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水质水量在线自动监测系统(WPMS)是一套以水质分析仪器及仪表为核心，以防止水污染和远程监视控制实现全流域水环境综合评价为最终目的，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信网络组成的一个综合性的在线自动监测体系。通过WPMS可以对地表水的水环境质量及污染趋势进行在线检测，为防止下游水质污染迅速做出预警预报，及时追踪污染源，从而为管理决策服务。
水质水量在线自动监测在国外起步较早，我国始于二十世纪末期，在水质水量自动监测、移动快速分析等预警预报体系建设方面处在探索阶段。目前所用的自动化监测系统多为国外进口设备，现以泉州北渠监测站采用德国科泽公司（KUNTZE）技术建设的全省水利系统第一个可同时对水质水量进行实时监测的系统为例作介绍。
一 系统功能
水质水量在线自动监测系统的主要功能是对所监控的参数进行在线测量和同步分析。分析数据由现场计算机收集、存储、处理，并能通过远程传输，迅速送达上一级数据管理中心。数据管理中心综合分析数据，进行判断统计和评价，整理并形成各类报表，然后通过中心局域网将结果传至各有关部门，以便采取相应对策。
1．实现监测自动化
德国科泽在线水质分析仪（包括德国K301COD在线高锰酸盐指数分析仪、德国K201NH4-N在线氨氮分析仪、德国K201TP-TN在线总磷总氮分析仪和德国常规五参仪K100系列等），具有最佳现场使用效果，可以对水质水量进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时查询所设站点的水质数据。其先进性体现在中心站可以实时显示现场数据。
2．实现水污染的预警预报
水质水量自动监测一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了水质发生恶化时仪器自动报警或响应，对晋江流域下游发出水质污染的预警预报，防患未然。
3．实现水质水量水文信息在线查询和共享
水质水量自动监测系统可实现水质水量水文信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。
二 系统组成及质量控制
水质水量自动监测系统是在晋江流域设置龙门滩监测站，山美监测站，金鸡监测站，北渠监测站和南渠监测站等5个连续自动监测子站，由水利局控制中心（中心站）控制5个固定监测子站，随时对流域内的水质污染状况进行连续自动监测，形成一个连续自动监测系统。
子站由输配水管网、水质分析仪器及仪表、电气自动控制、网络通讯及辅助设施等组成，子站系统对于断电、断水等意外事件具有智能诊断、自动保护及自动恢复功能。各子站的工作是长年连续运行的。中心站是各子站的网络指挥中心，又是信息数据中心，它配有功能齐全、存贮容量大的计算机系统，由通信联络设备及数据显示、分析、传输和接收的管理软件构成。中心站的主要功能：数据通信、实时数据库、报警、安全管理、数据打印，中心站可通过子站控制单元，实时远程监视及控制。中心站的工作一般是间歇式的。
自动监测系统在正常运行时一般不需要人的参与，而是在电脑的自动控制下进行工作。其基本监测项目包括水温（T）、PH、溶解氧（DO）、电导率、浊度（SS）五项物理参数的测量及高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、氨氮（NH4-N）化学参数的分析测量以及水温、流速、水位、流量等4个水文参数的测量。
1．水质在线监测系统的工作流程
原水由自吸泵提升后，分三路：一路进入物理参数测量仪表（四参数）进行检测；另一路经预处理后供给水质参数分析仪表如：高锰酸盐指数(CODMn)、总磷（TP）、氨氮（NH4-N）、进行分析测量，还有一路提供给水文四参数的监测。其所有测量值实时传输给基站电脑存储并向上一级（中心站）传输，见上图2-1水质在线监测系统工作流程图。
2．水质在线自动监测站的工艺原理
（1）吸泵吸水口处外包10目的不锈钢滤网，以阻拦可能堵塞潜水泵的杂物，并每天定时用压缩空气对滤网进行反吹冲洗。
（2）原水由自吸泵抽取河流水表层以下0.5～1.0m处的水样作为分析、测试水样，同时保证泵距离水底至少有1米的距离。
（3）抽取后的水分三路：一路提供水文四参数的测量用水，另一路通过管网直接进入Y型三通电极支架，供pH仪、DO(溶解氧)仪、CM（电导率）仪、TEM（温度）仪进行测量；第三路进入沉砂分离器，浊度测量电极安装在沉砂分离器内，供SS（浊度）仪进行测量。
（4）水样进入沉砂分离器后，经过泥水分离，泥砂等一些比重大的杂质下沉，从沉砂分离器下端的排放口处被连续排掉。澄清后的水由增压泵抽取进入河流水专用预处理系统（KL预处理系统）。
