水质在线监测在调水工程中的应用

水质在线监测在调水工程中的应用

薛昱洁

山东省 调水工程运行维护中心龙口管理站 265700

摘要：胶东调水工程是山东省内一项远距离跨流域调水工程，是山东省优化水资源配置骨干水网的重要组成部分。为加强水质保护工作，保障供水水质安全，工程建设采用水质在线监测系统。该系统具备全自动、全天候运行，精度高，准确性强等特点，可实现一套系统多参数监测。水质在线监测系统以其测量时间短、响应速度快、实时掌握水体水质等得到广泛应用。

关键词：水质在线监测；调水工程；应用

引言

水质在线监测系统以水质在线分析仪器为核心，运用现代监测技术、自动控制技术、计算机技术以及相关的专用分析软件和通讯网络，组成一个从水样采集、水样预处理、水样测量到数据处理及存贮的综合性系统，从而实现对水体水质的自动监测。相较于传统实验室检测手段，该系统为水质监测工作提供了便捷高效的数据支撑，为调水工程的运行维护提供了宝贵的水质保护工作经验和参考。

1系统配置

1.1运行机制

水质在线监测系统的运行离不开各单元的配合。控制单元作为整个系统的大脑，负责对采样单元、配水单元、分析单元等进行控制，同时负责处理和传输数据。控制单元主要由可编程控制器、通信模块、输入输出模块、工控机及电脑端软件组成。采样单元主要用来采集和输送水样至分析单元，由采样泵和输水管路组成。配水单元由过滤器、配水管、控制阀门等组成，主要是完成水样的过滤和配水，使水样符合水质分析的要求。分析单元是水质在线监测系统的核心部分，由各种参数分析仪组成，主要分析待测水样的各项目参数值。通信单元起到了信息传递的作用，主要负责将测站的监测数据传送到中心站，同时将中心站的控制指令传回测站。辅助系统包括纯水设备、稳压设备、UPS电源和监控视频设备等保障测站正常工作的设施^[1]。

1.2硬件配置

该套系统具有采样和分析一体化、集成化、智能化等特点。在系统集成上，系统传感、变送、通信、上传、中央处理器数据收集存储和分析等是通过新型智能变送器con::cube实现的。con::cube是基于最新的IntelAtom技术的高效率、高性能的工控机。配置如下:a.标配有4个即插即测传感器，并且可扩展连接无限个传感器。b.支持2个外部清洗阀。c.在通信技术上使用基于四频段WCDMA和双频段EV-DO网络连接技术，支持全球网络连接。d.集成了802.11na/b/gWIFI接口以实现远程控制，数据传达速率达到300Mb/s。e.配置100Mb/s高速以太网接口用于大型网络的集成，并且可通过USB闪存实现简单的数据传输。f.通过继电器输出，4-20mA、SDI12、ModbusＲTU(ＲS485)和ModbusTCP、ProfibusDP连接到SCADA。g.通过4-20mA输入、SDI-12、ModbusＲTU/TCP集成第三方传感器。h.利用8个当中的1个有效的模拟和数字输入和输出扩展插槽实现轻松的扩展。i.数据存储器内存为4GB。j.预装软件moni::tool_eco，可附加软件工具，如数据有效性或事件侦测软件。k.浓度数值、历史数据、光谱图及所有发生的事件都以清晰的文本显示^[2]。

1.3软件配置

水质在线监测系统安装模块式的软件系统结构，可提高在线水质监测传感器监测获取水质数据数量的能力，并通过对海量在线监测数据的自动验证和分析来替代手工操作，从而大大提高对水质状况的实时了解程度。同时，可实现在线监测数据的实时自动甄别和对污染事件的自动预报警，主要包括moni::tool(传感器和水质在线监测站的管理系统)完成水质在线监测站设备的运行、数据记录、传输、使用、维护等工作，实现水质在线监测站监测信息的可视化和分析。va-li::tool(数据有效性甄别系统)能够完成自动甄别、记录和纠正不可靠的监测数据等工作，以保证数据在进入时间预报警系统前的高质量和可靠性，同时用户可以自动获得传感器的维护信息和要求以及自动监测设备运行故障信息等。

