水质在线自动监测系统知识大全

水质在线自动监测系统概述

　　水质在线自动监测系统可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域ZD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、排放达标情况等目的。

　　

水质在线自动监测系统的组成结构

　　水质在线自动监测系统是一个以在线自动分析仪器为核心，运用自动控制技术、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，从而实现水质自动监测站的在线自动运行。

　　水质在线自动监测系统一般包括监测站房、采样系统、预处理系统、在线自动分析仪表系统、控制和管理系统、通讯系统及远程监控管理ZX等。

　　1、 监测站房

　　监测站房的选址应合理并兼顾配电、通讯、给水(自来水)、通风等条件以及防雷击、防洪、防盗窃、防潮湿、废液排放处理、交通方便。监测站房的设计应该把分析仪表室、辅助设备间及其他功能用房区分开。采用把不同功能类别的设备分别布置在不同工作室内的方式。如为二层小楼的设计方案，一层用于监控室、主分析仪表室、辅助设备室等，另一层用于值班室、接待室和会议室等。如果打井供水的话，站房顶部要设高位水箱。为防止电噪声的相互干扰，站房采用三相五线制的分相使用方式供电，并在站房内独立走线。

　　2、采样系统

　　采样装置一般竖桩井式、吊桥式、浮筒式、浮舟式、水底紧固式等方式。采样系统一般由采样水泵、采样浮筏和粗隔离栅、水样分配单元、压力流量监控及采水管道等组成，主要是向系统提供可靠、有效水样。采样系统的取水量应确保高于现有仪器的总需水量并考虑后续拟增加仪器的需水量。应考虑输水管线对水质的影响，如避免过长过细及考虑对管线的保温等，使水样具有代表性。

　　3、水样预处理系统

　　水样预处理系统主要是保证进行自动分析仪的水样能满足仪器的分析要求。水样预处理系统一般分为二级的处理措施，***是一个包含粗过滤器取水头的沉砂分离装置，主要是通过粗过滤芯和静置除去水样中的直径较大的颗粒物，避免在取水过程中水样中大的颗粒物质进入在线自动分析仪器。第二级是GX低维护过滤器，过滤芯根据不同仪表的具体要求进行选配。水样的浊度对采用电极方法进行测量的仪器的影响较小，对过滤芯的孔径要求也就可以相应地放宽，这样可以降低过滤芯的维护频率;而采用比色法进行测量的仪器，对水样透明度的要求较高，这时过滤芯的选择就应根据仪器测量原理事先对水样提出过滤要求，避免对测量结果的准确性产生影响。水样预处理系统一般应具备气水混合清洗的功能。

　　4、在线自动分析仪器

　　在线自动分析仪器是水质在线自动监测系统的核心。在选择在线自动分析仪器时应该首先考虑环境管理的需要和水质监测的目的，确定监测项目，从而根据监测项目选择监测仪器。目前国内应用比较广泛的在线自动分析仪器有常规5参数(水温、pH值、电导率、溶解氧、浊度)分析仪、化学需氧量(COD)分析仪、高锰酸盐指数分析仪、总有机碳(TOC)分析仪、氨氮分析仪、总氮分析仪以及总磷分析仪。在线自动监测仪器测定原理应与我国国家标准方法或行业标准方法一致，如果不一致应该与实验室进行比对实验并与实验室比对实验的数据具有相关性。

　　目前的在线自动分析仪器一般应具有如下功能：数据自动存储，自动量程转换，遥控、标准输出接口和数字显示，自动清洗、状态自检和报警功能(如：液体泄漏、管路堵塞、异常值、仪器内部温度过高、试剂用完、高/低浓度、断电等)，干运转和断电保护，来电自动恢复，COD、氨氮、TOC、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。