（5）KL预处理系统能过滤掉粒径大于50μm（微米）的杂质，其出水供高锰酸钾盐指数(CODMn)分析仪表、总磷（TP）分析仪表测量；七孔过滤器能过滤掉粒径大于1μm（微米）的杂质，在隔膜泵产生的负压作用下，水样经七孔过滤器过滤，进入氨氮（NH4-N）分析仪表测量。
（6）KL预处理系统配备空气自动反吹装置，通过PLC定时对KL预处理的滤芯进行高压空气反吹。
（7）CODMn分析仪表有纯水自动制取装置，用于CODMn分析仪表测量结束后仪表内部测量装置的清洗。
（8）CODMn、NH4-N、TP 分析仪表的测量废液进入废液收集箱，由废液泵泵入生化处理池中进行处理后排放。
3．水质在线自动监测系统的采样装置
该装置由浮筒、单向止回底阀、滤网及导轨等组成，具体形式见图2-3。该装置由于浮筒的作用，而浮于水面，从而保证所取水样水位于液面以下0.5米左右，进水口由包在滤网骨架上的滤网对较大的水体中杂物予以拦截，水样通过单向止回底阀经进水管道由提升泵泵入；装置整体可随江面的水位高低而沿导轨进行自动升降；当滤网上的附着物影响取水时，系统可自动或定时对滤网进行反吹清洗。
4．质量保证与质量控制
水质自动监测系统具有连续运转的特点，其采水和配水管路的清洗程度，仪器运行状况，试剂与标准溶液的稳定性及分析仪器的基线漂移等都是影响数据质量的重要因素，为了保证测量精度，仪器必须带自动清洗、纯水制备、自动校正以及相应的程序控制装置。
（1）自动清洗。由于被测流域水体中存有泥沙及微生物，特别在温度适宜时，水体中藻类的大量繁殖，不仅会改变被采水样的性质，使水样失去代表性（最突出表现在氨氮和总磷的仪器测定值偏低），而且会堵塞滤网或膜，造成系统供水不足进而断水，致使系统无法正常运行。针对上述情况，系统为把这些影响降到最小，在仪器测定间歇期增加了定时自动清洗步骤，对易造成影响的管线、滤网及膜进行有针对性的清洗。
（2）纯水制备。分析仪表中有些参数在分析过程中需要纯水，为此加装了纯水机将现场自来水通过纯水机制备出纯水，泉州北渠监测站纯水机供高锰酸盐指数分析仪表使用。（该纯水机制备的纯水仅供K301COD使用，不得用于配制试剂，否则会严重影响测试结果）。
三水质水量自动监测站的建设
1.站房。各地建站的具体情况和条件不同，但都满足站房建设的基本要求，站房的建筑质量应符合通用建筑质量标准。相对湿度保持在90%以下；具有标准设施，上下水设施，安装避雷接地设施。从而保证水质水量自动监测的顺利运行。
2.防雷。采用专用电源防雷模块，接入总电源的入口端。采用通讯线路防雷器，此防雷器可以同时保护两路电话线遭雷电袭击时对后续设备的损坏。
3.电源稳压。控制系统的稳压电源配备性能指标符合JB/T10089-2001、SB/T10266-1996标准的稳压电源。当电网电压不稳定或负载变化时，自动控制电路进行取样、比较、放大、控制伺服电机带动转臂、电刷按所需方向转动，使输出电压调整到额定值，而达到稳压目的。
计算机UPS电源配备800VA/1600VA的稳压输出容量，自动调节输入电压。除了保护电脑外，更可外接打印机或扫描仪等电脑外设，避免了复杂的外部连线，并可对设备进行突波保护。
参考文献
[1]中国环境监测总站编．中国环境监测技术路线[M]．长沙：湖南科技出版社，2003。
篇2
Design of online water quality monitoring system based on Internet of Things
JIA Gui-lin， LIU Mei-cen， ZENG Bao-guo， CHENG Yuan-dong
（Sichuan Institute of Information Technology， Guangyuan 628017， China）
Abstract： To solve the problems of complex wiring and high cost in traditional water quality monitoring programs， a water quality monitoring system based on Internet of Things is designed to achieve the purpose of the acquisition， transmission and processing of multiple parameters， including dissolved oxygen， PH value， and temperature. The scheme is suitable for remote monitoring， and applicable to monitoring the quality of drinking water and water for the aquaculture industry.
