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【關(guān)鍵詞】飲用水水質(zhì)；水質(zhì)安全現(xiàn)狀；在線監(jiān)測系統(tǒng)；技術(shù)要點

前 言

隨著社會發(fā)展，飲用水安全已成為政府、社會、公眾日益關(guān)注的焦點，獲得安全飲用水是人類生存的基本需求。近年來，盡管各地農(nóng)村加大了改水改廁工作力度，部分農(nóng)民喝上了安全水，但仍有部分農(nóng)民無法飲用到安全水，嚴重影響了農(nóng)村居民的身體健康和生命安全。

重慶市是一個大城市帶動大農(nóng)村的直轄市，其農(nóng)村飲用水安全問題在西南地區(qū)具有典型的代表性，因此加強農(nóng)村飲用水源保護，保障農(nóng)村飲水安全，已經(jīng)成為當前重慶市社會主義新農(nóng)村建設(shè)亟需解決的重要問題。

1.農(nóng)村飲用水安全現(xiàn)狀

1.1我國農(nóng)村飲用水安全現(xiàn)狀

飲用水是人類生存的基本需求，其安全問題直接關(guān)系到廣大人民群眾的生命安全及身體健康。飲用水污染事件是指因物理、化學、生物等因素污染飲用水，導致水質(zhì)感觀性狀和一般化學指標、毒理學指標、細菌學指標、放射性指標發(fā)生改變，超過國家衛(wèi)生標準和衛(wèi)生規(guī)范的限值或要求，造成或可能造成公眾健康危害的事件。近年來，中國飲用水污染事件頻繁發(fā)生，如 2014年蘭州市局部自來水苯超標事件、2013年杭州自來水異味污染事件、2012年江蘇鎮(zhèn)江自來水污染事件等飲用水安全問題引起社會各界的廣泛關(guān)注。

1.2重慶農(nóng)村飲用水安全現(xiàn)狀

重慶農(nóng)村地區(qū)飲水不安全性主要體現(xiàn)在水質(zhì)差、水量不足、取水不便、不能保證供給等方面。截至2009年底，重慶市近2350萬農(nóng)村人口中，有近1063萬人飲水不安全，占農(nóng)村總?cè)藬?shù)的45.2%左右。其中，水質(zhì)超標問題導致飲水不安全人口為近235萬人，水量不達標導致飲水不安全人口略為354萬人。

王曉青，侯新等對重慶市農(nóng)村飲用水現(xiàn)狀調(diào)查表明，除渝中區(qū)以外的39個區(qū)縣，飲水不安全人口達到992萬人，占總?cè)丝诘?1.86%。

2.水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀

作為傳統(tǒng)實驗室檢測的一項重要補充手段，在線式飲用水水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生。飲用水水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集水質(zhì)衛(wèi)生指標監(jiān)測傳感器、無線數(shù)據(jù)傳導設(shè)備和遠程監(jiān)控平臺為一體，運用現(xiàn)代自動監(jiān)測技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)并配以相關(guān)的專業(yè)軟件，組成一個從取樣、分析到數(shù)據(jù)處理的完整系統(tǒng)，實現(xiàn)了對飲用水水質(zhì)的在線自動監(jiān)測，可 24小時連續(xù)、準確地監(jiān)測飲用水中余氯、渾濁度、pH 值等衛(wèi)生指標及其變化狀況，并通過網(wǎng)絡(luò)實時將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理平臺。

2.1國外水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展狀況

美國日本等國很早就開始對水質(zhì)自動在線監(jiān)測技術(shù)進行研究和應(yīng)用了。美國在上世紀70年代就已經(jīng)運用水質(zhì)自動在線監(jiān)測系統(tǒng)對河海以及湖泊等地表水進行了實時的監(jiān)測。日本也同樣應(yīng)用自動監(jiān)測系統(tǒng)對城市排水系統(tǒng)以及污水處理排水進行了實時監(jiān)控，實現(xiàn)了自動連續(xù)監(jiān)測的有效利用。

目前在國外已廣泛采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)以及計算機技術(shù)，建立起了無線分布式自動監(jiān)測系統(tǒng)。通過水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)以及通訊功能，可以對各個監(jiān)測點的水質(zhì)進行控制。

2.2國內(nèi)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國水質(zhì)自動在線監(jiān)測、快速分析等體系建設(shè)尚處于探索階段。目前國內(nèi)市政各大型自來水廠，主要靠直接引進國外飲用水工程成套系統(tǒng)，水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)也主要靠從國外進口。我國的水質(zhì)在線監(jiān)測儀廠家雖然很多，但是多數(shù)為民營企業(yè)，技術(shù)水平參差不齊，儀器的穩(wěn)定性和可靠性不足，難以滿足我國水體環(huán)境復雜的監(jiān)測要求?？梢灶A測，在未來的幾年，水質(zhì)在線監(jiān)測儀器儀表行業(yè)的主要增長點將在環(huán)保相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。水質(zhì)的在線監(jiān)測系統(tǒng)分析將迎來新的市場機會。

3.建設(shè)水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求

3.1監(jiān)測點的選擇

在生活飲用水水質(zhì)進行在線監(jiān)控時，要對其監(jiān)測點進行合理的選擇，這樣才能保證監(jiān)測的有效性，在線監(jiān)測過程中所要選擇的監(jiān)測點有：（1）水源水的在線監(jiān)測點，在該種監(jiān)測點的選擇過程中，應(yīng)該考慮其供電條件、通信狀況、交通狀況、水深狀況、地理位置等各種因素；（2）出廠水的在線監(jiān)測點的選擇，一般會將水質(zhì)的監(jiān)測點設(shè)置于出水泵房附近的位置；（3）在進行管網(wǎng)水水質(zhì)的監(jiān)測時，要選擇能夠反映出廠水水質(zhì)變化的監(jiān)測點來進行水質(zhì)的監(jiān)測。

3.2監(jiān)測參數(shù)與儀器

根據(jù)水質(zhì)污染特征和監(jiān)督管理的需要，選擇具有代表性的參數(shù)；儀器設(shè)備的準確度、檢出限、重現(xiàn)性等主要檢測指標要與實驗室方法具有可比性，測定范圍應(yīng)滿足監(jiān)測評價的需要，最好具有方法比對校準的功能；應(yīng)配備水質(zhì)超標報警的自動采樣器；儀器性能要好，抗干擾能力要強，運行穩(wěn)定，故障率低。

3.3系統(tǒng)控制平臺

要求運行速度快，內(nèi)存容量大，并具有斷電保護的功能；要具有仿真操作界面，可隨時顯示自動站各主要設(shè)備和關(guān)鍵部件的工作狀態(tài)，并具有各種故障自動報警功能，具有監(jiān)測參數(shù)值超控制限報警功能和設(shè)備控制輸入設(shè)置功能。

3.4數(shù)據(jù)處理與傳輸平臺

開發(fā)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，自動接收傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)，并具有對數(shù)據(jù)庫檢索、查詢和顯示歷史數(shù)據(jù)等各種功能； 開發(fā)對數(shù)據(jù)進行分析計算、報表編制的應(yīng)用軟件，可實時打印自動站傳送的數(shù)據(jù)，并按要求格式打印各種報表；建立先進的軟件操作系統(tǒng)，要求界面友好，兼容性強，易于修改，易于升級。

4.展望

在經(jīng)濟社會不斷向前發(fā)展的新形勢下，自動水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)作為水資源和水環(huán)境保護的重要手段受到各級領(lǐng)導的重視，積極穩(wěn)妥地發(fā)展水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)，已成為水質(zhì)監(jiān)測能力建設(shè)的重要任務(wù)。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)建成后，將在跨界河流水污染紛爭、水質(zhì)評價、入河排污口監(jiān)督管理、水功能區(qū)污染物總量控制、安全供水等方面發(fā)揮人工監(jiān)測不可替代的作用。實現(xiàn)水質(zhì)信息在線查詢和共享，為控制水質(zhì)和治理水污染提供科學依據(jù)。

參考文獻

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[5] 孫海林， 李巨峰， 朱媛媛. 我國水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展與展望[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)， 2009， （3）

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關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；在線監(jiān)測系統(tǒng)；濁度儀；余氯儀

中圖分類號：U664文獻標識碼： A

1、前言

按照GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》規(guī)定，水質(zhì)檢測指標為106項，從2012年7月起國家要求各制水企業(yè)強制執(zhí)行該標準生產(chǎn)，并要求管網(wǎng)末梢處水質(zhì)符合該標準。同時在2011年沈陽水務(wù)集團編制完成的《沈陽城市供水發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》中，明確提出水質(zhì)達到的目標――建立本市的全方位的水質(zhì)在線監(jiān)測點，提高供水安全保證率，水質(zhì)綜合合格率達到99%。因此從現(xiàn)實出發(fā)，為確保實現(xiàn)供水完全符合國標要求，將建立水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)。再者由于水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備的成熟化及價格的下降，使企業(yè)監(jiān)測成本得到改善，建立水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)成為可能。

2、沈陽市T區(qū)供水管網(wǎng)及水質(zhì)在線監(jiān)測概況

沈陽市市區(qū)分為八個自然行政區(qū)， T區(qū)位于沈陽市的西部，到2010年底人口統(tǒng)計85萬，供水面積484km2，供水水源為7個。經(jīng)統(tǒng)計水質(zhì)離線監(jiān)測點29處，見圖1該區(qū)拓撲圖。是所有供水區(qū)中離線監(jiān)測點最多的區(qū)。

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)是一個循序漸進的系統(tǒng)工程，根據(jù)水質(zhì)在線監(jiān)測點選取的原則，結(jié)合沈陽市現(xiàn)有離線監(jiān)測點位置的實際情況，又經(jīng)現(xiàn)場查勘，故將T區(qū)作為本次水質(zhì)在線監(jiān)測點建設(shè)的第一試點區(qū)域。對現(xiàn)有的29處離線監(jiān)測點中選取在線監(jiān)測點的好處是：原離線點的選擇也是積于經(jīng)驗積累，避免了選址上的盲目。

圖1T區(qū)離線水質(zhì)監(jiān)測點拓撲圖

3、水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立

一個完善的供水水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括水源、水廠水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，同時還應(yīng)當包括一套完善的管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)[1]。目前本企業(yè)已建立了水源與水廠的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，對于管網(wǎng)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)還是空白，本文就是對本企業(yè)供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)提出總體設(shè)計方案，并實施。而管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測的關(guān)鍵在于要在何處設(shè)置水質(zhì)在線監(jiān)測儀器，本文在對現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測點布置方法總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有離線水質(zhì)監(jiān)測地址，優(yōu)選出在線水質(zhì)監(jiān)測點位置，為下一步在全市范圍內(nèi)全面展開管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點建設(shè)提供參考。

供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩部分。本文主要討論沈陽市管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計，即主要涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如監(jiān)測儀表、傳輸設(shè)施、接收設(shè)施、計算機終端），軟件系統(tǒng)主要是指與硬件設(shè)備相配套的管網(wǎng)水質(zhì)管理信息系統(tǒng)以及管網(wǎng)水質(zhì)模型。相關(guān)的軟件系統(tǒng)將不再此討論。

建立管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，需要分階段、分步驟地進行，如監(jiān)測點的選取、儀表的選取、監(jiān)測方法的確定、監(jiān)測參數(shù)的選擇及原則，以及數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理等將按照水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)方案于2014年逐步進行。

3.1 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)是由計算機、通訊、控制、傳感器“3C+S”（Computer、Communication、Control、Sensor）相結(jié)合，發(fā)揮綜合功效，具有國際先進監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以計算機為輔助手段，進行水質(zhì)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸。包括以下四個方面：

（1）計算機（Computer）技術(shù)

（2）通訊（Communication）技術(shù)

（3）控制（Control）技術(shù)

（4）傳感（Sensor）技術(shù)

3.2 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能：

采集的功能；傳輸?shù)墓δ?；顯示及分析的功能；顯示歷史數(shù)據(jù)、查詢、檢索、存儲、及分析功能；遠程網(wǎng)絡(luò)查詢；顯示報表及打??；報警及預測預報功能。

3.3 沈陽市T區(qū)在線水質(zhì)監(jiān)測項目的確定

根據(jù)CJ／T 206―2005《城市供水水質(zhì)標準》的相關(guān)規(guī)定：管網(wǎng)水質(zhì)檢測必須測定渾濁度、色度、臭和味、余氯、細菌總數(shù)、總大腸菌群、CODMn(管網(wǎng)末梢點)這七項指標。又根據(jù)《生活飲用水標準檢驗方法》GB5750―2006中規(guī)定：在這七項指標中色度、臭和味是通過人的感覺器官來完成的；細菌總數(shù)、總大腸菌群、CODMn是在化驗室來完成的，不適合于現(xiàn)場測定；而其它兩個監(jiān)控指標渾濁度、余氯是可以由儀器在現(xiàn)場完成的。

