图2所示。

监测数据发送至信息中心后,由数据管理与分析子系统自动处理。用户在办公地点安装配套的软件后,可以通过公共网络远程控制静力水准系统进行数据采集。

2全站仪自动化监测系统

静力水准自动化监测系统只能体现隧道结构的沉降,不能全面反映隧道断面的变形情况,因此,采用全站仪自动化监测系统对隧道变形实施全面监测[4]。 全站仪自动化监测系统由测量机器人、电子手簿、反射棱镜及自动控制软件共同构成,如图3。

1)测量机器人。测量机器人即徕卡TS30全站仪,其标称精度为:测距精度 ± (0.6mm+1ppm× D),测角精度0.5″。该仪器不仅测量精度高、性能稳定,并且内置自动目标识别功能(ATR),操作人员只需粗略瞄准棱镜,仪器可以自动搜索目标、精确照准目标、跟踪目标、自动测量、自动记录数据,在几秒内完成一目标点的观测,像机器人一样对多个目标作持续和重复观测,并具有计算机远程控制等优异的性能,这在很大程度上提高了监测的工作效率[5]。

2)电子手簿。电子手簿(PDA)内置自主开发的自动控制软件及相关监测数据文件,并采用无线蓝牙与测量机器人连接(如图4),由PDA控制全站仪对基准点和监测点逐点扫描、记录、计算及自校,并将测量结果发送至PDA入库存储或进行整编分析。

3)反射棱镜。反射棱镜作为监测标志,利用膨胀螺丝固定在地铁隧道的道床、拱腰。安装时使棱镜反射面指向对中观测墩(即测站),以便测量机器人能自动搜索反射棱镜。

4)自动控制软件。自动控制软件是运用C语言自主开发的基于Mobile操作系统的测量软件。将该软件置于电子手簿中,设置端口后可通过无线蓝牙控制TS30全站仪,监测过程无需人工干预。

5)数据处理及分析。测量数据的处理分析,采用的是武汉大学测绘学院商用平差软件———“科傻”系统。在数据处理时对测量数据进行人工干预,删除粗差数据,取平均值作为此时间段测量的最终值,并按规定的格式绘制位移曲线图、制作监测报表,及时汇报隧道的变化情况[6]。

3监测数据分析

3.1静力水准自动化监测

静力水准自动化监测系统的采样时间间隔一般设定为0.5小时,采集的数据量很大。因此,本文在基坑施工前期、中期、后期三个时间段各选择了部分监测点数据绘制时程曲线图,用以展示静力水准自动化监测系统的测量效果,如图6—图8(左图)所示。

图6(左)所示为基坑开挖前施工准备阶段的静力水准监测时程曲线图。不难看出,在最开始的十余天里,各个监测点的监测数据十分平稳,累计变化量基本为零,而随着工程的不断进行,当桩基施工、围护结构施工逐步开展后,土层受到一定程度的扰动,静力水准数据也开始出现微小的变化。

图7(左)所示为基坑开挖过程中的静力水准监测时程曲线图。由于土方开挖是一个卸载过程,开挖区的自然状态发生了变化,基坑内外的土体也由原来静止的土压力状态向被动和主动的土压力状态转变, 因此,这一阶段对隧道结构的变形影响最大。从图中可以看出,此时各个监测点都已出现不同程度的沉降变化,其中最大累计沉降量接近4mm,但总体的变化趋势比较平稳,没有出现较大的波动,这说明该系统具有良好的稳定性。

图8(左)所示为基坑施工后期的静力水准监测时程曲线图。在基坑施工的后期,土体的变化会逐渐趋于稳定,图中各个监测点的时程曲线也逐渐趋于平缓,累计变化量最终稳定在某个数值附近,其中最大累计沉降量为2.5mm。

静力水准测量会受到误差的影响,比如温度、气压、水分蒸发、传感器的灵敏度以及安装情况等因素都会造成测量误差,但只要规范操作,这些误差都能限制在很小的范围内。

3.2测量机器人自动化监测

与静力水准自动化监测系统部分相同,这里也从基坑施工前期、中期、后期三个时间段各选择了部分监测点数据绘制时程曲线图,展现测量机器人自动化监测系统的测量效果[7],如图6—图8(右图)所示。