Keywords： sensor； water quality monitoring； ZigBee； GPRS
0 引 言
为了彻底解决传统人工水质监测及DCS、现场总线方式在管理及应用上存在的布线困难、成本高等不足，本文提出了以智能水质传感器、无线传感器网络、专家库数据库为核心的物联网水质在线监测系统。本系统通过分布式动态组网，可实现大范围、24 h不间断的监测，同时通过布设在水源地具有定位功能的无线传感器节点，能够侦测到饮用水源的污染情况，从而提高管理效率、保障供水安全，解决饮用水及养殖业水质在线监测和管理问题。
1 系统结构及工作过程
本系统的组成图如图1所示。系统在水源地布置多个水上节点（水质参数采集节点、远程视频采集节点、水质参数调节节点、ZigBee+GPRS无线网关），然后通过水质参数采集节点实时采集PH值、水温、水位、溶氧量等水质参数，并通过ZigBee Endpoint上传给无线网关的ZigBee Coordinator，再由后者经串口送入GPRS传送到服务器；同时通过IP Camera（网络摄像机）采集水面视频信息，由3G方式送入（移动）服务器。运行于服务器上的信息管理系统将对数据进行统计、分析，并根据饮用水用水管理要求实时预警、告警，自动下发控制指令到GPRS无线网关，然后由ZigBee网络下发指令到水质参数调节节点，启动增氧机或PH值调节设备、水泵等，实时调节用水参数。管理人员则可通过PC、平板电脑或PDA等方式获取实时水质数据，并对设备进行远程控制。
图1 基于物联网的水质在线监测系统的组成
2 硬件电路设计
2.1 水质传感器选型
以养殖用水为例，一般需要对水环境中的PH值、浊度、水位、溶氧量、温度等五项基本参数进行监测[1]。本系统选用北京联创与中国农大开发的、具有测温和温度补偿功能的PH10、TS10、WL10、DO10四类智能传感器来对水的PH值、浊度、水位、溶氧量、温度等五项参数进行监测。四类传感器均可通过RS485总线接收来自外部MCU的控制指令，然后返回测量原始值、温度值、工程值等三个参数，因而可以大大简化感知层的设计工作。
2.2 CC2530节点的接口电路设计
本系统的ZigBee节点选用成都感智信息技术有限公司的CC2530节点，该类节点带有CC2591增益放大模块，最远通讯距离可达1 km。由于CC2530不支持RS485通讯，因而需要设计RS485转3.3 V TTL电路，图2所示就是CC2530无线节点与RS485传感器的接口电路[2]。其中，5.0 V直流电压主要为传感器供电，3.3 V直流电压为CC2530节点供电。通讯接口转换芯片选择MAXIM公司的MAX13487，光耦T1、T2用于CC2530与RS485总线的隔离，R8、R9用于采样电源电压以便服务器端能实时判断节点的供电情况，R5、R6、R7、C5、C6、D1、D2、D3、L1、L2等为RS485总线匹配电路。
2.3 增氧机控制电路设计
系统中的增氧机控制电路如图3所示，CC2530节点通过P0.1控制光耦T1，并驱动Q1控制继电器J1，从而控制增氧机电源的通断，达到启动/停止增氧机的目的。
图3 增氧机控制电路
篇3
据2009年环境状况公报统计，珠江、长江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。 中国社会科学院环境与发展研究中心副主任郑易生指出，中国的各种水环境质量检测报告，由于受布点数量和布点区域的限制，“并不能充分、真实地反映国内水污染现状”。目前的水质监测现状揭示了中国水污染的严重程度和水质监测的建设落后程度。
水质监测适用于源头水、国家自然保护区，集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场；鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区等静态水域。传统的水质监测，需要耗费大量的时间以及大量的人力，经过繁琐的步骤才得到数据，而在线水质监测系统可以实时的监测数据，自动进行设备的充电，用户登录App或者网站即可看到数据。