渾濁就是水的澄清度，是評判水質(zhì)的必要指標，是監(jiān)測水質(zhì)的重要的指標，根據(jù)渾濁度值直接可以判斷供水管網(wǎng)水質(zhì)是否受到了污染，通常濁度變高，一是微生物、細菌、病原菌入侵，二是無機物或有機物或兩者的侵入，三是由于爆管造成水質(zhì)的突然惡化，也會使?jié)岫燃眲∩?。曾有人做過濁度對水質(zhì)影響試驗[2]，當濁度降至0.1NTU時，絕大多數(shù)有機物被去除，致病微生物也幾乎無，有機物的降低，使有機鹵代烴這種有毒物質(zhì)產(chǎn)生的幾率降低。這也是西方發(fā)達國家把濁度降至0.1NTU甚至接近0的原因。

余氯是國標中規(guī)定的檢測指標之一。由水廠生產(chǎn)出的合格水在龐大、管材不一的輸配水管網(wǎng)輸送過程中水質(zhì)會逐漸下降，在輸配水過程中保持一定的余氯，可避免水體的再污染和微生物等的繁殖，確保用戶端合格水質(zhì)。同時水中的余氯量要有一個“度”，過多的余氯量一是造成資源浪費，成本增加；二是在管網(wǎng)中會與有機物發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生“三致”物質(zhì)，對人體有害；三是由于氯是強氧化劑，過多時會與輸水管道反應(yīng)，腐蝕管道。因此，把測定余氯值作為管網(wǎng)在線監(jiān)測另一個指標。

如今，還有一些制水企業(yè)在管網(wǎng)中監(jiān)測電導率、PH值、溫度等[3]，相較于濁度和余氯這兩個監(jiān)測指標，無論從監(jiān)測效果與投入成本比較，都無濁度與余氯其對水質(zhì)的監(jiān)測更好。

3.4 沈陽市T區(qū)供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測點選址

安裝水質(zhì)在線監(jiān)測儀器可做到實時監(jiān)測水質(zhì)，預測水質(zhì)變化規(guī)律，判斷是否需要調(diào)整制水工藝。而選取能全面、真實、準確的反映大部分管網(wǎng)內(nèi)水的質(zhì)量的監(jiān)測點是建立在線監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵與核心。根據(jù)沈陽市“十二五”供水發(fā)展規(guī)劃，泵站水質(zhì)綜合管理達標率≥95%，其中包括：泵站水質(zhì)監(jiān)測率100%，未發(fā)生水質(zhì)事件100%。今后沈陽水司將陸續(xù)上馬在線監(jiān)測設(shè)備，主要是余氯檢測儀和濁度檢測儀。主要安裝在水源、二次加壓泵站、管網(wǎng)節(jié)點等。

從技術(shù)和經(jīng)濟的角度考慮，在管網(wǎng)中選擇合理的水質(zhì)監(jiān)測點，能滿足下列要求[4-6]：

（1）以最少的水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備投入，而了解整個管網(wǎng)盡可能多的水質(zhì)信息；

（2）在已知水質(zhì)監(jiān)測點數(shù)量的前提下，最能代表整個輸配水系統(tǒng)供水量的；

（3）供水管網(wǎng)中每個節(jié)點都有可能成為潛在的的水質(zhì)突變污染源，當污染事故發(fā)生時，所選的這組監(jiān)測點集合必須能在最短的時間內(nèi)捕捉到這一變化；

（4）從污染事件發(fā)生到監(jiān)測到這一污染事件，受到污染的供水量最少的這樣的布點。

還有必要處設(shè)監(jiān)測點。在本市管網(wǎng)中，存在一定數(shù)量的上個世紀五、六十年代鋪設(shè)的石棉水泥管、解放前鋪設(shè)的預應(yīng)力鋼筋混凝土管等。這些管道，一是鋪設(shè)時間長，管道老化嚴重；二是內(nèi)壁沒有防腐，管道腐蝕嚴重。這些管道分布在全市范圍內(nèi)，尤其是老城區(qū)比較多，對下游的水質(zhì)產(chǎn)生惡化影響，水質(zhì)下降明顯，還會增加輸水成本。由于本企業(yè)資金緊張，要想徹底改造更換管網(wǎng)，不是三、五年內(nèi)能夠做到的事，因此有必要設(shè)置水質(zhì)在線監(jiān)測點，可選取特別嚴重的幾處管段進行監(jiān)測，又可為今后研究管材對水質(zhì)影響提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

從以上分析可見，選址主要還是根據(jù)經(jīng)驗、實際現(xiàn)場進行監(jiān)測點的選擇。

3.5、沈陽市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測儀器的選擇

在線儀器的選擇要根據(jù)企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)場實際狀況，比較同行業(yè)中使用的同類產(chǎn)品的優(yōu)缺點，所選擇的儀器在未來幾十年應(yīng)該是最先進的、不落伍的。

1、在線濁度儀的比選

本企業(yè)選擇的是哈希的1720系列在線濁度儀。它是目前國內(nèi)絕大多數(shù)已經(jīng)建設(shè)的管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)中普遍使用的產(chǎn)品。同時，從儀表的性價比、售后的維修來說，哈希都是最佳的選擇。

2、在線余氯儀的比選

由于美國HACH公司是一家生產(chǎn)水質(zhì)監(jiān)測儀器的專業(yè)廠家，產(chǎn)品具有測量精確、運行可靠、操作簡單、低維護量、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。其在線化學分析過程更方便、更迅捷、更可靠，本市還有其辦事處，為維護與安裝提供了便捷條件，同時性價比合理，故本企業(yè)在線監(jiān)測余氯儀全部采用該產(chǎn)品。見圖3所示。

圖3HACH1720E型濁度儀與HACH CL17余氯儀

3.6 在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸手段的選擇

綜合考慮水質(zhì)監(jiān)測設(shè)置處的現(xiàn)場條件、運行成本及管理方便等諸多因素，本文對2種數(shù)據(jù)傳輸通訊手段進行分析與比較。

在供水監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)中，對管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸方式可分為有線和無線兩種。

無線通訊方式又分為：電信CDPD（Cellular Digital Packet Data星空數(shù)字分組數(shù)據(jù)）傳輸，移動GPRS（General Packet Radio Service通用無線分組業(yè)務(wù)）或聯(lián)通CDMAIX(Code Division Multiple Access多碼分址――數(shù)字技術(shù)分支)傳輸、超短波傳輸、移動（或聯(lián)通）短信傳輸、光纖傳輸、3G、4G等。一般地講，3G、4G是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。

無線通訊網(wǎng)絡(luò)靈活、經(jīng)濟，成本低、應(yīng)用越來越廣泛，智能化、自動化越來越程度高，因此成為最主要和有效的數(shù)據(jù)傳輸方式。

由于本企業(yè)現(xiàn)有的泵站遠程動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式為GPRS通訊傳輸方式，故本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)將利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行實時傳輸數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)資源的共享，同時降低了成本。

3.7 在線監(jiān)測儀表的管理與日常維護

（1）建立與健全一系列嚴格的水質(zhì)管理規(guī)章制度，包括水質(zhì)監(jiān)測操作規(guī)程，水質(zhì)檢驗項目及頻率、水質(zhì)上報制度，水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量控制制度、各組織職責等。

（2）健全組織機構(gòu)，明確崗位職責，對制定水質(zhì)監(jiān)測計劃及保證實施的措施，保證樣品質(zhì)量，標準分析及方法完整、準確。

（3）監(jiān)測人員具有良好的技能，人員進行專業(yè)培訓，持證上崗；同時注重技術(shù)人員的繼續(xù)教育與專業(yè)人員的技術(shù)培訓。

（4）記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，對遠傳通訊設(shè)備進行每日跟蹤，由中心控制服務(wù)終端建立數(shù)據(jù)庫，對水質(zhì)數(shù)據(jù)進行處理。

（5）定期校核儀器測量精度，按照測試試液使用頻度定期更換。

（6）對分析數(shù)據(jù)進行正確處理、校對、審查并形成分析報告，建立分析報告審核制度、保密制度。

（7）建立儀器報警申報制度，及時上報有關(guān)部門和人員，對水質(zhì)當時狀況進行取樣，留作備查。

4、結(jié)論

本文對沈陽市T區(qū)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立方案進行了闡述。作為制水企業(yè)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立，可以滿足用戶對水質(zhì)安全性的要求，為水質(zhì)安全提供了技術(shù)上的保證，是避免發(fā)生大規(guī)模水質(zhì)事故和日常水質(zhì)監(jiān)控的有力保障。

參考文獻

[1]郭姣, 劉遂慶等. 供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點布置方法研究與應(yīng)用. 給水排水， 2007，vol.33 No.8：115

[2]Robert-Nicoud, Y Raphael, B.Smith, I.F.C. Configuration of Mersurement Systems Using Shannon’s Entropy Function. Computers and Structures,2005,83：599-612

[3]Saskia K Van Bergen, Irina B Bakaltcheva, Jeffrey S Lundgren, et al. Environ Sci Technol, 2000,34(4):704-706

[4]陳立. 中國小城鎮(zhèn)供水安全技術(shù)指南. 中國建筑工業(yè)出版社，2012，8：402～404

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【關(guān)鍵詞】 水質(zhì)監(jiān)測 系統(tǒng) 研究 MSP430 GSM 設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平日益提高，人們對生存環(huán)境質(zhì)量也更為關(guān)注，環(huán)境意識的提升使我國的生態(tài)經(jīng)濟的發(fā)展取得了良好的進展，我國的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展能力得到了較大的提升，改善生態(tài)環(huán)境，促進生態(tài)經(jīng)濟的發(fā)展，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)人民生活富裕、生態(tài)良好文明的必經(jīng)之路。目前隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，工業(yè)廢水和城鄉(xiāng)生活污水的排放量大大增加，致使水質(zhì)日趨惡化，資源短缺和水污染加重等水環(huán)境問題日益突出，使人們的健康和經(jīng)濟的發(fā)展受到了嚴重的威脅和制約。因此，要加大水污染治理的力度，加強對水污染的控制，采用新技術(shù)對水質(zhì)進行全時段的動態(tài)監(jiān)控。水質(zhì)參數(shù)在線監(jiān)測及遠程傳輸系統(tǒng)是目前廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)裝置，用現(xiàn)代管理手段對水環(huán)境質(zhì)量進行檢測，是我國實現(xiàn)對水質(zhì)變化和污染物總量進行控制的重要方法。

1 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

通過加大環(huán)境保護力度，優(yōu)先發(fā)展環(huán)境產(chǎn)業(yè)可以有效實現(xiàn)對生存環(huán)境質(zhì)量的提升和保護，我國主要是通過制定一系列污水排放標準并加監(jiān)管力度的手段，對水質(zhì)分析項目分析進行定期監(jiān)測，對污水和廢水排放標準進行嚴格把關(guān)，輔助罰款、停產(chǎn)整頓等手段來實現(xiàn)對水污染的整治和對水資源進行有效保護的。我國普遍采用通過人工采集、分析數(shù)據(jù)、手工匯總制表等工作手段來實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)理，這些手段存在一定的缺陷，比如采樣間隔時間長，數(shù)據(jù)分析匯總慢且傳遞不及時，對當?shù)丨h(huán)境現(xiàn)狀的反映不及時、不準確等。目前我國從事水質(zhì)參數(shù)檢測研究工作的比較少，盡管環(huán)境監(jiān)測部門現(xiàn)在已經(jīng)計劃實施城市水質(zhì)參數(shù)與污水流量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)項目，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)對水質(zhì)情況和污染物排放情況進行監(jiān)測，但是到目前為止還缺乏基層水環(huán)境在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)膬x器設(shè)備。因此，需要發(fā)展環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備項目，通過研制一種連接基層監(jiān)測部門與轄區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的現(xiàn)場參數(shù)在線監(jiān)測與遠程傳輸系統(tǒng)，來實現(xiàn)對水質(zhì)進行全時段的動態(tài)監(jiān)控，以便對環(huán)境能夠最好的進行保護。國外目前已經(jīng)早在20世紀70年代就已經(jīng)發(fā)展了水質(zhì)移動監(jiān)測系統(tǒng)和自動監(jiān)測系統(tǒng)。通過在一個水系或一個地區(qū)設(shè)置若干個有連續(xù)自動監(jiān)測儀器的監(jiān)測站，由一個中心站控制若干個子站，隨時對該區(qū)的水質(zhì)污染狀況進行連續(xù)自動監(jiān)測，形成一個連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的方式對水質(zhì)污染綜合指標進行有效監(jiān)測，并通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和GPRS/GSM無線數(shù)據(jù)通訊裝置對信息進行傳輸，建立網(wǎng)絡(luò)化的“環(huán)境評價體系”和“自然災(zāi)害防御體系”，來實現(xiàn)對水環(huán)境質(zhì)量進行綜合性評價，從而有效防治和控制水污染及保護水資源。