图6(右)所示为基坑开挖前施工准备阶段的测量机器人监测时程曲线图。若与图6(左)比较,可以发现:测量机器人采集的监测数据不及静力水准监测数据平稳,这主要是受制于测量误差的影响。徕卡TS30全站仪的测量精度达不到静力水准0.01mm的测量精度,因此在隧道未出现较大变形时,受偶然误差的影响,其累计变化量会在零处上下波动。

图7(右)所示为基坑开挖过程中的测量机器人监测时程曲线图。从图中不难看出,此时各个监测点都已出现不同程度的位移变化,其中最大累计位移量超过4mm,但总体的变化趋势与图7(左)相同,数据波动相对较大。

图8(右)所示为基坑施工后期的测量机器人监测时程曲线图。在基坑施工的后期,随着土体变化的逐步稳定,各个监测点的水平位移时程曲线也渐渐趋于平缓,这亦与静力水准的监测结果相一致。

测量机器人自动化监测受到的影响因素较多,如仪器自身精度、仪器对中整平、光线、温度、距离等,通过引入强制对中装置、采用精密测距模式等方法可以将测量误差限定在允许的范围内,要近一步提高测量精度,可以考虑加入距离差分、球气差、方位角差分等改正。

4结束语

自动监测 篇10

2009年《中国环境报》刊登了《探索环境监测新思路》的文章, 文中提到要以环境监测数据安全可靠、及时传输为目标, 构建传输及时、简便实用的环境监测信息体系。自动监测仪器的运用就是应及时传输污染物排放数据而建立的监测系统。自动监测仪器可以连续监测水质的动态变化, 但是污染源企业的废水成分复杂, 对自动监测仪器的测定有干扰, 因而水质自动在线监测仪长期运行的可靠性差。为加强自动监测仪器监测的可靠性, 就需要实行有效的监督, 因而认真开展自动监测数据有效性审核工作就成为环境监测工作的一种必然趋势。

目前我国自动在线监测仪器主要测定的指标有p H、COD、氨氮、TOC、总氮、总磷等项目指标, 远远不能满足对各行各业废水中的每项污染物进行实时监控的目的。

2 自动仪器监测中的问题

自动监测相对与人工监测来说, 优势是:采集的水质样品脱离废水环境的时间比较短, 组分变化程度没有手工监测大;可以实施连续监测, 避免了人工监测耗时费力、监测不能连续进行的弊端;可以预防和及时发现污染事故等。因而自动在线监测成为现阶段环保部门对污染源排放企业重点排放项目进行连续监督的重要手段。

在线监测仪器是由采水系统、配水系统、仪器分析系统、数据处理系统、数据传输系统集成。它对采样点位、站房环境条件、日常的运行和维护要求比较严格, 如果点位设置的不准确, 采取的水样没有代表性, 分析的数据不能如实、客观的反应排放废水的污染物程度, 若发生污染事故, 所测的数据就无法为环保部门提供有效的决策依据;若站房不能满足自动在线监测仪器所需的环境条件, 仪器在运行过程就不稳定或产生误差, 测定的结果不可信, 给环境保护部门执法与监控带来麻烦;在线监测仪器的日常维护是自动监测系统长期稳定获取准确数据的保障。然而在线仪器的维护需要专业的人才和过硬的技术, 在重点污染源有效审核中, 经常有企业的在线仪器出现问题, 有个别企业的仪器故障甚至好几个月得不到解决, 对环境保护部门的实时监督造成了严重的影响。目前我国已有很多城市对重点污染源企业在线监测仪器实行了第三方运营, 第三方运营可以确保在线监测仪器的正常运转, 但是第三方运营也存在一些问题, 主要是 (1) 委托企业拖欠在线运营方的经费; (2) 在线监测仪器品种繁多, 增加了第三方运营商的运营成本; (3) 目前尚未有政府部门定期对运营过程中的在线监测仪器进行计量检定[1]。