1系统总体的设计
在线水质监测系统如图1所示，水质监测系统整体分成三层，感知层、网络层以及应用层。感知层是系统的核心，是信息采集的关键部分；网络层对整个系统进行无线连接，通过①LoRa技术将所有的水质监测仪连接起来，LoRa数据接收端将数据通过互联网传输到服务器，服务器进行数据处理[1]。应用层位于三层的顶层，将服务器处理的数据通过App以及网站展现给用户，让用户可以直接地看到想要的数据以及与前几次对比所产生的差异。
2水质监测硬件设计
水质监测仪构想如图所示，是由CC2530控制了整个水质监测仪，数据的采集主要是通过传感器来完成，L9110S是用来控制电机的上浮下潜以及在水中游动，而SL1053是用于来管理太阳能，锂电池用于存储电量。
CC2530芯片对整个系统起着至关重要的作用，将传感器收集的信息存储和发送到服务器，并且接收从服务器传来的信息，再将数据以指令的形式进行命令的传达。
（一） 数据采集模块
系统通过温度传感器、PH值传感器、浊度传感器、含氧量传感器模块来采集温度、PH值、浊度、含氧量等信息。
1）温度传感器
采用PT100温度传感器，对水的温度进行测量，PT100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的上升而迅速匀速的增长，铂热电阻具有精度高、稳点性好、性能可靠的特点，适用于长期进行水质的温度的监测[2]。
2）PH值传感器
采用PH值传感器，对水中的氢离子浓度进行监测以及转换成相应的可用输出信号，整体是一种密封状态，能够很好的防水，而且使用寿命长，适用于长期进行水质的PH值的监测[3]。
3）浊度传感器
采用TS浊度传感器，对水的污浊度进行测量，判断水的洁净度，浊度是由水中的悬浮颗粒引起的，本传感器采用散射光与透射光比值代替单纯的散射光测量浊度，传感器的准确度、可靠性提高，维护更加简单，抗污性增强，适用于长期进行水质的浊度的监测[4]。
4）氧气含量传感器
氧气含量传感器，对水中的氧气含有量进行监测，它是由一个银阳极和金阴极组成，两极之间存在着电势差，氧气在阳极下进行反映，通过半透膜向阴极扩散，根据流过两级电流的大小就能测试水中氧气浓度的比例关系，适用于进行氧气的监测[5]。
（二） 数据传输模块
数据输出模块主要由继电器及光耦合器构成，设计中使用的是一种两个接线端为输入端，另外两个接线端为输出端，中间采用光耦合器实现输入输出电隔离的高性能固态继电器，该继电器具有功率小、高灵敏度、高可靠性等特点。在水质监测系统运行中，当控制器接收到用户的指令后可以将数据返回到用户手中，并且控制仪器进行游动。
（三） L9110S半导体处理器
如图3所示，L9110S是控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，具有较强的驱动能力控制水质监测仪的上浮下潜，以及四处游动。
（四） 线性锂电池芯片SL1053
SL1053是高精度的线性锂电池充电的芯片，SL1053可以通过检测电池电压来决定其充电的状态：预充电、恒流充电、恒压充电。均衡的管理锂电池的充电模式和查看电量的剩余量。同时控制着太阳能的充电状态，以及当充电结束后将自动发送完成指令给CC2530控制芯片。
3水质监测网络设计
如图4所示，网络层是用户与仪器之间进行交流的媒介，网络层由LoRa数据传输芯片、互联网以及服务器组成，水质监测仪通过多个LoRa节点进行连接以及数据的传输，可以直接将数据直接传输给LoRa数据接收终端，终端将数据通过互联网传输到服务器，服务器对数据进行处理以及分析，通过互联网将数据传输给用户。
1）LoRa