2 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

為了實現(xiàn)對水質(zhì)進行有效監(jiān)測，需要研制和開發(fā)出水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，以美國GLOBAL WATER公司的wQ系列水質(zhì)參數(shù)檢測傳感器為研究模型，通過在線監(jiān)測儀器，單片機電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和液晶顯示器電路的硬件設(shè)計，以及A/D轉(zhuǎn)換程序、數(shù)字平滑濾波程序、數(shù)據(jù)運算處理程序和字體顯示程序的編寫，把MSP430單片機作為現(xiàn)場參數(shù)在線監(jiān)測子系統(tǒng)的核心器件與電路進行合理配置，把水質(zhì)傳感器監(jiān)測到的電信號轉(zhuǎn)換成4-20mA/0—5V的標準信號，并通過數(shù)據(jù)運算處理得出實際化學或物理量的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場參數(shù)在線監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠程傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)進行合理化設(shè)置，實現(xiàn)監(jiān)控中心的服務(wù)器與監(jiān)測站點的水質(zhì)監(jiān)測儀之間的遠程通訊和對轄區(qū)內(nèi)監(jiān)測站點的各項水質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)接收、存儲、查詢、統(tǒng)計以及通行分析，來建立一個完整的水質(zhì)參數(shù)在線監(jiān)測及遠程傳輸系統(tǒng)。

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件構(gòu)架——水資源質(zhì)量評價系統(tǒng)

客觀、科學、公正地監(jiān)測、評價水資源質(zhì)量是反映水環(huán)境狀況的首要表征，水質(zhì)水量同步監(jiān)測、資料配套是相關(guān)部門及時、快速、準確地提供水質(zhì)動念信息的主要手段。在實際工作中要以社會需要為前提，通過多種方式向社會展開全方位服務(wù)。通過有效地采集、存儲、分析、報告、預測、公布的手段把實時、大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準確的上報，通過科學依據(jù)和技術(shù)支撐為水行政主管部門提供決策的考量和執(zhí)法的依據(jù)，以有效做好水資源保護工作。目前我國廣泛采用的水環(huán)境管理信息系統(tǒng)是通過應(yīng)用Internet技術(shù)、GIS技術(shù)，以Microsoft的XML語言為基礎(chǔ)，在的服務(wù)平臺上，應(yīng)用W EB G I s，有機結(jié)合地理信息系統(tǒng)的空間圖形與水環(huán)境評價屬性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對各層空間信息、屬性數(shù)據(jù)進行自動采集、實時傳輸、分類存儲、更新顯示、分析評價、有效管理、報告和。這個系統(tǒng)最用覆蓋面廣、運行費用低、安全、穩(wěn)定、可擴充性強、業(yè)務(wù)操作簡捷、日常運行維護簡便的特點。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)的硬件構(gòu)架——立體化監(jiān)測解決方案

實驗室、移動和自動監(jiān)測立體化共同構(gòu)成了立體化的監(jiān)測解決方案。實驗室是四級監(jiān)測體系中進行同常水質(zhì)分析工作的基本單位，實驗室監(jiān)測具有監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)范、統(tǒng)一的特性。建立起相應(yīng)的移動監(jiān)測系統(tǒng)是預防重大流域的突發(fā)性水污染事故和災(zāi)害的重要手段同，通過應(yīng)急移動監(jiān)測解決方案可以使實現(xiàn)對污染物質(zhì)的迅速監(jiān)測。自動站監(jiān)測解決方案是通過自動水質(zhì)監(jiān)測站對水質(zhì)進行連續(xù)或間歇地實時監(jiān)控。

3 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的總結(jié)與展望

我國通過單片機數(shù)據(jù)檢測技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進行合理組合設(shè)計出了適合在我國基層環(huán)境與水質(zhì)監(jiān)測單位應(yīng)用的水質(zhì)在線監(jiān)測及遠程傳輸系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的設(shè)計為我國基層水環(huán)境及水質(zhì)監(jiān)測提供了一種新的檢測手段和系統(tǒng)設(shè)備。通過綜合應(yīng)用解決方案，在提高水質(zhì)監(jiān)測信息數(shù)據(jù)傳輸和分析效率的同時，還有效提升了有關(guān)部門對突發(fā)、惡性水質(zhì)污染事故的預警預報及快速反應(yīng)能力，使水質(zhì)量實現(xiàn)了應(yīng)急移動監(jiān)測，有效提升了我國水質(zhì)監(jiān)測的水平。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：總磷 在線監(jiān)測 節(jié)水降耗 高爐循環(huán)冷卻水

1、前言

我國是一個嚴重缺水的國家，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1/4、美國的1/5，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。我國城市因缺水，每年經(jīng)濟損失達1200多億元人民幣，而工業(yè)用冷卻水要占工業(yè)水總量的70%左右，因此，通過節(jié)水提高水的重復利用率是現(xiàn)代工業(yè)的重點工作。

河北鋼鐵集團邯鋼分公司（以下簡稱邯鋼）位于嚴重缺水的河北南部，作為國有特大型鋼鐵企業(yè)，已經(jīng)跨入千萬噸級鋼鐵企業(yè)行列，隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，水資源的大量消耗勢必造成水資源短缺及水污染。水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)作為一種高新技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)的不間斷監(jiān)測，為生產(chǎn)運行提供及時數(shù)據(jù)，提高水處理效率，減低補充水的用量，從而節(jié)約水資源；降低污水排放量，減少對環(huán)境的污染，同時節(jié)約了水處理劑的使用成本。

2、邯鋼東區(qū)高爐循環(huán)水系統(tǒng)

邯鋼東區(qū)5#、7#、8#高爐循環(huán)水泵站采用通風冷卻塔、蒸發(fā)式空冷器和干式空冷器冷卻方式，生產(chǎn)的開路凈環(huán)水主供高爐風渣口各套及爐身噴水；軟水閉路循環(huán)水主供高爐爐體及熱風閥系統(tǒng)。在開路凈環(huán)水中投加緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑，對軟水閉路循環(huán)水投加緩蝕阻垢劑。

3、水質(zhì)重點監(jiān)測指標

3.1 PH值

pH值有時也稱為氫離子指數(shù)。由水中氫離子的濃度可以知道水溶液是呈堿性、中性或酸性，它是循環(huán)冷卻水處理過程中的重要控制指標之一。我國大部分水處理藥劑采用磷系配方，PH值的調(diào)節(jié)失控，會對水處理藥劑效果產(chǎn)生負面影響，甚至會造成系統(tǒng)腐蝕，結(jié)垢等問題，常用的磷系配方水處理法，要求PH值范圍較小，故控制好PH值指標是水處理的關(guān)鍵。

3.2 硬度

硬度是指水樣中鈣鎂離子的總濃度，由于工業(yè)循環(huán)水中水的蒸發(fā)濃縮，很容易形成水垢；而投加的磷系藥劑與產(chǎn)生硬度的陽離子結(jié)合，形成保護膜附著在管道內(nèi)壁，最終目的是降低系統(tǒng)結(jié)垢幾率，這樣硬度的高低也是發(fā)揮藥劑最大能力的體現(xiàn)。

3.3 氯離子

氯離子有很強的穿透性，它的原子半徑小，并有很高的極性，能促進腐蝕反應(yīng)，又容易穿透金屬表面的保護膜，造成縫隙和空蝕等局部腐蝕。另外氯離子也是確定水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的一種方法，用于指導系統(tǒng)的補水及排污。

3.4 總磷

循環(huán)水中總磷包括有機磷和無機磷，它是衡量阻垢緩蝕劑的投加量的指標，若阻垢緩蝕劑的投加量過高，在水中有機膦容易轉(zhuǎn)化為磷酸鹽而產(chǎn)生結(jié)垢的傾向，并加劇水中菌藻微生物的繁殖，投加量過低，則不能起到阻垢和緩蝕的作用。保證總磷指標，即保證藥劑發(fā)揮最理想效果時的投加量，相應(yīng)最大限度降低藥劑使用成本。

4、在線監(jiān)測儀器的應(yīng)用

對于邯鋼而言，在節(jié)水方面還存在著大的潛力，循環(huán)水濃縮倍數(shù)的控制直接影響到鋼鐵企業(yè)的用水成本，提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率，減低補水的用量，降低排污量，進而降低水處理藥劑的消耗量。這就需要有及時的數(shù)據(jù)傳輸，及時反映循環(huán)冷卻水的水質(zhì)情況。

邯鋼東區(qū)高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總磷監(jiān)測以往依靠手工取樣化驗，這種離線分析往往會造成采樣誤差大，分析周期長，數(shù)據(jù)代表性差，不能及時反映水質(zhì)的瞬時狀況，進而對藥劑的投加量把握失衡，人工檢驗帶來藥劑投加效果的滯后，難以滿足企業(yè)進行有效水質(zhì)管理的需求。因此，只有對水質(zhì)進行實時自動監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)及時傳遞給水站崗位，才能評價水質(zhì)狀況和變化規(guī)律，車間及時掌握循環(huán)水的總磷變化，進而科學合理調(diào)整水質(zhì)加藥，把握排污量和補水量。邯鋼東區(qū)有3座高爐循環(huán)水系統(tǒng)加裝水質(zhì)總磷在線監(jiān)測系統(tǒng)，進行多通道監(jiān)測，經(jīng)過半年的調(diào)試運行后，為驗證在線監(jiān)測系統(tǒng)使用情況，比較實驗采用國家標準監(jiān)測分析方法進行實驗室分析，并與在線儀器的測定結(jié)果相對比（見表1，2，3）。

4.1 結(jié)果分析

（1）分析方法：相對誤差：γ=（x/x）×100%，其中，x表示手工總磷監(jiān)測值，x表示兩種方法的差值。

顯著性檢驗：根據(jù)實際情況，本文采取置信度為95%時，F(xiàn)、t檢驗法對實驗結(jié)果進行分析。

（2）結(jié)果對比：（表4）

4.2 結(jié)論

查看F值，F(xiàn)n

根據(jù)高爐循環(huán)冷卻水對水質(zhì)的要求，在線監(jiān)測系統(tǒng)運行中，總磷的日常數(shù)據(jù)符合規(guī)定的水質(zhì)指標范圍內(nèi)。因此可以得出結(jié)論， 總磷在線分析儀測得的數(shù)據(jù)真實可靠，可以用于高爐循環(huán)冷卻水日常生產(chǎn)的監(jiān)督和指導。

5、儀器運行、維護

由于進口總磷在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備昂貴，操作界面復雜，成本較高，邯鋼東區(qū)高爐循環(huán)水系統(tǒng)引進的核工業(yè)北京化工冶金研究院的HGY-Tp型總磷在線分析儀，采用大屏幕液晶顯示器，中文界面操作，對水質(zhì)進行在線即時監(jiān)測，并將所得到的水質(zhì)情況信號即時傳送給崗位監(jiān)控畫面，實現(xiàn)了對循環(huán)水中總磷含量的實時監(jiān)控。

5.1 儀器的檢查

（1）保持儀器內(nèi)外清潔，每日打開儀器前門觀察儀器工作狀態(tài)，檢查試驗過濾器有無泄漏等。

（2）根據(jù)實際生產(chǎn)情況及被檢測水體的水質(zhì)狀況來確定校準周期，清洗儀表探頭，及時

更換試劑，六個月更換一次泵管，一年更換一次閥管，更換試劑、配件后對儀器進行標定。

5.2 質(zhì)量控制管理

（1）試液的質(zhì)量控制：在線監(jiān)測儀器所需的試液需要定期檢查，如發(fā)現(xiàn)有沉淀、變色等現(xiàn)象，應(yīng)及時更換、重配。

（2）比較實驗控制：發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，采用實驗室手工取樣分析，并與在線儀器的測定結(jié)果相對比，來判斷在線儀器測定的準確度。