3 关于自动在线监测的几点思考

3.1 在线监测系统各方面的技术参数

2007年7月12日国家环境保护总局发布了《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范》 (HJ/T355-2007) , 该规范规定了为保障水污染源在线监测设备稳定运行所要达到的日常维护、校验、仪器检修、质量保证与质量控制、仪器档案管理等方面的要求, 并规定了运行的监督核查和技术考核的具体内容[2], 但是实际操作中, 一部分企业未能按要求进行运营, 政府部门对此过程也缺乏监管。在环境部门的现场勘验过程中有的企业的排污口是巴歇尔槽, 但槽的尺寸与污水流量、水位不匹配。有的企业废水排放槽做了防渗防腐蚀处理, 但是达不到长期耐渗耐蚀, 等等。因而在企业在线监测设备验收监测前, 环境保护行政主管部门应先对在线设备的安装点位、排污口规范化情况、站房的环境条件等等进行现场勘查, 符合相关标准要求的, 环境保护行政管理部门再向环境监测部门下发企业具备验收监测条件的通知, 不符合要求的让企业整改达标后再进行后续工作。

3.2 重点源企业自动在线监测的管理

目前, 在对重点源企业的自动在线监测还没有形成体系化的程序管理。环境监测部门对企业的在线设备进行验收监测并出具验收监测报告后, 由环境保护行政管理部门根据环境监测部门的验收监测报告对在线设备进行验收, 验收结果以正式的文件反馈给监测部门, 作为日后重点源企业有效性审核的依据。

在重点源有效性审核过程中需对仪器进行质控样考核。根据《污染源自动监测设备比对监测技术规定》的要求用两种质控样对在线设备进行考核, 一种为接近废水实际浓度的质控样, 另一种为超过相应排放标准的质控样, 每种质控样至少测定两次[3]。但是在实际的有效性审核工作中监测单位仅是对在线仪器监测的准确性负责, 故个人认为使用接近废水实际浓度的质控样完全可以满足监测的需求。

有效性审核时个别企业的在线监测设备是将一定量的废水抽取到固定容器后, 从盛水容器中再抽取水样进行分析;也有企业是直接将排放口的废水抽入仪器进行分析, 在工作中经常有企业人士对监测部门质疑人工采样与仪器采样的均匀性, 基于这个问题监测部门只能应企业要求改变方式, 每次采集水样摇匀后分为两份, 一份运往监测部门实验室分析, 另一份有企业人员手动进样由在线设备进行分析。

4 结语

我国对重点源企业的在线监测还处于成长阶段, 相关的监管和考核体系也在完善, 只有在试验中不断的总结和改进, 自动监测方式才能不断变强, 才能更好的应用到环境监测工作中去。

摘要：重点污染源企业水质自动监测在我国已经实行有一段时间, 结合实际工作遇到的问题, 提出了重点源企业在线监测的一点想法。

关键词：重点污染源,自动监测

参考文献

[1]陈斗、李星, 污染源在线监控设施第三方运营存在的问题及建议.环境监测管理与技术.2008, 20 (1) ;54.

[2]国家环境保护总局.水污染源在线监测系统运行与考核技术规范 (HJ/T355-2007) .2007, 7 (12) .

[3]中国环境监测总站.污染源自动监测设备比对监测技术规定 (试行) .2010, 8.

自动监测 篇11

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）.

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[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）.

短波广播质量自动监测分析系统 篇12

关键词：短波广播,停播,调幅度异态,漏警,虚警

1 概述

质量异态监测分析系统通过调用A/D采集卡数据, 处理得到监测频率的频率容限、电平值、调幅度等指标数据, 根据短波调幅广播指标要求的越限自动报警门限值对采集到的数据进行门限判断, 发现调幅度、频偏、停播等质量异态, 并将异态发生的时间、指标记录。

由于系统采用循环监测模式, 短波广播数量多, 造成扫描轮次的时间过长, 同时短波传输过程中衰落现象强, 接收地场强起伏现象明显, 存在不少异态漏警和虚警现象。经过一段时间的跟踪分析, 我们掌握分析了当地广播接收的特性, 逐步改进广播质量监测分析方法, 在很大程度上保证了异态不漏警及虚警报警量的不断减少。