　　5、控制和管理系统

　　控制和管理系统为整个水站的控制ZX，安装专用的子站管理软件系统的现场工控机，可对现场的所有仪器、设备进行控制，并实时地显示出仪器与设备的运行状态。它不仅要对系统参数(流量、液位、压力、流速、水位、气体流量、纯水流量、水泵状态、子站供电电压和电流状态等)进行实时监控，还应可以根据系统运行状态设置和修改系统参数(空气反吹频率、采样频率、读取数据频率、子站的运行方式等)。每个分析单元的4-20mA输出信号直接输入到控制系统中的模拟量输入模块，通过控制程序和上层软件与数据库的数据采集和存储，从而实现了多路分析结果的数据采集。同时，每个分析单元也可以通过RS232或RS485和MODBUS与子站计算机进行双向通讯，既可以进行数据采集也可以反馈控制，既可以实时掌握分析仪表的状态，也可以进行远程遥控。

　　6、通讯系统

　　整个水质在线自动监测系统应能支持各种通讯方式。目前主要的网络接入方式有：PSTN、GPRS、CDMA、ADSL、微波、无线数字通信网等。GPRS的通讯方式对监控现场条件的要求较低，使用和维护都很方便，但在通讯速率和通讯成本费用上有一定的局限性。ADSL的通讯方案在通讯速率、可靠性、系统的扩展性、性能价格比、前景等方面优于GPRS，同时可以实现实时视频传输。

　　7、远程数据监控管理ZX

　　数据监控管理ZX位于整个在线水质自动监测系统总体结构的ZX层面，其资源配置包括一套计算机设备和ZX层数据监控管理软件，同时配置一套ZX数据库服务器和多连接途径的通讯系统。数据监控管理ZX在权限约束下可以实时或定时地把各个水质自动监测子站“数据库”中的数据调入到管理ZX数据库服务器中，其目的是在现场监测子站可靠运行的前提下，数据监控管理ZX通过计算机网络技术能够真正得到有效可靠的数据，这样不仅能实现了数据资源的共享，对监控管理实现了统一规范的依据，同时实现了在不同权限下的在线实时监测、监控和网络化管理。

　　数据监控管理ZX应具备统计、查询、编辑和显示功能。可生成各种用户所要求的年、月、日、周、季报表;可根据数据库中的数据统计绘制出测量参数的年、月、日、周、季曲线;可以动态地按照用户的要求对历史数据进行查询;可实现特殊数据查询和对异常数据编辑存储;可实现历史报警和仪器设备日志信息的查询;可用图形、曲线或棒图等多种形式显示设备和仪器的报警和状态信息，实际反应现场的系统运行情况;用户可将数据库中的数据导入导出成ACCESS、EXCEL、FOXPRO等格式，方便用户进行管理和备份;可进行水质的评定，查定出首要污染物，并根据一定资料进行水质评估。

　　除了上述组成部分外，空气装置(空气压缩机)、纯水系统、UPS备用电源、交流稳压电源、视频监控系统、防雷系统、防电磁干扰装置、除藻装置、管道反冲洗装置、化学试剂清洗装置等也是水站系统中不可缺少的重要组成部分。

　　

水质在线自动监测系统的关键单元

　　水质在线自动监测系统的关键单元有：

　　1、采水单元

　　包括水泵、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施，能够自动、连续、可靠地向系统提供水样。水泵是其中重要的易损器件，其可靠性很关键。国产低端水泵能满足流量、压力等性能，但寿命、可靠性欠佳。**的进口泵和国产“气海”泵质量较好。“气海”调速泵可以方便地调节流量，具备反馈信号功能，适合自控。

　　2、配水单元

　　包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水，具有在线除泥沙和在线过滤，手动和自动管道反冲洗和除藻装置;其水质、水压和水量应满足自动监测仪器的需要。

　　3、分析单元

　　由一系列水质自动分析和测量仪器组成。水质在线自动监测系统仍在发展之中，欧、美、日本、澳大利亚等国均有一些专业厂商生产。目前，经较成熟的常规项目有：水温、PH、溶解氧(DO)、电导率、浊度、氧化还原电位(ORP)、流速和水位等。常用的监测项目有：COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。其他还有：氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氰化物、硫酸盐、磷酸盐、活性氯、TOD、BOD、UV、油类、酚、叶绿素、金属离子(如六价铬)等。