6、結(jié)語

6.1 經(jīng)濟效益

考慮到減輕手工化驗負擔后，年可節(jié)約人工費用18萬元；現(xiàn)在每月3座高爐減少投加緩蝕阻垢1500kg，每噸緩蝕阻垢劑按照1萬元計算，年可節(jié)約藥劑成本18萬元；通過藥劑投加量的調(diào)整后，在保證藥劑的停留濃度前提下，東區(qū)高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)平均每天節(jié)約河水補充量400噸，水價參照1.76元/噸合計，年可節(jié)省對外付水費用約26萬元。

6.2 社會效益

隨著藥劑投加量的減少，相應(yīng)的排污頻率隨之降低，3座高爐循環(huán)水系統(tǒng)原來的排污量為500噸/月，現(xiàn)排污量為100噸/月，減少排污量就等同于降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，更增加了社會效益。

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關(guān)鍵詞：海洋浮標　海洋生態(tài)系統(tǒng)健康　動態(tài)監(jiān)測　海洋管理

中圖分類號：TP27

文獻標識碼：A

文章編號：1007-3973（2012）007-096-02

隨著環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和管理需求的不斷發(fā)展，海洋環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)逐步從費時費力的現(xiàn)場觀測往自動在線連續(xù)監(jiān)測的方向發(fā)展，我國海洋環(huán)境的在線自動監(jiān)測系統(tǒng)也不斷得到管理部門的重視和認可。與此同時，由于海洋環(huán)境水質(zhì)評價自身的缺陷以及污染物的不斷增加，海洋和環(huán)境管理對于環(huán)境評價也由原來的水質(zhì)評價往生態(tài)系統(tǒng)健康等環(huán)境綜合評價方向發(fā)展。因此海洋自動監(jiān)測系統(tǒng)如何在海洋生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測中發(fā)揮作用，對海洋環(huán)境保護和管理有著重要的現(xiàn)實意義。

1 我國海洋多參數(shù)在線連續(xù)監(jiān)測浮標現(xiàn)狀

海洋多參數(shù)自動在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個以在線海水分析儀器為核心，運用自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、無線傳輸技術(shù)以及相關(guān)的專業(yè)分析軟件所組成的監(jiān)測體系，該系統(tǒng)具有投資經(jīng)濟、功能強大、數(shù)據(jù)量大、響應(yīng)及時、公正客觀、穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護量小等特點。為了實現(xiàn)對調(diào)查船難以做到的海洋環(huán)境長期、定點、連續(xù)、多參數(shù)的現(xiàn)場實時自動觀測，國內(nèi)外上世紀80 年代開始將資料浮標作為海洋環(huán)境監(jiān)測的一種常規(guī)手段。尤其是在上世紀90年代，隨著現(xiàn)代海洋環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)的迅猛發(fā)展，在直接毗鄰經(jīng)濟告訴發(fā)展都市的近海港灣，針對海洋污染或生態(tài)環(huán)境的水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)紛紛成立，據(jù)統(tǒng)計1992年9 月一個月內(nèi), 全世界通過ARGOS 定位和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑谟玫腻^碇浮標就達352 個。

多參數(shù)浮標主要由儀器設(shè)備載體、能量供應(yīng)系統(tǒng)、海水水質(zhì)分析儀器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、岸站監(jiān)控中心、安全防護系統(tǒng)、固定錨鏈系統(tǒng)等六大部分組成。從上世紀90年代開始，我國開始引入YSI等國外多參數(shù)浮標，我國部分海域開始布設(shè)多參數(shù)自動監(jiān)測浮標。“九五”和“十五”期間，依托863等科技攻關(guān)項目的支持，我國開始自行研制海洋自動監(jiān)測技術(shù)取得了較大進步，如“無人自動監(jiān)測站與生態(tài)浮標系統(tǒng)”等，涌現(xiàn)了一批海洋自動監(jiān)測科技成果。近年來隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)技術(shù)集成技術(shù)的發(fā)展，多個自動監(jiān)測浮標/探頭集成性越來越高，自動監(jiān)測浮標所囊括的監(jiān)測項目得到不斷補充，項目包括氣象、水文、水質(zhì)以及生態(tài)等方面。多參數(shù)浮標已經(jīng)發(fā)展成為集成了傳感器、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通訊等多項高新技術(shù)的測量項目齊全的海洋自動觀測系統(tǒng)。

單個多參數(shù)浮標只能監(jiān)控一個較小區(qū)域的海洋環(huán)境變化。近岸海域環(huán)境復雜多變，因此單靠一個或少數(shù)幾個浮標難以監(jiān)控較大或整個海區(qū)的海洋環(huán)境變化，需要建立多個浮標組成的自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2004年起，廈門市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站在廈門灣陸續(xù)投放了5臺海洋水質(zhì)連續(xù)在線自動監(jiān)測浮標，被成功應(yīng)用于廈門同安灣赤潮短期預報，并取得了較好的效果，為自動監(jiān)測系統(tǒng)在海洋生態(tài)災(zāi)害防治應(yīng)用積累了經(jīng)驗。2008年起，廣西北海海洋環(huán)境監(jiān)測中心站陸續(xù)在廣西近岸海域投放了16臺海洋生態(tài)多參數(shù)在線自動監(jiān)測浮標，形成了當時國內(nèi)規(guī)模最大的海洋自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為較為準確的監(jiān)控廣西近岸海域生態(tài)環(huán)境變化提供了良好平臺。

自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用中最關(guān)鍵的是傳感器。以目前國內(nèi)常用的海洋生態(tài)監(jiān)測浮標系統(tǒng)為例，其可以監(jiān)測海水的幾個方面：(1)溫度、鹽度、pH、溶解氧、溶解氧飽和度、濁度、電導率、氧化還原電位和光合有效輻射等基本物理參數(shù)；(2)氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、正磷酸鹽、硅酸鹽等營養(yǎng)鹽化學參數(shù)；(3)葉綠素和藍綠藻含量等生物參數(shù)；(4)風速、風向、氣壓、氣溫、濕度、雨量、光照度等氣象參數(shù)；(5)流速、流向、非方向波等水文動力學參數(shù)。此外國內(nèi)外還在生態(tài)浮標上積極探索和應(yīng)用COD、BOD、硫化物、浮游生物類群以及生物傳感器等，拓展生態(tài)浮標的監(jiān)測項目，為多參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用拓展提供了基礎(chǔ)。

2 海灣生態(tài)系統(tǒng)健康動態(tài)監(jiān)測發(fā)展概況

由于海洋水質(zhì)評價方法的局限性以及海洋生態(tài)環(huán)境的被重視程度提高，海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價近年來不斷受到科學家以及政府部門的重視，成為了海洋生態(tài)學和海洋管理的熱點問題和發(fā)展趨勢之一。然而由于海洋生態(tài)系統(tǒng)以及海洋環(huán)境本身的復雜性，海洋生態(tài)系統(tǒng)健康的概念一直處在爭議當中，未能達成共識。祁帆等（2007）在綜述了前人觀點后提出了健康海洋生態(tài)系統(tǒng)的概念，指在特定的自然邊界范圍內(nèi)，可維系其正常的結(jié)構(gòu)和功能的海洋生態(tài)系統(tǒng)。

目前，海洋生態(tài)系統(tǒng)評估方法主要包括指示生物法和指標體系法兩大類。相對而言，指示生物法比較簡便，但容易遺漏重要信息，難以反映復雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)；指標體系法可以更綜合地反映海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。其中海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價尤其側(cè)重在：(1)評估海灣富營養(yǎng)化狀況；(2)評估入海污染物；(3)赤潮等生態(tài)系統(tǒng)病癥等方面。

許多國家以及我國相應(yīng)啟動了海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價項目。隨著海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價在海洋研究與管理領(lǐng)域中被越來越多的應(yīng)用，海洋生態(tài)系統(tǒng)健康中關(guān)鍵指標的動態(tài)監(jiān)測將會被逐漸重視和應(yīng)用。如澳大利亞開展了“生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測計劃”，對河口生態(tài)系統(tǒng)健康進行評估和監(jiān)測?？梢杂鲆?，在當前以及未來的一段時間里，我國將逐漸重視海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評估，并對其進行動態(tài)監(jiān)測。由于海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評估體系囊括很廣，采用船只航次調(diào)查將會較大的費時費力和費財，從經(jīng)濟角度上來看操作性較難。因此，從指標體系中選擇部分重要指標，采用生態(tài)浮標系統(tǒng)進行連續(xù)動態(tài)監(jiān)測，進而指示生態(tài)系統(tǒng)健康的變化情況，將為海洋生態(tài)系統(tǒng)健康動態(tài)監(jiān)測提供了一個可行方向，有較大的應(yīng)用前景。

3 多參數(shù)浮標在海灣生態(tài)系統(tǒng)健康動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

篇6

關(guān)鍵詞 水質(zhì)；監(jiān)測；自動化

中圖分類號 X84 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）092-0206-02

1 我國水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

水質(zhì)在線自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于地表水1及2工業(yè)、企業(yè)等在線自動監(jiān)測領(lǐng)域。1地表水水質(zhì)在線自動監(jiān)測在我國做為新興的行業(yè)，始于二十世紀末，通過它可以對地表水的水環(huán)境質(zhì)量及污染變化趨勢進行在線監(jiān)測，為水環(huán)境保護、管理及水污染防治提供重要信息。隨著國家對環(huán)境治理的力度加大，特別是對水資源保護力度加大，地表水水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)（站）已在我國各大江河湖泊上陸續(xù)建立起來，并在水文、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用推廣。2工業(yè)、企業(yè)廢水在線自動化監(jiān)測在成長初期主要以民營為主，產(chǎn)品單一、規(guī)模普遍偏小，技術(shù)不夠成熟，儀器的可靠性、穩(wěn)定性不足、安裝量小，難以滿足我國復雜的水體環(huán)境和日益多樣化的污染物監(jiān)測需求。隨著國家對環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重視和水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系的建立，產(chǎn)品逐漸多樣化、質(zhì)量逐漸穩(wěn)定、環(huán)境水質(zhì)在線監(jiān)測儀器廠家數(shù)量迅速增長，部分具備自主研發(fā)實力的企業(yè)發(fā)展壯大起來，涌現(xiàn)出一批與國外知名品牌如美國哈希、日本島津等相抗衡的儀器生產(chǎn)企業(yè)。

2 地表水水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)分析

地表水水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)是一個集水力、水處理、水質(zhì)分析、儀器、儀表、工業(yè)自動化、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)視與控制等多學科、跨行業(yè)的系統(tǒng)工程。水質(zhì)自動化監(jiān)測系統(tǒng)工程組成一個水質(zhì)自動監(jiān)測站。由于科技的進步自動化監(jiān)測技術(shù)的推廣，采用現(xiàn)代工業(yè)自動化的運行模式把大量的人力資源和物力資源從現(xiàn)場取樣和水質(zhì)分析中脫離出來，實現(xiàn)對被測水體進行定時、等時或隨時的測試，監(jiān)測的數(shù)據(jù)及時傳送到相關(guān)的職能部門，作為政府職能部門分析統(tǒng)計、執(zhí)法、決策等的依據(jù)，達到自動在線監(jiān)測的目的。地表水水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)嚴格按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）執(zhí)行，并對每項監(jiān)測結(jié)果定出相應(yīng)的水質(zhì)類別。地表水水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利、環(huán)保等行業(yè)，水質(zhì)自動監(jiān)測站水質(zhì)監(jiān)測頻率一般采用每4小時電腦自動采樣分析一次，每天各項監(jiān)測記錄可以得到6個監(jiān)測結(jié)果，當發(fā)現(xiàn)水質(zhì)狀況明顯變化或發(fā)生污染事故時，亦可隨時根據(jù)管理需要相應(yīng)提高監(jiān)測頻率（2小時一次或1小時一次）。

一個水質(zhì)自動監(jiān)測站基本是由一個監(jiān)測中心及一個子站組成。子站根據(jù)所在流域水質(zhì)狀況自動測量分析水中溶解氧（DO）、電導率、PH值、濁度（SS）、溫度、水位、流速、流量、六價鉻（Cr+6）、氯化物（cl-）、氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總磷（TP）等基本項目參數(shù)，亦可根據(jù)實際需要增加分析項目，所得監(jiān)測數(shù)據(jù)向中心站傳輸。水站一般基本工作流程為：水樣由采樣泵提升采集后，通過輸配水管網(wǎng)，一路進入水質(zhì)5參數(shù)分析儀進行分析，一路經(jīng)預處理后供給水質(zhì)分析儀進行項目分析，一路提供給水文參數(shù)的監(jiān)測，所得測量值實時傳輸給子站電腦儲存，并向上一級中心站傳輸。