LoRa是一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗的数据传输技术的芯片，其接收数据的灵敏度达到了-148dBm，与其他的芯片相比较得到了很大的提升，所以我们的水质监测系统中会采用到LoRa芯片，对池塘、水库的监测有较大优势，相比较其他的监测设备使用更加便捷，只需要进行一次布局就能长期的进行在线的监测数据，而不是取到每个区域进行水的采样，然后在检验室来一一的监测数据，可以省去大量的人力物力以及财力，用户操作起来会简单，我们称之为傻瓜式操作。LoRa数据接收终端将几个个体的水质监测仪的数据进行统计，发送到服务器进行统一处理得到综合的数据反馈以及位于不同区域水质之间的差异。
2）服务器
服务器主要是进行数据接收、处理、统计以及进行信息的推送。同时进行管理水质监测仪，监控各项指标是否正常，对用户的信息进行管理等。
4水质监测仪应用设计
（一）软件设计
软件设计分为服务端和客户端，服务器端主要是对用户的信息进行管理，数据的分析。客户端则是用户查询获取信息，发送指令，位置的定位。
1）服务器端
服务器是信息管理的中心，服务器内储存着用户的信息，水质监测仪编号类型等信息，用户使用反馈信息，水质监测仪监测的数据，服务器会将信息统计成曲线图表的形式反馈给用户，给予用户最直接的观察。
2）客户端
客户端可分为PC端和移动端，移动端更适合进行信息的修改，数据的查看。而移动端适合进行水质监测仪的操控，方便携带，随时都能观察数据的变化。
（1）PC端
PC端会有水质监测仪的介绍，用户能根据自己的需求选择水质监测项的指标，我们会根据用户提供的信息进行私人定制，达到更精准的监测；用户能对自己的水质监测仪进行地图定位；用户能修改自己的信息；用户能通过图表、曲线、矩状图的形式查看数据；用户能根据自己的问题向我们反馈；
（2）移动端
移动端相比PC端携带方便，随时随地都能查看水质监测仪监测的数据，能够绑定水质监测仪进行操控，能查看水质监测仪的电量，能信息的录入，位置的定位。
（二）模型设计
水质监测仪整体外观像一个蘑菇。上为蘑菇伞帽，下为蘑菇杆，这样的设计有利于设备的上浮下潜以及设备在水中的平衡运行。最上层为太阳能电池板，对设备进行电量补给。中间是一个气孔，它能够吸收空气到设备内部使设备变轻，从而方便设备的上浮。旁边以及下面会设有传感器，来监测数据。下面设有螺旋桨，一共设有四个，分别控制设备的上浮下潜和设备的游动。
5结语
本文提出了基于物联网在线水质监测系统构想结合了互联网，实现了互联网+的创意，符合现在时代的发展，能够很好的解决价格昂贵，操作复杂的水质检测，运用了多种比较稳定的传感器，保证了系统稳定性。主要适用于水库，鱼塘等，对人类的健康造成威胁的一切水源都能进行监测，给人们健康美好的生活环境。
参考文献：
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1、我国水资源及水质环境管理概况
总所周知，我国淡水资源总量丰富，但由于人口和耕地面积基数大，人均和单位面积耕地占有水量相对却很少。由于受到季风的影响以及水土资源组合的不平衡，我国的水资源在时间分布上不平衡，在空间分布上不平均。降水量的年内和年际变化较大，且呈现由东南沿海向西北内陆递减趋势。
随着我国经济的快速发展，水质环境污染问题日益突出。实现水质的实时连续监测和远程控制，有利于相关管理人员及时掌握主要流域水体的水质状况，预警预报重大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和排放达标情况。水质自动监测这一环境监测新技术受到国家的高度重视，并得以迅速发展。1999年，原国家环保总局为加强对重点流域省界断面水质变化和 境污染物的监控，在长江、淮河、松花江、黄河及太湖流域的10个重点断面试点建设国家地表水水质自动监测系统，标志着地表水水质自动监测在中国开始起步[1]。
目前，有100个水站分布在25个省（自治区、直辖市），位于河流上有83个水站，湖库17个，目前还有36个水质自动站正在建设中[2]。浮标式水质在线监测系统在我国应用起步较晚，但由于其具有实时、原位、及时、全自动以及其投放快捷等诸多优点，在我国水质监测领域的应用越来越广泛。
