在线水质自动监测系统在河南武陟县水文站的应用（党肖娟）

时间：2022-02-20 15:05:51 浏览量：次

摘要:在线水质自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心,以移动通讯为传输媒介,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用分析软件和通讯网络组成的一个综合性的在线自动监测系统。本文就在线水质自动监测系统在河南省武陟县水文站的应用情况作了介绍和说明。

关键词：水质自动监测水文站应用

一、概述

沁河位于河南省武陟县境内，河水主要来源为上游与之交汇的蟒河汇入水与企业排放的污水，水质具有明显的污水特征。由于沁河最终汇入黄河花园口上游，因而成为直接影响花园口水质主要因素之一。为了监控突发性水污染事件和进行排污总量控制，根据管理需要，黄河水利委员会黄河流域水环境保护与监测中心在武陟水文站建设水质自动监测远程监控系统，实时掌握污染源的状况，控制污染的发展。

二、在线水质自动监测系统的组成

1．取水单元

本单元负责完成水样采集和输送功能，能够自动连续地与整个系统同步工作，向系统提供可靠、有效水样，满足在线监测仪表的水质要求。（见图1略）

2．预处理单元

为保证监测数据的准确性，延长仪表的使用寿命，水样在进入仪表以前必须进行预处理。

（1）设沉沙池,水样在自然沉降30min后，再进入在线分析仪表。沉沙池设有手动和自动排沙与清洗装置；

（2）设高效低维护的过滤装置，水样进入在线分析仪表前须进行2级或以上过滤，有效地去除水样中的微小悬浮物和胶状物，并易于拆卸和清洗；

（3）各在线分析仪表进水管路中将设有进口过滤分流器;

（4）预处理单元中设有自来水入口,可以由PLC控制进行自动清洗和手动清洗。

3、辅助分析单元

本单元负责完成系统一些辅助处理功能。

4．水质监测分析单元

本单元由一系列的自动分析仪和测量仪器组成，完成系统水样监测分析任务。按照这个工程项目的需要，在线监测的项目分别为流量、化学需氧量、氨氮，在监测站房内安装有超声波水位计、德国生产的GIMAT COD在线分析仪、氨氮在线分析仪，并具备数据输出接口。

5．数据采集单元

在水质监测站内安装GPRS数据采集终端，，通过RS232/485接口与在线监测仪器连接，数据采集器对监测仪器（流量、COD、氨氮）的测量数据进行分析、存储、汇总，并通过无线网络传送到黄河流域水环境监测中心的监控中心，它是系统获取监测数据的主要来源。

数据采集器的特点

（1）兼容性：可与模拟信号接口（4-20mA、0-10 mA、0-5V\1-5V）、数字信号接口（RS232、RS485）的在线监测仪表连接；涵盖在线监控的多种应用，包括：水质、大气环境、噪声；支持HTTP、POP3、FTP协议；具备进行远程诊断、维护和服务功能。

（2）稳定性：采用嵌入式的操作系统，减少了其它因素造成故障的可能性，具有自诊断、自恢复的功能；具有较强的气候环境适应能力，耐高（低）温、防尘；具有机械环境适应性，耐冲击。

（3）安全性：数据传输过程采用加密、校验措施；采用严格的身份认证机制；若监测点的参数出现异常时，具备实时召测功能，对现场数据进行远程不间断的召测。

（4）可扩展性：为了适应未来系统扩展的要求，在满足现有功能的基础上预留有足够的设备容纳性以便系统扩充之用；控制部件（软、硬件）采用集中式结构，嵌入式等技术措施，可以方便灵活进行扩充，充分保证系统在将来的适应性，具备远程软件升级功能。

6．数据传输单元和处理单元

本单元负责完成数据从监测站到托管站和数据监控中心的传输工作.选择GPRS和GSM通讯方式,双信道互为备份。在负责托管工作的武陟水文站安装一台具有较高性能、高可靠性的服务器作为系统数据库服务器，在该服务器上安装并运行远程监控中心软件，完成监测数据接收、发送、保存和存储功能，在黄河流域水环境保护与监测中心的监控PC机上安装远程监控的客户端软件，完成污染源在线监测系统的运营管理和维护工作。

三、在线水质自动监测系统的特点与功能

1．稳定、可靠、安全

系统采用GPRS无线路由数据传输方式，彻底摆脱了有线的束缚，适用范围广、运行成本低，它将采集到的数据立即发送到数据接入服务器并存入系统数据库，杜绝了因数据采集终端发生故障而导致丢失数据的现象，充分保证了数据的安全；数据采集终端可实现数据的远程召测功能，避免了因网络故障而导致的数据丢失。用户的登记及口令、权限等管理可以为用户系统管理员提供系统应用的分级管理，确保系统的安全性。

2．实时动态模拟显示与报表统计分析

该系统可以对数据进行流程图显示、趋势曲线图显示、列表显示、仪表成组显示等常规监视。其中流程图上包含模拟量数据显示、液位条形图显示、水质类别、首要污染物和各指标的超标情况等，趋势曲线图包含实时趋势曲线成组对比显示等。

该系统具备报表统计功能，能根据有效数据自动生成日报、周报、月报和年报等，各种报表采用一定的数学方法对数据进行处理汇总，得到每种污染物的排放量。黄河流域水环境保护与监测中心的工作人员可以将系统提供数据与污染物的核定排污量分析对比，跟踪每种污染物的排放总量的发展变化趋势曲线，得出是否超过核定值的结论，同时为区域内控制污染物排放总量提供技术支持，为环保部门现场执法和排污收费提供依据。

3．实时报警

可分为超标报警、故障报警和黄色预警。

（1）超标报警：当污染物的排放浓度超过了预先设定的数值时，系统启动超标报警，位于水文站的警铃会响，同时以短信方式通知相应的管理人员。

（2）故障报警：当数据采集终端或污染源在线监测分析仪表发生故障时，系统便会发出故障的报警信号。

（3）黄色预警：污染物浓度接近超标上限时，发出预警信号，黄河流域水环境保护与监测中心的工作人员会及时通知相应的管理部门，管理部门会通知企业采取措施，进行处理，控制污染物超标排放。

四、在线水质自动监测系统的运行情况

该在线水质自动监测系统于2007年12月下旬在武陟县水文站调试完成后投入运行，于2008年7月初通过初步验收。投入运行7个多月来，特别是经历了当地6月和7月雨季的考验，设备运行稳定，系统数据传输畅通、准确；通过对比实验，COD、氨氮的相对误差小于15%，远程数据传输故障率小于2%，符合设计和实际需求。目前，该在线水质自动监测系统已完成超标报警3次，为相关管理部门控制沁河污染物排放、进而控制花园口污染源提供了技术支持，是一套值得推广的先进水质自动监测仪。

作者简介

党肖娟，女，生于1982年11月，2004年毕业于河南财经学院计算机系计算机应用专业，就业于黄河工程咨询监理有限责任公司信息工程部，从事信息工程监理工作，于2006年取得国家信息系统工程监理师执业资格证。

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