　　目前的自动分析仪一般具有如下功能：自动量程转换，遥控、标准输出接口和数字显示，自动清洗(在清洗时具有数据锁定功能)、状态自检和报警功能(如：液体泄漏、管路堵塞、超出量程、仪器内部温度过高、试剂用尺、高/低浓度、断电等)，干运转和断电保护，来电自动恢复，COD、氨氮、TOC、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。

　　4、控制单元

　　包括：系统控制柜和系统控制软件、数据采集、处理与存储及其应用软件、有线通讯和卫星通讯设备。

　　5、子站站房及配套设施

　　包括：站房主体、配套设施。

　　各单元通过水样输送管路系统、信号传输系统、压缩空气输送管路系统、纯水输送管路系统实现相互联系。

　　一个可靠性很高的水质在线自动监测系统，必须同时具备4个要素，即高质量的系统设备、完备的系统设计、严格的施工管理、负责的运行管理。

　　

水质在线自动监测系统的功能

　　随着人们对环境质量要求的不断提高，水污染问题也越来越受到政府和社会的重视。对水质监测的市场需求正迅速扩大，必须要有先进的水质监测系统才能满足要求。水质监测系统能做到实时、连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域ZD断面水体水质状况，预警预报重大流域性水质污染事故，以便使水厂在发生重大水污染时掌控水源水质状况，做到防范、解决突发水污染事故的目的。同时还可以在发生源水水质污染时及时通报政府有关部门,启动相应应急预案,确保城市供水安全。

　　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，运用现代自动监测技术、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所组成的一个综合性的在线自动监测系统。因此，系统完全实现水样的自动采集和预处理，水质分析仪器的连续自动运行，对监测数据能自动采集并存储到计算机中，并能提供远程传输接口及控制接口。

　　水质在线自动监测系统应具备以下功能：

　　1、自动监测：根据用户的设定，系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况;

　　2、自动化控制：现场利用PLC可控制水泵、电磁阀、空压机等设备，完成管路取水、配水、清洗、反吹等分步功能;

　　3、数据采集：现场测站信息处理系统具有信息提取采集功能，并把提取采集来的数据以统一的格式自动存入数据库;

　　4、数据传输：监测站可自动与监测ZX站建立连接，并把数据存入本地和ZX站数据库;支持电话拨号、GPRS、GSM、CDMA网络;

　　5、直观显示：现场可通过LED触摸屏实时显示仪器运行状态和监测数据;

　　6、自动报警：当监测数据发生较大变化时自动向ZX站进行报警，如：数据异常、仪器状态、电源停电等报警功能;

　　7、设备运转状态管理：具备自动运行、停电保护、来电恢复功能;维护检查状态测试，便于例行维修和应急故障处理;

　　8、远程控制：远程设置监测时间及频次、数据召测、打开关闭自动运行等远程控制功能。

　　9、数据处理：ZX站具备对监测数据进行合理性检查和实时处理，按规定格式存入数据库;能进行分析、统计计算数据(如：月均值、年均值及日、月、年、*大值统计)，并能按规定标准(可修改)进行水质评价、各类图表处理;

　　10、反吹清洗：在每次分析的过程中，对系统管路进行反吹清洗，具备除藻、杀菌功能。

　　

水质在线自动监测系统定期校准、校验制度

　　一、每月进行一次实际水样质控实验和质控样检测，进行一次现场校核，可自动校准或手工校准。TOC进行重现性、漂移和响应时间的现场校验。

　　二、当水质在线自动监测系统发生严重故障，经维修后在正常使用和运行之前亦必须对仪器进行一次校准和校验。

　　三、进行相关校准和校验时，必须有专人负责监督工况，在测试期间保持相对稳定，作好测试记录和调整、维护记录。

　　四、校验内容及各项指标，须参照相关仪器说明书要求执行。

　　五、水质在线自动监测系统长期停用后，再开机要进行校定校验。

　　六、更换参比电极、氧化电极、测量电极、电路板中的任何一种都需要进行手工标定校验。

　　七、更换试剂时需要进行手工标定校验。