2影响水质在线监测系统的因素

2.1分析仪器选择的准确性

分析仪器是水质在线监测系统的核心部件，其选择的准确性直接决定水质在线监测系统运行是否稳定、数据是否可靠。目前国内市场上水质监测仪器种类繁多，检测技术多样，需根据实际需要选择检测技术成熟可靠，运行维护方便的仪器^[3]。

2.2接地系统的规范性

良好的接地系统（接地电阻＜4Ω）是保证水质监测系统正常运行的前提条件。其不仅能够防止设备因绝缘损坏带电危及到人身安全，还能够确保仪器与PLC之间的通讯传输的稳定性。案例表明，当设备周围存在强磁场时，若接地系统不规范，分析仪器容易发生基值漂移现象，从而影响监测数据的准确性。

2.3运行维护的及时性

运行维护的及时性是保证水质监测系统正常运行的重要条件。应采用“巡检制”，定期更换仪器易损备件和电极的电解液及膜头，定期清洗电极表面，定期配制并更换试剂，确保分析仪器运行良好。

2.4运维人员的专业性

运维人员应熟悉水质在线监测系统的各种监测仪器、数据传输系统等设备的性能、操作步骤、维护方法及注意事项等，当系统出现异常时能正确判断自动监测系统的运行状态及数据质量等^[4]。

3水质在线监测系统的应用

我国对水质在线监测系统的研究起步较晚。天津环保监测中心于1988年6月从瑞士BBC公司及英国Kent公司引进第一个水质在线监测系统。这是我国环保系统首次引进水质在线监测系统服务于引滦工程，该系统对监测海河水质发挥着重大作用。调水工程尾水导流工程就是将徐州境内京杭运河不牢河段、中运河邳州段、房亭河等对调水工程东线工程水质有影响的水域进行截污，使徐州境内调水工程东线的水质稳定达标后流经山东微山湖一路北上。南瑞集团公司生产的WQMS2000型水质在线监测系统以其良好的稳定性、高效的传输性、优质的服务性应用在调水工程尾水导流工程中，在尾水导流干线上安装6套水质在线监测系统，分别对2个县区边界水质站及4个县区污水处理厂水质进行监测。根据监测结果判断是否进入尾水导流系统，从而时刻确保徐州境内调水工程东线的水质稳定达标。目前，水质在线监测系统已不满足于仅仅对水质进行在线监测，其与动力环境监控系统、视频监控系统的联合运用成为今后发展的主流方向。通过动力环境监控系统中的区域漏水检测绳判断是否发生漏水现象，一旦发生漏水现象发出报警信息同时切断系统电源，避免出现漏电现象。当烟感浓度超标时同样发出报警信息，提醒运维人员进行现场检查。视频联动系统将现场视频信息实时传送至上级调度中心，为调度决策提供现场详尽的信息^[5]。

结语

综上所述，我国对水污染的治理措施已由事后治理变成事先预防，环境研究的重点也逐步走向预测为主。水质在线监测系统可以实时掌握水质状况、及时作出污染预警，为水污染的治理决策提供可靠有力的依据。

参考文献

[1]曹军,钟声.水质氨氮在线监测仪国产化应用研究[J].四川环境,2018,37(05):56-59.

[2]李随群,蔡郡倬,高祥,卢令.基于物联网的水质在线自动监测系统研究与实现[J].四川理工学院学报(自然科学版),2018,31(04):56-62.

[3]卢明阳.水质在线自动监测系统的设计及管理分析[J].科技风,2018(20):191.

[4]邵红艳,汪建宏.农村饮用水工程水质安全在线监测系统[J].水电站机电技术,2018,41(06):27-29+48.

[5]张永强.建设城市供水管网水质在线监测系统[J].绿色环保建材,2018(06):88-89.