2 质量监测分析

在系统初运行期间采取频率容限、电平 (S表值) 、调幅度分开分别报警, 只要其中有一项符合报警门限, 就将该异态上报。由于短波传输过程中衰落现象强, 短波的指标波动较大, 几乎每个时刻短波广播的某一指标都在发生变化, 如果把各指标分开进行判断, 这样会产生大量的虚警, 同时由于个别时间段的广播频率比较多, 因此这样一轮扫描下来, 由于质量异态发生时间刚好落在这个时间差内, 因此有些时间段由于系统没有扫描该频率而没有发现, 有些时间段由于扫描到的时间已经迟了, 恢复的时间与实际情况有所出入。由于扫描时间的延迟而造成质量异态的漏报现象。

每个频率的扫描把指标分开分别测量、分析, 结束后才对下一个频率进行扫描, 这种方法除了造成大量的虚警外, 也浪费了大量的时间, 造成频率的漏报。因此我们应该对广播的几项指标进行联合测量, 互相兼顾, 综合分析短波广播的变化情况。

首先要解决的是频率扫描轮次时间过长的问题。如果一个频率存在异态, 那么进行较长时间的测量分析, 可以尽量减少误报, 而当在频率无异态时也进行这么长时间的收测就浪费了大量时间。当一个频率的电平 (S表值) 与上一时刻无较大差异, 调幅度动态范围很大, 高能超过90, 90%时间与10%时间内的调幅度可差到50%以上, 基本上可确定该频率无质量异态。因此只要当扫描该频率时指标能满足该要求, 就可跳过进行下一频率的扫描, 这样扫描一个频率只需1-2s, 大大缩短了扫描的时间, 避免了因为扫描时间过长而漏报质量异态的事故。

再次要解决的是大量的虚警问题。通过对大量数据的综合分析, 总结出造成异态报警量过多的原因主要有以下几个方面:

早晚日出日落时电离层电子浓度变化大, 造成接收地信号起伏衰落;

春冬季节, 日出较迟, 凌晨4:00-6:00时段较高频率 (9M以上) 传输受到影响, 在接收地信号变弱;

频率容限受到多方面影响, 如本身中心频率不稳、邻频强、背景场强高等;

调幅度测量时间短, 造成调幅度报警频繁。

2.1 日出日落时电离层电子浓度变化大, 造成接收地信号起伏衰落, 电平变化明显

由于对短波电平设置的是一固定门限值, 因此在早晚日出日落时电平报警较多, 经过实际收测, 该频率信号应该无异态。说明对短波电平的报警不能采用固定门限值进行判断, 经过对几天数据的比对, 分析得到在同一时间段内的连续几天的电平趋于一稳定值, 不会有太大的起伏, 因此决定把前一天的数据保存住, 后一天该时段第一次收测的电平与前一天做比较, 并把该数据作为下一次比较的模本, 再收测到该频率时, 与该数据作比较, 如差值较大, 可考虑该频率可能是存大电平异态, 此时再将此异态上报。这样再经过连续几天的观测, 数据分析, 发现电平报警量明显减少,

在早晚电离层变化大时, 也不再频繁报警。而当电平异态发生时, 由于电平发生比较大的突变, 可以正常判断出该异态。

2.2 春冬季节, 日出较迟, 凌晨传输受到影响, 在接收地信号变弱

春冬季节的凌晨4:00-6:00, 此时由于电离层浓度较为稀薄, 9M以上频率的传输受到影响, 在接收地收测效果较差, 收测多为3分以下, 而短波调幅广播质量监测系统收测时, 就会由于电平的起伏变化, 而造成频繁、间隔短的重复报警, 而由于这是电离层的影响, 不记入质量异态, 考虑到电平测量方法中要求信号是比较强且稳定接收的, 因此当发生电平异态时先与收测情况比较, 如收测为3分以下就不再报警, 通过该方法过滤后, 信号由于电离层的影响而造成的异态就不再作为异态上报, 较大程度地提高了报警的合理性。