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)（站）需無人值守及連續(xù)工作，因此對監(jiān)測儀器的結(jié)構(gòu)、性能和檢測靈敏度都有相當高的要求。由于系統(tǒng)是由多種技術(shù)和儀器設(shè)備組合而成，系統(tǒng)各部分互相支撐，只要一個部分出現(xiàn)問題將會導致全系統(tǒng)的不能正常運行。為了保證系統(tǒng)能長期可靠地連續(xù)運行和準確獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，從水質(zhì)自動監(jiān)測站的選點、站房建設(shè)、儀器的選型、以致整個系統(tǒng)的建設(shè)、安裝、調(diào)試、運行、維護到數(shù)據(jù)的采集及處理必須認真的對待。要求設(shè)計合理、保證建設(shè)施工質(zhì)量，確保安裝無誤。

水質(zhì)自動站管理需有專職培訓的技術(shù)人員負責，熟練掌握儀器、系統(tǒng)及軟件的操作和使用，同時要用科學的管理辦法和嚴謹?shù)馁|(zhì)量保證體系實現(xiàn)水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)（站）能長期可靠地連續(xù)運行。日常維護要求做到：1）每周對水質(zhì)自動站進行巡檢、檢查現(xiàn)場儀表；2）檢查現(xiàn)場避雷裝置工作狀態(tài)，每年對避雷針接地進行檢測；3）及時清理水站沉砂分離裝置及參數(shù)儀表藻類和泥垢，并將清理后的水樣排空；4）檢查純水制備系統(tǒng)的濾芯使用情況，若發(fā)現(xiàn)明顯污染應(yīng)及時更換；5）檢查現(xiàn)場儀表試劑管線及比色皿清潔狀況，檢查管線是否磨損或污染；6）檢查現(xiàn)場儀表儀器顯示值與數(shù)據(jù)庫存儲制是否一致，每6個月備份一次系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3 水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)VPN的應(yīng)用

監(jiān)測數(shù)據(jù)通過外網(wǎng)VPN方式傳送到各水質(zhì)自動站的托管站，省級監(jiān)測中心，科技的進步是水質(zhì)自動化監(jiān)控發(fā)展的一個重要里程碑。進行水質(zhì)監(jiān)控及時準確的分析的同時，還可以根據(jù)水質(zhì)全面調(diào)控水資源。根據(jù)不同的水質(zhì)進行不同的分配和使用，節(jié)約用水保護環(huán)境。國家規(guī)定每個地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站應(yīng)進行實時監(jiān)視。VPN在這個地表水水質(zhì)監(jiān)控工作中起到了主要作用，按照規(guī)定每個水站的監(jiān)測頻次為每4個小時一次，具體時間是：0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00、24：00整點啟動監(jiān)測，通過網(wǎng)絡(luò)使用VPN進行數(shù)據(jù)。對于地表水水質(zhì)污染、地表水災(zāi)難控制、地表水水位變化，監(jiān)控中心進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)起到防災(zāi)減災(zāi)的作用。國家把水質(zhì)類別分為五類。一類和二類屬于優(yōu)質(zhì)水源可供飲用；三類水質(zhì)屬于良性水源可以用做生活用水；四類水質(zhì)屬于輕度污染可以調(diào)配到工業(yè)用水范圍；五類水質(zhì)屬于中度污染，或是高度污染水源屬于必須得到凈化的劣質(zhì)水源。

水資源屬于國家經(jīng)濟生活的命脈，采用最先進的信息技術(shù)是維護國家經(jīng)濟建設(shè)，人民生產(chǎn)生活的基本保障。VPN網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)處理監(jiān)控系統(tǒng)在水資源監(jiān)測中發(fā)揮著巨大的作用，水質(zhì)自動監(jiān)測站無須現(xiàn)場人員值守及連續(xù)工作解決了野外工作人員疲勞操作的費用，和庫區(qū)水災(zāi)害險情地段的安全值班，通過VPN網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控節(jié)省了人力、物力和財力的同時提高了監(jiān)測工作的準確性，增強了管理水平。由監(jiān)控中心—通信介質(zhì)—水資源測控設(shè)備—測量設(shè)備組成的水資源監(jiān)控系統(tǒng)提高了水資源監(jiān)控的質(zhì)量和準確度。水質(zhì)自動化監(jiān)測控制終端直接同各種智能表具控制設(shè)備、傳感設(shè)備進行連接，可以實現(xiàn)實時采集、存儲功能，還可以把采集整理的數(shù)據(jù)進行遠程傳送，同時進行遠程控制等各種功能。供電方式可以使多樣的可以通過城市電網(wǎng)供電、太陽能供電以及蓄電池供電等。VPN通過網(wǎng)絡(luò)采集的水樣設(shè)計出對應(yīng)水資源管理信息系統(tǒng)：水資源配置、水資源規(guī)劃、水資源論證、節(jié)約用水、水資源保護、信息服務(wù)的整合平臺，形成全國統(tǒng)一的水資源管理系統(tǒng)管理模式。

4 結(jié)束語

人們隨著環(huán)保意識的提高，國家對水資源管理問題也越來越重視。由于能源的短缺地表水水質(zhì)的監(jiān)測技術(shù)要求也越來越高，因此，必須要有先進的水質(zhì)監(jiān)測成套系統(tǒng)才能滿足社會的需求。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)能做到實時，準確無誤，連續(xù)監(jiān)測和遠程控制，及時掌握主要地表水水體水質(zhì)狀況，及時準確的防患水災(zāi)害和水污染。同時還可以在發(fā)生水資源水質(zhì)災(zāi)害和污染的情況下及時通報政府有關(guān)部門，做出緊急對策保證國家和人民生產(chǎn)生活健康有序的發(fā)展。

參考文獻

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關(guān)鍵詞： 環(huán)境保護 地表水 環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng) 方案設(shè)計

一、系統(tǒng)概述

“環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)”以下簡稱EMIS系統(tǒng)，是針對于水質(zhì)、流量、污染物總量控制需求而進行的分析、檢測和評價的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該自動監(jiān)測系統(tǒng)以分析水體環(huán)境中具有代表性因子值變化監(jiān)測為目的，以在線自動分析儀器為核心，運用現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)，以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測體系。

EMIS系統(tǒng)包含信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和信息服務(wù)系統(tǒng)四部分。中心站通過衛(wèi)星、無線電信網(wǎng)絡(luò)（GPRS/CDMA）和電話撥號三種通訊方式實現(xiàn)對各子站的實時監(jiān)視、遠程控制，以及數(shù)據(jù)傳輸功能，托管站也可以通過電話撥號和無線電信網(wǎng)絡(luò)（GPRS/CDMA）方式實現(xiàn)對所托管子站的實時監(jiān)視、遠程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能，其他經(jīng)授權(quán)的相關(guān)部門可通過電話撥號方式和公共網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對相關(guān)子站的實時監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸功能。

EMIS系統(tǒng)可盡早發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的異常變化，為防止下游水質(zhì)污染迅速做出預警預報，及時追蹤污染物，從而為管理決策服務(wù)。EMIS環(huán)境監(jiān)控信息系統(tǒng)主要應(yīng)用于環(huán)境保護行業(yè)，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境在線監(jiān)測，市監(jiān)測站軟件通過各種通訊方式來接收現(xiàn)場子站版軟件采集到的數(shù)據(jù)，并且在系統(tǒng)中把數(shù)據(jù)進行處理、篩選，把需要的數(shù)據(jù)保存起來，打印出報表并導出Excel表格。本環(huán)境監(jiān)控信息系統(tǒng)，利用國際上的標準Modbus/TCP協(xié)議讀取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)采集，又通過工業(yè)調(diào)制解調(diào)器、無線GPRS或者互聯(lián)網(wǎng)等方式來進行傳輸，市監(jiān)測站軟件收到這些數(shù)據(jù)之后，再進行數(shù)據(jù)處理。本系統(tǒng)采用了多種國際上的通訊協(xié)議（如Modbus、RTU、Jbus、TCP/IP），系統(tǒng)的擴展非常方便。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則

本系統(tǒng)是基于性能可靠的硬件設(shè)備、成熟的軟件技術(shù)、先進的體系結(jié)構(gòu)、采用標準化和模塊化建立的系統(tǒng)。系統(tǒng)運行可靠、功能完善、操作靈活及整個系統(tǒng)具有良好的擴展性，易于管理升級和二次開發(fā)。

本系統(tǒng)基于VPN技術(shù)、自動控制技術(shù)、GIS系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行開發(fā)，以監(jiān)測實時數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和設(shè)施屬性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，具有實時操作、綜合信息分析和實用信息提取功能，具有數(shù)據(jù)報告、報表生成功能，以及圖形和圖像顯示編輯能力。

本系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)遵循以下原則。

1.實用性原則：系統(tǒng)緊密圍繞水質(zhì)監(jiān)測管理業(yè)務(wù)，滿足環(huán)保行業(yè)各部門業(yè)務(wù)工作特點和要求，滿足環(huán)保業(yè)務(wù)的實用性要求。立足環(huán)保工作實際，注重建設(shè)成果的實用性，并充分考慮在用軟件和歷史數(shù)據(jù)的繼承，做到方便數(shù)據(jù)查詢，操作簡便，界面美觀。

2.先進性原則：系統(tǒng)的功能設(shè)計立足于高起點，在考慮性價比的同時考慮系統(tǒng)的先進性。在軟硬件平臺的選用上采用國內(nèi)外最新技術(shù)及目前國內(nèi)外環(huán)保行業(yè)的主流平臺，可以避免系統(tǒng)過早被淘汰，實現(xiàn)實用性與先進性的統(tǒng)一。

3.規(guī)范化原則：各系統(tǒng)的建設(shè)實施嚴格遵循國家環(huán)?？偩趾椭袊h(huán)境監(jiān)測總站的有關(guān)法律、法規(guī)、標準、規(guī)定，等等。系統(tǒng)操作符合環(huán)保行業(yè)的操作習慣和標準。

4.可擴充性原則：系統(tǒng)的功能體系和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能充分滿足省級監(jiān)測站的需求，同時能適用于下級站的需求；考慮到了將來的發(fā)展需要，系統(tǒng)能夠滿足將來用戶對各要素、各功能的易于擴充性，與國家信息化進程同步發(fā)展。

5.兼容性原則：本系統(tǒng)各功能模塊的集成，使用戶在同一接口下可以盡可能實現(xiàn)多項功能的操作、顯示、編輯、打印，等等；數(shù)據(jù)庫格式與現(xiàn)行的數(shù)據(jù)庫格式完全兼容；系統(tǒng)的集成與“數(shù)字環(huán)?！逼渌到y(tǒng)具有較好的兼容性。

6.安全性原則：采用多種安全技術(shù)，保證系統(tǒng)的各項安全，遵循安全性、保密性和共享性的原則。系統(tǒng)建設(shè)對軟、硬件平臺和應(yīng)用系統(tǒng)等多方面、多層次制定安全策略，以保障系統(tǒng)運行的安全性。具有防雷、電磁干擾的措施。

7.穩(wěn)定性原則：專業(yè)人員測試，采用多種方式、綜合評定。系統(tǒng)經(jīng)應(yīng)用實踐證明，能夠支持連續(xù)長時間的運行保障。硬件設(shè)備單元平均無故障運行時間≥2000h。

三、系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為監(jiān)控中心、通信網(wǎng)路，以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集三個層次。數(shù)據(jù)采集監(jiān)測層作為系統(tǒng)最基本的部分，安裝于各水質(zhì)監(jiān)測點的現(xiàn)場，它包括現(xiàn)場儀器、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集通訊等設(shè)備。通信網(wǎng)路層是將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（ADSL、GPRS）傳輸至監(jiān)控中心。位于環(huán)保局信息中心的在線監(jiān)控中心，作為整個在線監(jiān)控系統(tǒng)的控制和管理中心。由該中心向各監(jiān)測點指令，收集所有監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)督或控制設(shè)備的運行狀況，并對數(shù)據(jù)響應(yīng)予以處置。監(jiān)督或控制設(shè)備的運行狀況，并通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)為環(huán)保局各部門提供污染源信息服務(wù)。

四、系統(tǒng)功能

1.子站可通過電話線、ADSL、CDMA或GPRS等通訊方式傳輸數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)采集與傳輸應(yīng)完整、準確、可靠，采集值與測量值誤差≤1%。

3.通過規(guī)定的數(shù)字通訊接口采集監(jiān)測儀器實時數(shù)據(jù)并存儲，數(shù)據(jù)以有線或無線通訊方式進行數(shù)據(jù)傳輸進入市環(huán)境監(jiān)測中心站數(shù)據(jù)庫。

4.現(xiàn)場可動態(tài)顯示系統(tǒng)的實時狀態(tài)，實時數(shù)據(jù)，歷史報表和歷史報警。

5.具有遠程顯示現(xiàn)場工作狀態(tài)、儀器設(shè)備故障自動報警、異常值自動報警和參數(shù)超標（上、下限）報警、并能將報警信號自動發(fā)送至監(jiān)控中心和指定工作人員。

6.測量數(shù)據(jù)及實時狀態(tài)的查詢功能，按需要進行各種方式的數(shù)據(jù)查詢。

7.子站能儲存90天以上的原始數(shù)據(jù)，同時保存相應(yīng)時期發(fā)生的有關(guān)校準、斷電及其他事件記錄。

8.控制單元主體設(shè)備平均無故障時間（平均無故障時間）≥2000h，信號的輸入輸出具有可擴展性。

9.斷電后可繼續(xù)工作時間：≥12小時。

五、系統(tǒng)控制、通訊方案

1.系統(tǒng)通訊架構(gòu)

參考文獻：

［1］環(huán)境保護部科技標準司組織主編．水污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行管理．北京：化學工業(yè)出版社，2011.