2、浮标式水质在线监测系统介绍
浮标式水质自动监测系统是一套以数据服务器为中心，以集成多参数模块化传感器、主机控制仪表、太阳能发供电、承载浮台及其附属设施的现场浮标式监测仪表设备为监测点，通过GPRS/3G无线网络传送监测数据的智能化水质在线实时监测系统。根据不同水域及不同监测需求，合理配置不同的传感器可以监测不同的水质参数指标；如温度、深度、钠离子、溶解氧、 浊度、电导率、盐度、氧化还原电位、pH、叶绿素、蓝绿藻、若丹明、WT、氨氮、硝酸盐、 氯化物、CDOM、水中油、环境光PAR等。新加坡三泰集团的浮标式水质在线监测系统实时监测系统包括以下三个主要部分：（1）前端数据监测站；（2）后端数据服务器系统――支持用户实时访问；（3）自动实时预警系统――以后端数据监测系统为基础，当有异常信号时，及时迅速向用户发出报警信息。
根据在新加坡十多年在线水质环境实时在线监测应用经验分析，浮标式水质自动监测系统主要有以下特点。（1）实时：仪表实时监测，信号实时发送，数据实时处理，报告实时，信息实时查询；（2）原位：目标水质原点监测、不同深度垂直检测，水质参数真实反映；（3）及时：异常水质及时报警，异常预案及时部署；（4）全自动：监测仪表运行无人值守，信息数据处理无人操作，水质报告结果自动。
3、当前水质在线监测系统应用分析
我国水质监测方式主要有人工采用检测方式，站房式自动在线监测方式以及浮标式自动在线监测方式。人工取样检测方式主要是靠人工去水源地采集水样，然后带回化验室对水样处理后进行化验检测，然后根据化验检测报告的数据进行汇总、分析，最后得出水质检测结果并出去。站房式自动在线监测站，主要由采水单元、配水和预处理单元、监测仪器单元、数采和控制单元、数传单元及辅助单元6个部分构成[3]，站房的监测设备监测数据通过其数传单元无线传输给数据控制中心，完成水质在线自动监测数据的存储、处理及信息的工作流程。
通过分析可知，人工取样检测的方式的弊端是显而易见的。其一，取样送样的人工劳动强度大，更多的还需要需要借助船舶、汽车等交通工具来实现；其二，人为误差大，水样采集、化验检测、数据汇总分析以及分析数据的等环节需要相关专业人员执行，专业人员的素质以及技术水平的高低决定着水质检测结果的准确性与可靠性，均会不可避免的出现或多或少的人为误差；其三，实时性差，水样采集、化验检测、数据汇总分析以及分析数据的等环节需要持续花费较长的时间，不能及时有效的反应实时的水质参数数据，不利于异常突发状况的预防或治理部署。
站房式自动在线监测站在我国的现行水质在线自动监测领域应用较为普遍，相较于浮标式水质自动监测仪表，具有以下几点不足：（1）系统复杂，占用场地多，维护量大；（2）参数单一，如COD、氨氮、PH、总磷等监测仪均需要配备采集、预处理、水样分析、控制系统；（3）水样采集及预处理过程中水质易受干扰；（4）易受环境影响（冰冻天气）；（5）药剂消耗、电能（空调及电控系统）消耗大；（6）建设成本高（监控站房及电能供应建设）。
以新加坡三泰集团的浮标式水质自动监测系统为例，典型的水质环境实时在线监测站主要包括水质传感器和传感器数据采集仪，以及其辅助系统如太阳能系统、智能控制系统、防雷防盗系统等，使得监测站精简独立，能够方便大规模的布置在各个重要监测点。监测站在读得数据后，立即通过GPRS/3G无线网络把数据发送到中央伺服器。在中央伺服器里，数据在被读取分析处理后到互联网上去。通过这种方式，所有关于水质参数的信息都实时有效的传达给新加坡公用事业管理局的相关管理部门，使得新加坡公用事业管理局拥有优质的水文信息平台以及信息库，可以针对性地做出合理的决策部署。
浮标式水质自动监测系统持续运行，通过监测数据的不断积累，逐步完善建立水文数据信息库，用于历史数据的分析。更近一步的意义在于通过不断丰富的数据信息库，构建一套智能水文水质数据管理模型，总结历史经验规律，提前预测出水质变化趋势和变化速度，为该水域的未来水资源管理战略部署提供重要的信息支持。这些智能的数学模型，能帮助水资源的管理者宏观预测该水域的水质变化。