2.3 频率容限受到多方面影响

对于通过频率容限来判断一个电台是否正常运行, 开始考虑的比较简单, 认为只要电台信号比较强且稳定接收的, 频率偏差应该只在10Hz这样一个比较小的范围内, 而反过来当频率偏差超过这个值是, 可认为这个电台存在频率容限异态。经过几天的初运行, 却发现因此产生的报警太大, 一天几乎有上百条, 而实际上一天可能一条质量异态都没有, 这样造成的误报率太大。从每天的报警数据中可以看出报频率容限异态的频率比较集中, 在播音时间段内一直都在重复报频率偏差过大的频率容限异态。通过频谱仪收测, 得到在这几个频率与频率偏差值之差的那个频率位置上确实存在一个比该频率还强的信号, 这样在用FFT记算频率容限时实际取到的是位于该频率与频率偏差值之差的那个频率, 因此在收测时该频率的频率容限就超过了门限值。

因此当频率容限超门限时, 即可判断该频率发生频率容限异态的想法就不适合短波调幅广播质量监测系统进行频率容限的判断, 又考虑是否可以把频率容限与电平或调幅度几个指标合在一起判断。这时将历史数据查询出来, 进行分析、比对后, 发现频率容限指标与质量异态存在必然关系, 虽然当质量异态发生时, 频率容限一般会超出门限, 不过个别质量异态的频率容限也正常, 而此时通过电平或调幅度这两个指标可判断出质量异态的发生;更重要的是部分频率属于正常播出时, 频率容限由于上述原因很容易超出门限值。这样当发生质量异态时, 不一定要频率容限这个指标进行判断, 有时还会漏报, 而广播信号无质量异态时, 频率容限却频繁超出门限, 造成大量的误报警, 因此短波调幅广播质量监测系统中就将频率容限这项指标的测量, 分析的功能去除, 只把它作为一项参数记录下来。

2.4 调幅度测量时间短, 造成调幅度报警频繁

一个无质量异态频率的调幅度的动态范围满足上述要求时, 调幅度可短时间测量, 而当调幅度动态范围较小时, 例如广播为音乐节目时, 甚至是发生质量异态时, 调幅度只收测10s就显得较为短暂了。短波调幅广播质量监测系统初始设计时设置为只要10s没达到标准就报调幅度异态, 实际收测却发现该频率不存在任何异态, 因此考虑延长调幅度动态范围较小时的收测时间, 又不能因为这个原因影响其它频率的扫描, 在数据库设计时建立一个调幅度动态范围较小时的发生时间的字段, 把时间记录下来后, 对下一个频率进行扫描, 直到扫描一轮又回到该频率时, 如调幅度的动态范围满足上述要求就清空该时间, 而调幅度动态范围仍然较小时,

就将时间相减, 如果大于1分钟刚上报, 小于1分钟就不做任何操作, 跳到下一个频率扫描。通过该方法把调幅度的门限判断时间延长, 使调幅度异态的判断更接近实际。

从上述内容可以看出电平异态和调幅度异态不结合在一起判断得出结果再上报, 不考虑使用该方法主要基于以下原因:当电平异态时, 由于短波频道的不清静, 调幅度仍然可以符合标准, 而当广播节目空播时, 信号电平很强, 电平不存在异态, 这时只有通过调幅度来判断。

3 结束语

短波调幅广播质量监测系统经过几次数据分析、比对, 结合实际, 虽然存在频率容限总是超限、国际台提早结束播音等现象, 但经过对大量数据的分析、比对, 总结出了一套适合国内短波调幅广播质量监测的模式方法, 通过不断改过服务器端软件的算法, 较大程度地提高了质量异态报警的准确性, 将多报、漏报都减少到了一定限度, 对短波调幅广播质量异态的发现、时间的确定等方面起到了很大的协助作用。

参考文献

[1]广播电视监管中心.监测仪器设备技术维护手册.2010.

[2]广播电视监管中心.广播电视监测技术.2008.