篇8

關(guān)鍵詞:在線監(jiān)測；環(huán)境保護；發(fā)展

Abstract: with the rapid development of our country's economy while at the same time, a disadvantage is the environmental problems of ecological environment destruction and pollution of the environment problem increasingly prominent, the quality of people's living environment has been deteriorating, on-line monitoring technology arises at the historic moment, in this case the environment also gradually become the scientists attaches great importance to the issue. In this paper, the environmental monitoring of on-line monitoring technology and developing trend are discussed.

Key words: online monitoring; Environmental protection; The development

中圖分類號： X924.2 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

引言

近年來，環(huán)境與資源約束瓶頸加大，環(huán)境污染呈加劇蔓延趨勢，新污染物質(zhì)和持久性有機污染物的危害逐步顯現(xiàn)，生態(tài)與環(huán)境問題變得更加復雜，環(huán)境風險更加巨大，環(huán)境問題引起了國家的高度重視。而環(huán)境自動在線監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)也為良好的保護環(huán)境的目標，提供了有力的保證，這項技術(shù)在全國各地區(qū)普遍推廣的同時，也為環(huán)境管理執(zhí)法部門帶來所需要的監(jiān)督方法，為環(huán)境監(jiān)理提供了有效的依據(jù)。

一、環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)的概述

20世紀80年代初，很多發(fā)達國家都建立了環(huán)境在線監(jiān)測的自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)和宏觀生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并且還發(fā)展了地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)、遙感技術(shù)(RS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)(GPS)，不斷觀察水體污染、空氣污染狀況變化以及生態(tài)環(huán)境的變化，對未來的環(huán)境質(zhì)量進行預測預報，這樣就擴大了環(huán)境監(jiān)測的范圍以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取、處理、傳輸、應(yīng)用的能力，為環(huán)境監(jiān)測的動態(tài)監(jiān)控區(qū)域環(huán)境和質(zhì)量甚至全球的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供了強有力的保障，較好地促進了環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)代化發(fā)展，對環(huán)境監(jiān)測的連續(xù)性、實時性和完整性的實現(xiàn)有了一定的依據(jù)。

污水COD在線監(jiān)測的分類及工作原理

根據(jù)所使用的氧化劑的種類，一般可以對污水COD的在線監(jiān)測方法進行分類，即：重鉻酸鉀法、高錳酸鉀指數(shù)法、臭氧法、羥基自由基法等。而根據(jù)其工作原理差異，也可以分為化學法、電化學法、光譜法和生物法四類。

化學法是通過外加氧化劑K2Cr207與水中有機物發(fā)生化學反應(yīng)；電化學法則是利用電解的方式，將產(chǎn)生的Fe2+與剩余的Cr反應(yīng)或電生羥基自由基直接氧化水有機物；光譜法簡單地說，就是COD在線自動檢測儀的兩種設(shè)計思路，一種是根據(jù)模擬傳統(tǒng)濕化學法的原理，將這個分析過程進行線化，必須對樣品進行消解后才能測定，這也是大多數(shù)的COD在線監(jiān)測儀的設(shè)計思路；另一種則是徹底地摒棄樣品的消解，采用全新的原理進行測定。比如，利用電解產(chǎn)物直接與有機物反應(yīng)，利用生物快速降解有機物或直接測定有機物的紫外吸收光譜等。后一思路是對COD測定方法的突破[1]。

（二）COD在線監(jiān)測方法的應(yīng)用方向

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，形成了集約型的大生產(chǎn)模式，而對生產(chǎn)污水的集中處理也成為大勢所趨。對于市場化的城市污水處理廠來說，及時對水質(zhì)、水量進行準確的監(jiān)測顯得尤為重要。就目前來看，我國普遍使用的是分光光度法以及電位滴定法的在線監(jiān)測儀，在測試過程中會消耗的大量諸如濃硫酸、硫酸銀、重鉻酸鉀、硫酸汞、硫酸亞鐵銨、硫酸鋁鉀、鉬酸銨等化學試劑，但是，使用這些化學試劑進行檢測，一方面會造成非常嚴重的二次污染，另一方面，由于濃硫酸、重鉻酸鉀溶液等化學試劑自身的強氧化性，很容易造成儀器失靈以及系統(tǒng)管道的破損，這樣的維護工作比較大并且復雜，而且運行和維護的成本也比較高。另外，COD在線監(jiān)測系統(tǒng)在采礦排污監(jiān)控點、污水監(jiān)測站、污水處理廠、自來水廠、地區(qū)水界點、水質(zhì)分析室等方面都得到廣泛的應(yīng)用。在環(huán)境監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)相連接時，會接收子站傳輸?shù)男畔⒑推渌O(jiān)測點源的監(jiān)測信息，可以有效對污染源排放點進行監(jiān)控和監(jiān)督，減少或杜絕偷排現(xiàn)象的發(fā)生，這樣就推動了我國水體污染物總量控制方面的發(fā)展[2]。

（三）水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)

（1）儀器

水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)所使用的儀器主要有：TN-TP在線監(jiān)測儀器；分析電子天平(FA2104N)；電熱恒溫水浴鍋(HZ一9211K)；不銹鋼手提式壓力蒸氣滅菌鍋(YXQ．SGD46，)；自動雙重純水蒸餾器(Bsz2，上海博通)；PH計(PHs_3c，上海蕾磁廠)。

（2）試劑

過硫酸鉀溶液；酒石酸銻鉀；氫氧化鈉溶液；硫酸溶液；鹽酸溶液；抗壞血酸溶液；磷標準溶液；氮標準溶液。無氨水的配置：將0.1mL硫酸加入1000mL蒸餾水中，在全玻璃蒸餾器中進行重新蒸餾，并棄去前50mL餾出液，對剩余餾出液進行收集，并保存在帶有玻璃塞的玻璃瓶中。鉬酸鹽溶液的配置：取129g鉬酸銨置于700mL水中， 0.489g酒石酸銻鉀置于100mL水中，不斷攪拌下將兩種溶液與160mL濃硫酸進行混合，并攪拌均勻。此種溶液穩(wěn)定性能保持大約2個月。

二、我國環(huán)境在線監(jiān)測的現(xiàn)狀

在我國，環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)的覆蓋范圍比較廣泛，近幾年也有了非常迅速的發(fā)展。自從20世紀80年代初，環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)在我國開始實行，進而出現(xiàn)很多其它類型的環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)，從一方面來說，推動了城市空氣質(zhì)量的改善，而另一方面，也促進了其它的環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。目前，環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)在全國各地發(fā)展起來，比如地下水自動監(jiān)測技術(shù)、噪聲控制自動監(jiān)測技術(shù)、水污染自動監(jiān)測技術(shù)等，并且發(fā)展勢頭相當快，對治理環(huán)境污染有著非常重要的作用[3]。

在我國的環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)方面，提高技術(shù)水平的關(guān)鍵有科技的發(fā)達化以及信息的技術(shù)化等。環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)包括自動采樣系統(tǒng)、自動監(jiān)測儀表、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、中心站數(shù)據(jù)收集與處理系統(tǒng)四大部分。在我國環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)進步以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的推動下，新型的環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)逐漸達到日益完善的程度。

我國的自動監(jiān)測系統(tǒng)日益規(guī)范化的問題日益突出。通過國家環(huán)?？偩纸M織編制的新的空氣自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、污染源在線監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范等規(guī)范性文件，可以看來，我國很明顯地落后于環(huán)境自動監(jiān)測應(yīng)用的發(fā)展要求。我國國內(nèi)的儀器種類雖然比較多，但是因為各個地區(qū)的差異性，因為導致對同一監(jiān)測指標因方法不同而造成數(shù)據(jù)不同等問題相當嚴重。不少的技術(shù)人員都會因為儀器檢測數(shù)據(jù)的精密性進行遲疑，可以想象如果繼續(xù)這樣可能會造成很大的安全隱患，當然也會給環(huán)境保護造成威脅。

在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方面，我國的系統(tǒng)方案不夠嚴密。因為大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)本身就是一項較大規(guī)模的建設(shè)性工程項目，但是由于經(jīng)驗和技術(shù)的不足，很多系統(tǒng)方案的草率，不能進行嚴密設(shè)計，從而導致的系統(tǒng)漏洞百出，給擴充和改造帶來了諸多的不便。當然，我國環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展還存在著一定的盲目性，主要表現(xiàn)在有些地區(qū)盲目的在到鄉(xiāng)鎮(zhèn)，地級以上城市應(yīng)用此技術(shù)，效率低和質(zhì)量差是非常顯然的；缺乏對此技術(shù)應(yīng)用的理性思考如河流水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)以飲用水源地預警監(jiān)測[4]。

三、我國環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

最近幾年，我國的環(huán)境監(jiān)測事業(yè)取得了十分巨大的進展，為環(huán)境的管理作出了很大貢獻。通過對國內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測工作發(fā)展的歷史、規(guī)律及特點的分析，可以對我國的環(huán)境監(jiān)測在線技術(shù)的發(fā)展趨勢進行總結(jié)和歸納：

（1）以有機污染物作為在線監(jiān)測技術(shù)的主要目標

通過對大量的研究數(shù)據(jù)和結(jié)果的分析可以了解到，我國的有毒有害污染物的污染十分嚴峻。作為我國監(jiān)測工作的難點之一，有機污染物的監(jiān)測工作能實時有效和及時的將有毒有害污染物監(jiān)測出來。

（2）擴展監(jiān)控介質(zhì)范圍，對有毒有害的物質(zhì)進行全面監(jiān)控

多環(huán)芳烴類、多氯聯(lián)苯類以及某些重金屬有毒污染物會在一定的外界條件影響下，在不同的環(huán)境介質(zhì)中進行積累、遷移和轉(zhuǎn)化，而要能保障環(huán)境安全，需要考慮它與水體相關(guān)的環(huán)境介質(zhì)作用，不能僅僅局限在對水質(zhì)的監(jiān)測和保護。

（3）運用痕量分析，提高檢測精確程度

對于人體而言，許多有毒有害的物質(zhì)會破壞人體的正?；顒樱斐蓢乐氐挠绊?，損害人體基本機能，甚至會危害人們的生命安全。因此，要運用痕量分析以及超痕量分析技術(shù)，提高檢測精確程度，以掌握它們的污染現(xiàn)狀。

（4）監(jiān)測分析器趨于小型化，現(xiàn)場快速分析技術(shù)得到普及

由于環(huán)境管理工作的特殊性和實際需要，在對一些污染事故的現(xiàn)場和污染物排放源進行監(jiān)測時，所需要的數(shù)據(jù)也許不是污染物的濃度值，而是污染物的類型或構(gòu)成，這就需要在污染現(xiàn)場對污染進行定性和分析，而監(jiān)測分析器的小型化也為其提供了物質(zhì)保障。

（5）實驗室管理系統(tǒng)得到大量應(yīng)用

利用LIMS技術(shù)，可以有效提高實驗室的管理水平以及對于數(shù)據(jù)進行分析和采集的自動化水平，減少人工干預，從而確保數(shù)據(jù)的真實性和準確性，也可以有效節(jié)約人力成本；可以對分析檢測工作的流程進行規(guī)范，從而實現(xiàn)分析檢測工作系統(tǒng)化和流程后；可以加深管理人員對實驗室的認識和了解，及時發(fā)現(xiàn)不符合質(zhì)量管理體系的行為，并加以改進，對實驗室工作流程進行規(guī)范和限制，提高分析數(shù)據(jù)的可靠性，降低實驗室運行成本，提高工作效率。

結(jié)束語

當前生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護面臨著艱巨而繁重的任務(wù)。污染減排及環(huán)境監(jiān)管任務(wù)隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展將會越來越繁重。建立一支現(xiàn)代化、專業(yè)化的環(huán)境監(jiān)測隊伍，完善環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，準確及時地掌握環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化趨勢，提高新形勢下環(huán)境監(jiān)測為環(huán)境管理決策和經(jīng)濟建設(shè)的服務(wù)水平，以保證經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)健康的發(fā)展。

參考文獻:

[1]吳邦燦,環(huán)境監(jiān)測管理學, [M],中國環(huán)境科學出版社，2004

篇9

關(guān)鍵詞：成都市；水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)；自動化；傳感器

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）07-0075-02

1 背景分析

成都市地處川西水網(wǎng)區(qū)腹部，本地水資源總量為93.26億m3，過境水源量為183.76億m3。雖然成都市本地水資源與過境水資源構(gòu)成的水資源總量較為豐富，但成都市人均占有量卻不足3000m3，僅為世界人均占有量的30%。由此可見，成都市水資源并不充裕，并且已經(jīng)被列為全國缺水城市之一。隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的提出，城市化進程的逐步推進，成都這個位于中國西部中心的古老城市正再次煥發(fā)出別樣的風采。穩(wěn)步發(fā)展的經(jīng)濟、便利的交通以及天府之國宜人的氣候正吸引越來越多的人來到成都并在此定居生活。日益嚴峻的人口壓力將使本就不豐富的成都市水資源更顯得捉襟見肘，市民們的正常用水安全，特別是飲用水安全將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。在有限的水資源條件下，為保障市民們安全、正常用水，水資源得到充分的利用，水質(zhì)監(jiān)測迫在眉睫。

從成都市水資源的構(gòu)成分析，我們把目光聚焦到成都市的徐堰河和柏條河。徐堰河柏條河自西向東貫穿郫縣，其不僅是流經(jīng)郫縣水資源最豐富的兩條河流，同時也為成都市中心城區(qū)提供90%以上的飲用水，直接關(guān)系到上千萬人的飲水安全，責任重大。因此，在徐堰河柏條河上建立水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)作用非凡，可大大提高成都市用水的安全性，最大限度的利用好本地水資源。

2 設(shè)計目標

（1）保證成都市居民的用水安全。我們注意到在成都市城市結(jié)構(gòu)日益發(fā)展的同時，居民用水安全問題面臨巨大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測模式不能滿足及時、實時的要求，水質(zhì)數(shù)據(jù)更新緩慢，市民用水安全難以得到有效保障。新的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)將致力于為相關(guān)工作人員提供實時的水質(zhì)數(shù)據(jù)，為市民們的安全用水保駕護航。

（2）將自動化運用于水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測是采取人工的現(xiàn)場采樣、室內(nèi)實驗室分析的方法，其數(shù)據(jù)傳輸途徑復雜，周期長，耗時費力，而且在工作人員將采樣帶回實驗室的過程中水質(zhì)可能會發(fā)生變化，相關(guān)工作人員很難及時全面地掌握水體水質(zhì)的動態(tài)變化，也難以對造成水質(zhì)變化的原因進行追蹤、調(diào)查和及時采取相應(yīng)的措施?；赯igBee無線網(wǎng)絡(luò)的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)將使水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)進入到自動化時代，這將大大減少傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸過程中所耗費的人力物力，新的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)將更加經(jīng)濟高效，綠色環(huán)保。

（3）建立水質(zhì)綜合分析系統(tǒng)。各水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點將與處于終端的水質(zhì)綜合分析處理系統(tǒng)練成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，運用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對水質(zhì)的各項數(shù)據(jù)、相關(guān)儀器、人力等資源進行綜合管理，實現(xiàn)多方面、多角度、多目標地對水質(zhì)進行分析，最大限度地減少影響水質(zhì)分析結(jié)果的因素，為及時、全面的水質(zhì)分析提供技術(shù)支持，對水質(zhì)惡化等突況進行預警，同時也能及時對水質(zhì)變化原因進行追蹤調(diào)查，采取及時措施。

（1）水質(zhì)取樣。水質(zhì)取樣是整個系統(tǒng)的龍頭，它是整個系統(tǒng)的眼睛，只有擁有犀利靈敏的眼睛，才能保證整個系統(tǒng)的正常運行，這可謂是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。水質(zhì)取樣依托于傳感器的選用和布置。

對于傳感器的選擇，其基本要求就是要滿足能夠?qū)崿F(xiàn)準確的測量，并且可以實現(xiàn)連續(xù)測量的要求。因此，傳感器首先應(yīng)具有高靈敏度，確保能感應(yīng)到水體中的氧氣含量、氮磷含量、PH值、有機物含量、重金屬含量等對水質(zhì)有重大影響的指標的變化，并且能及時的做出反應(yīng)。其次，考慮到該系統(tǒng)監(jiān)測的徐、柏二河的流域面大，為了監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、監(jiān)測覆蓋區(qū)域不失一般性的需要，傳感器的部署點較廣、數(shù)量較多，而且傳感器的布置不應(yīng)影響徐、柏二河的正常生態(tài)情況，傳感器還應(yīng)滿足體積小、成本低的要求。最后，傳感器是自動化中重要的一個環(huán)節(jié)，其處于長期無人看守和相對較惡劣的環(huán)境下，為了能保證長久的生命周期和不受外界條件的干擾，傳感器必須具備性能穩(wěn)定和低功耗的要求。

對于傳感器的部署，考慮到不同物質(zhì)由于自身密度不同的原因，其隨水流流動的速度不一樣，導致污染物等化合物隨水流深度的不同，各種需要被監(jiān)測物質(zhì)的含量也不同。同時，由于水體內(nèi)浮游植物、陽光、溫度等因素，不同深度的水中，諸如融氧、有機物含量等被監(jiān)測物質(zhì)的濃度也會有一定的差異。因此，在建立傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的時候，傳感器的布局十分關(guān)鍵。為實現(xiàn)水體中不同深度都有傳感器的存在，我們可以通過將傳感器通過錨索固定在水底，每個傳感器上系一個浮標，通過浮標的浮力使傳感器節(jié)點懸浮在不同水深。

（2）數(shù)據(jù)傳輸。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸可分為三個部分。其一是基于傳感器的水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸；其二是匯聚節(jié)點與嵌入式網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)傳輸；其三是嵌入式網(wǎng)關(guān)與水質(zhì)綜合分析處理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

傳感器與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸是整個數(shù)據(jù)傳輸中的核心。ZigBee技術(shù)具有低功耗、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大、網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈能力強的特點，其使用協(xié)議簡單，傳輸速率在20K字節(jié)/秒至250K字節(jié)，秒之間，其有效傳輸范圍為10-75m。

ZigBee技術(shù)所具有的這些特點契合了傳感器正常工作所需要的條件，解決了傳感器分布廣泛、易受環(huán)境干擾等帶來的問題。通過ZigBee技術(shù)傳感器組成一個樹形通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，監(jiān)測范圍得到了有利保障，數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點也更易整合。

在ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點分為兩類，第一類傳感器節(jié)點作為終端專職于采集、發(fā)送實時數(shù)據(jù)；第二類類傳感器節(jié)點兼顧終端和路由器雙重功能，在采集、發(fā)送實時數(shù)據(jù)的同時，還要對其他節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行存儲、融合等處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過第二類傳感器節(jié)點整合后再將發(fā)送至匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點為整個無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)管理者，匯集處理各個節(jié)點的數(shù)據(jù)。由于匯聚節(jié)點處數(shù)據(jù)流量較大，ZigBee技術(shù)傳輸速度慢，且不適于遠距離傳輸，故在數(shù)據(jù)傳輸途中設(shè)置嵌入式網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)和Internet的協(xié)議轉(zhuǎn)換。嵌入式網(wǎng)關(guān)通過串口獲得數(shù)據(jù)后對其進行封裝，通過Internet進行遠距離傳輸至水質(zhì)綜合分析系統(tǒng)。

（3）水質(zhì)綜合分析處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將實現(xiàn)對各項監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測儀器等一系列相關(guān)資源的統(tǒng)一管理，形成高效集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備實時監(jiān)控能力，能對徐柏二河水體中的氧氣含量、氮磷含量、PH值、有機物含量、重金屬含量進行實時監(jiān)控，依據(jù)水質(zhì)標準對水質(zhì)進行綜合的水質(zhì)評價，對水質(zhì)情況進行預報。在與已有數(shù)據(jù)相比較的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)能及時對水質(zhì)的惡性變化發(fā)出預警信息，為相關(guān)人員制定應(yīng)急方案提供參考。系統(tǒng)運行后，在獲得大量水質(zhì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對水質(zhì)資料進行整編保存，以此作為以后水質(zhì)監(jiān)測綜合分析工作的指導。

篇10

關(guān)鍵詞：印染廢水；在線自動監(jiān)測技術(shù)；特點；建議

中圖分類號：X83文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2015）12-0200-03

1引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化和工業(yè)化步伐的加快，國民經(jīng)濟水平和國際地位得到了大幅度的提高，但是與此同時也帶來了一系列的水污染問題，其中難降解的工業(yè)廢水處理是常見的難題之一。印染污水作為工業(yè)廢水的重要組成部分，具有成分復雜、色度深、COD高且難以生物降解等特點[1，2]。隨著印染工藝的不斷發(fā)展，新型染料和助劑等難以被生物降解的有機物進入印染廢水中，增加了印染廢水的處理難度，其COD濃度也由原來的每斤數(shù)百毫克上升到2 000～3 000 mg/L，這些高濃度的印染廢水一旦進入環(huán)境，會對環(huán)境造成嚴重污染。印染行業(yè)的日益發(fā)展壯大，難生化降解的高濃度工業(yè)廢水也隨之日益增多?，F(xiàn)在，印染行業(yè)已成為我國排放量大、用水量大、廢水處理較難的工業(yè)部門之一。為了實現(xiàn)環(huán)保技術(shù)的優(yōu)質(zhì)化和高效化，減少印染企業(yè)的偷排漏排等違法現(xiàn)象，對印染行業(yè)排放的廢水實行連續(xù)、高效、特定的環(huán)境監(jiān)測便成為必然的選擇。

2環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

2.1環(huán)境監(jiān)測工作發(fā)展歷程

環(huán)境監(jiān)測就是利用各種技術(shù)和方法對排放到環(huán)境中的污染物加以檢測和分析，探究其對周圍環(huán)境的影響，對環(huán)境質(zhì)量做出客觀、準確的分析和判斷，同時對該地區(qū)未來的環(huán)境變化情況做出初步的預測。具體的監(jiān)測方法包括： 實踐調(diào)查、樣本獲取、數(shù)據(jù)分析、信息處理以及集中評價等。環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段[3，4]。

2.1.1被動監(jiān)測階段

環(huán)境污染自古就有，但環(huán)境作為一門學科是在20世紀50年代才開始發(fā)展起來。由于此時的環(huán)境污染物濃度通常處于微量級別（mg/kg、μg/kg）甚至更低，并且其基體復雜，流動性、變異性大，又涉及到空間分布及變化等，所以對分析的靈敏性、準確性等提出了更高的要求。因此環(huán)境分析在某種意義上促進了分析化學的發(fā)展，這段時期稱之為被動監(jiān)測階段。

2.1.2主動監(jiān)測階段

20世紀70年代，隨著科學的發(fā)展，人們開始認識到影響環(huán)境質(zhì)量的因素不僅是化學因素，還有物理方面的因素。因而，在時間和空間上開始對特定區(qū)域范圍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進行測定，以了解、評價和預測人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響。同時，監(jiān)測范圍也從單一的點污染的監(jiān)測發(fā)展到以面污染以及區(qū)域性為基礎(chǔ)的立體監(jiān)測，這一階段稱為主動監(jiān)測階段。

2.1.3在線監(jiān)測階段

監(jiān)測手段和監(jiān)測范圍的擴大，雖然能夠說明區(qū)域性的環(huán)境質(zhì)量，但由于受采樣手段、采樣頻率、采樣數(shù)量、分析速度等因素限制，仍不能及時地監(jiān)視環(huán)境質(zhì)量變化，預測變化趨勢，更不能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果應(yīng)急措施的指令。20世紀70年代初，一些發(fā)達國家陸續(xù)建立了在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且使用了遙測和遙感等現(xiàn)代高科技手段，監(jiān)測儀器用計算機遙控，監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)用有線或者無線傳輸?shù)姆绞綄崟r傳回監(jiān)測中心控制室，經(jīng)計算機處理，自動生成相應(yīng)的表格，化成污染態(tài)勢以及濃度分布圖，可以在相當短的時間內(nèi)觀察到測量介質(zhì)中污染物的變化以及預測未來環(huán)境變化趨勢。當污染程度接近或超過環(huán)境標準時，可指令控制，并采取相應(yīng)的保護措施，這一階段稱為在線監(jiān)測階段。

2.2我國環(huán)境監(jiān)測發(fā)展狀況

我國目前已經(jīng)建立了2 223個環(huán)境監(jiān)測站，大概36萬人在崗工作，占整個環(huán)保系統(tǒng)總?cè)藬?shù)的4%，高級技術(shù)人員有2 350人，中級技術(shù)人員有8 400人，另外，其他行業(yè)還有1萬人參與環(huán)境監(jiān)測事業(yè)，其中環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)有2 634個，在崗人員約21萬人[5]。這些數(shù)據(jù)表明，通過近幾十年的發(fā)展，我國環(huán)境監(jiān)測事業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)取得了較大的進步。

3在線監(jiān)測系統(tǒng)

3.1在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是在20世紀70年展起來的，在國外已有相當規(guī)模的應(yīng)用，并被納入網(wǎng)絡(luò)化的“自然災(zāi)害防御體系”和“環(huán)境評價體系”。在我國則起步較晚，作為連續(xù)性監(jiān)測工具的水質(zhì)在線監(jiān)測儀器則承擔著提供準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)測報告的責任，在印染廢水的環(huán)境監(jiān)測工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。

在線監(jiān)測系統(tǒng)是以在線分析儀器為核心，運用自動測量技術(shù)、電子計算機技術(shù)、現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)以及相關(guān)專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)組成一個綜合性的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)。其中，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備包括對印染廢水治理動力設(shè)備運行的監(jiān)控，即對印染廢水處理動力設(shè)施運行狀況的監(jiān)控，根據(jù)廢水治理設(shè)施運作的情況好壞，判斷污染排放的合理性。通過對印染廢水的COD、pH值、染料濃度等污染因子的監(jiān)測，統(tǒng)計各項污染因子的濃度或總量，判定的排放是否達標，是否會污染生態(tài)環(huán)境和危害公眾健康。另外，加入了進水流量的監(jiān)控統(tǒng)計，通過進水量和排放量的對比，判斷其工藝處理是否合理，是否存在作弊行為。

3.2在線監(jiān)測技術(shù)在印染廢水中的應(yīng)用及特點

3.2.1COD在線監(jiān)測技術(shù)

印染廢水的COD值是判斷其是否達到處理要求的重要的指標之一，目前市場上應(yīng)用比較多的COD在線監(jiān)測技術(shù)主要有3類[6]：重鉻酸鉀消解――氧化還原滴定法；重鉻酸鉀消解――光度測量法；UV轉(zhuǎn)換COD法。

（1）重鉻酸鉀消解――氧化還原滴定法。此類COD在線監(jiān)測技術(shù)的工作原理：在所取水樣中加入一定的重鉻酸鉀和硫酸銀，然后在強酸條件下，部分重鉻酸鉀被還原，然后用硫酸亞鐵銨反滴定剩余的重鉻酸鉀，根據(jù)重鉻酸鉀的消耗量，計算水樣的COD值。優(yōu)點：儀器工作原理與國標法更加的接近，測量精度好，重復率高，具有較高的代表性。缺點：測量過程中會造成二次污染，重鉻酸鉀的毒性較大，而且在監(jiān)測過程中水樣需要消解，耗時較長，設(shè)備的維護工作量較大。

（2）重鉻酸鉀消解――光度測量法。該類監(jiān)測技術(shù)的工作原理：在所取水樣、硫酸銀、重鉻酸鉀和濃硫酸的混合液在消解池中加熱到一定的溫度，此時+6價鉻離子被還原成+3價，從而使水樣的顏色發(fā)生改變，顏色的變化程度和水樣的COD值成比例，然后通過儀器中的COD標準曲線比色換算得到水樣的COD值。優(yōu)點：測量是基于國標法的改進，測量的周期短，可以批量測量，操作簡單，氧化效率高，適合在線測量。缺點：對測量的潔凈度要求較高，測量過程中會造成二次污染，重鉻酸鉀的毒性較大。

（3）UV與COD轉(zhuǎn)換法。此類方法的工作原理較為簡單，主要是印染廢水中的有機物在波長為254 nm紫外區(qū)內(nèi)，其COD值與吸光度成一定的相關(guān)關(guān)系，所以可以把254 nm處的吸光度作為一個有代表性的獨立參數(shù)（光吸收系數(shù)SAC），用來評價水體的污染程度。優(yōu)點：儀器結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低，不要其他的化學助劑，對環(huán)境的污染小，測量周期短，可以實時監(jiān)測。缺點：儀器的核心組件容易被污染，因此對測量的水質(zhì)要求較高，而且需要大量的人工試驗來校正轉(zhuǎn)換系數(shù)，準確度交叉較差，只能作為特定污染源的監(jiān)測。

3.2.2染料濃度在線監(jiān)測技術(shù)

在印染廢水處理過程中，最為重要和直觀的就是染料廢水的表觀顏色，不同的顏色決定了不同的水質(zhì)，顏色越深，廢水的染料的濃度也越高，因此染料濃度也是印染廢水重點監(jiān)測的對象之一。在染色過程中，對染料濃度進行測定的方法主要有熒光分析法、分光光度法、色譜分析法[7]。

（1）熒光分析法。該方法只能對被紫外光照射后發(fā)出熒光的染料進行分析，一般采用標準工作曲線法測定所取樣品種熒光物質(zhì)的濃度。即將標準物質(zhì)與試樣經(jīng)過相同的處理后，配成標準溶液，測定這些溶液被紫外照射后的熒光強度，以熒光強度和標準溶液濃度作圖繪制工作曲線，然后測定所取試樣的熒光強度，對照工作曲線計算求出所取試樣中染料的濃度。

（2）分光光度法。最常用的染液濃度測試方法是分光光度法，利用分光光度計測定染液的吸光度A，然后依據(jù)朗伯-比爾（ Lambert-Beer） 定律計算染液濃度：

A=εbc

式中：b為染液液層厚度；c為染料物質(zhì)濃度；ε為摩爾吸光系數(shù)。其中，ε與被測物質(zhì)性質(zhì)及外界環(huán)境等有關(guān)。對于多組分染料溶液，則需要借助于合適的測試方法求出各染料的濃度。該方法主要的特點是測量迅速，實時性較強，設(shè)備構(gòu)造比較簡單，對人員技術(shù)要求不高，但對多組分染料濃度測量結(jié)果偏低。

（3）色譜分析法。色譜分析法將分離與檢測集于一體，是重要的化學分析手段之一。它的工作原理是利用不同物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當兩相作相對運動時，試樣中的染料組分在這兩相中反復多次分配，從而使試樣中的各染料組分得以分離，通過紫外檢測器測定其濃度。此方法的特點是：適合多組分染液的分析，但是設(shè)備通常較復雜，對檢測人員的技術(shù)要求高，檢測時間一般較長，實時性比較差。

4在線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題及建議

4.1目前在線監(jiān)測存在的問題

4.1.1對在線監(jiān)測不夠重視，經(jīng)費投入不足

我國目前的環(huán)境監(jiān)測工作還處于末端治理階段，一般而言，都是哪里有污染事件就到哪里取樣檢測[8]。所以我國的環(huán)境監(jiān)測一直處于被動污染監(jiān)測階段，沒有能夠切實做到實時在線監(jiān)測。很多環(huán)保機構(gòu)及主管環(huán)保工作的領(lǐng)導對在線監(jiān)測在環(huán)境環(huán)境預防中的重要性地位也認識不足，致使監(jiān)測系統(tǒng)在實施環(huán)境技術(shù)監(jiān)督過程中缺乏依據(jù)，也影響了對在線監(jiān)測系統(tǒng)的經(jīng)費投入。

4.1.2監(jiān)測站建設(shè)不完善

就污染源監(jiān)測項目的建設(shè)而言，監(jiān)測站的建設(shè)與排污企業(yè)互相不協(xié)調(diào)，缺少了對污染源的監(jiān)測，例如環(huán)境設(shè)備的投入力度、環(huán)保設(shè)施是否符合要求，人員配備是否齊全等等。同時，對于紡織印染行業(yè)的染整工藝這方面缺乏規(guī)范的管理。究其原因，一方面是政府環(huán)保部門的管理執(zhí)法力度不夠，另外一方面則是污染排放企業(yè)的抵觸。

4.1.3排污企業(yè)對污染源在線監(jiān)測工作認識不足

由于一些企業(yè)對污染源在線監(jiān)測這項工作的認識不足，特別是對環(huán)境污染認識不足，因此，企業(yè)不愿安裝的問題非常突出，這種思想加大了在線監(jiān)測工作的難度。有的排污企業(yè)裝了不用，有的用上了也不使用、不檢修、不維護，不僅造成大量在線監(jiān)測儀器形同虛設(shè)，更導致大量資金的流失，浪費設(shè)備資源。

4.2加強在線監(jiān)測的建議

4.2.1注重污染源在線監(jiān)測工作，完善監(jiān)測內(nèi)容

作為地區(qū)環(huán)保部門，應(yīng)該注重污染源在線監(jiān)測工作的長遠性和艱巨性，根據(jù)環(huán)保部有關(guān)文件精神，建立污染源在線監(jiān)測體系的長遠規(guī)劃與目標，增加環(huán)保資金投入，逐步推進和完善監(jiān)測子站的建設(shè)工作。同時，加強與企業(yè)溝通、協(xié)作，讓企業(yè)也參與到完善在線監(jiān)測這一大的體系中來。

4.2.2加強企業(yè)的環(huán)境保護意識的引導和宣傳

實行在線監(jiān)測最根本目的是通過在線監(jiān)管促進企業(yè)全面推行清潔生產(chǎn)，從源頭上削減污染，杜絕偷排漏排的違法亂象。要使企業(yè)不能只關(guān)心眼前利益，而從長遠的環(huán)境保護角度，以切實行動做好自然環(huán)境保護工作。并對不正常使用、甚至人為破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)的行為，應(yīng)依法進行處罰。同時，對積極配合推行在線監(jiān)測系統(tǒng)的企業(yè)，政府財政應(yīng)當在建設(shè)和運行經(jīng)費上給予相應(yīng)的獎勵。

4.2.3積極推進第3方企業(yè)運營模式

隨著我國市場化運營的逐步規(guī)范，按照環(huán)保技術(shù)的要求，由取得國家環(huán)保部頒發(fā)的環(huán)境污染治理設(shè)施運營資質(zhì)證書資質(zhì)企業(yè)維持排污企業(yè)環(huán)保設(shè)施的運營，是今后發(fā)展的主要方向。如果能出臺相應(yīng)措施使第3方企業(yè)與排污企業(yè)和環(huán)境監(jiān)管部門不存在直接的利害關(guān)系，第3方企業(yè)直接對在線監(jiān)測設(shè)備的運營負責，就能保證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的準備性與可靠性，而且隨著國家一系列的監(jiān)測規(guī)范標準的出臺，對在線監(jiān)測系統(tǒng)的統(tǒng)一運營管理將會是很好的完善。

5未來環(huán)境監(jiān)測的展望

印染廢水自動監(jiān)測具有一次性投入費用昂貴，運行維護費用高，監(jiān)測參數(shù)和監(jiān)測代表性有限的特點，因而只適用于一些特定污染因子的監(jiān)測，難以適用各種環(huán)境以及滿足各種層面的監(jiān)測要求。新方法的創(chuàng)新以及新設(shè)備的研制和開發(fā)，將國外成熟的技術(shù)與設(shè)備消化吸收并將其國產(chǎn)化，便可以在技術(shù)層面上改善目前的窘境。另外，從原理上取得突破的水質(zhì)自動監(jiān)測分析技術(shù)的研究，建立更加可靠有效的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件平臺，開發(fā)研究新型的儀器設(shè)備以及系統(tǒng)的質(zhì)量保證是未來印染廢水在線監(jiān)測的發(fā)展方向。

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