4、浮标式水质在线监测系统在我国应用的前景展望
随着无线数据传输技术的飞速发展以及互联网的日益推广，实时在线环境监测技术已经在不断的实践中越来越成熟。水质环境实时在线监测技术在国外应用较为广泛且效果良好，我国水质自动在线监测领域应用起步较晚但发展迅速。随着科技技术革新带来的成本下降与效益提升，水质环境实时在线监测系统已经初具规模地投入到环境监测实际应用中来。相较于人工检测方式，浮标式水质在线监测系统劳动强度小，完美地排除人为误差，以及独特的实时、原位、及时、全自动的特点优势尽显。相较于站房式自动在线监测站，浮标式水质在线监测设备无需筹建监测站房的大量投入资金。由于系统运行电耗极小，优良的太阳能发供电系统，避免了荒郊站点的电力系统建设及维护成本。浮标式水质在线监测设备的一站式设计方式，集传感器检测系统、智能数据控制系统、太阳能电源系统以及防雷防盗系统为一体，投放便捷，运行稳定，故障率低，维护工作量极低，完全实现水质在线监测系统的无人值守的全自动运行。由于整套系统运行无需试剂添加的监测原理，很好的克服了药剂消耗成本以及其可能造成环境的二次污染。
从监测活动的投入与产出以及实际效果的综合角度考虑，浮标式水质在线监测系统在我国水质在线监测领域，必将扮演重要角色，有着广阔的应用前景。
参考文献
[1] 中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司.生活饮用水卫生规范[s].2001.
[2] 国家地表水水质自动监测系统介绍 http：//.cn/help.aspx.
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1 水质监测参数及监测仪器
水质自动监测系统由采样系统、储水单元、清洗系统、控制系统、数据通讯等部分组成。水样由采样泵抽出,水样直接进入储水单元,由输送泵将水通过地板下的管道输送到仪器后面的第二道过滤装置(过滤蕊,即综合分析仪)里。按不同仪器的要求,进入不同的过滤蕊里(每个仪器后都有一个过滤蕊),这样通过过滤蕊符合仪器所用水样要求的水,经软管进入仪器,对五参数(浊度、溶解氧、pH值、电导率、温度)、总磷、高锰酸盐指数、氨氮、铜、铅、锌、镉、汞、六价铬、砷、挥发酚、苯胺17项参数进行监测。重金属项目(铜、铅、锌、镉、汞、六价铬、砷)这7台仪器在测量前先通过自身的蠕动泵将纯净水吸入反应室、测量室及各个管路进行清洗,以免造成数值不准,清洗后再将水样吸入反应室进行反应,所用测量方法同实验室。反应后,一导管将反应液吸入测量室,仪器自动推导出结果(全部工作过程大约需45-90min左右),反应结束后废液自动通过专用流路流出并排出监测室,最后再次吸入纯净水对仪器进行清洗,等待下一次测量过程。挥发酚项目采用比利时进口设备,简化水中挥发酚测定样品的处理过程,减少毒性大的有机溶剂与操作者接触利用酚类物质在酸性水溶液中溶解度很小的性质,通过调节水溶液的pH值,采用光程长30mm比色皿,用4-AAP直接分光光度法测定。其测定水中挥发酚的准确度、回收率符合生活饮用水卫生规范的要求,与国标法检测结果相比对,相差无显著性。4-氨基安替比林直接分光光度法测定水中挥发酚,检出限完全满足生活饮用水卫生标准要求,而且操作简便快速,适用于日常检测工作的需要。
2 数据传输与报警
整个采集程序主要通过自报方式完成数据的收集,由于线路及其它一些不可预测的原因,可能造成数据发送的不完整,这时就需要通过数据采集功能,完成对数据的收集。数据采集功能包括实时和历史采集等采集方式。
为保证岳城水库饮用水源地水质安全,水质测定设置为每2小时抽水测量分析一次。所有数据每30min通过GPS上传到工控机的数据平台中,实时显示在显示器上,并自动保存在文件夹中,便于随时查看。数据平台设置短信超标报警系统,一旦水站中任何数据超出预设数值,平台就会自动向负责人发送短信,以便第一时间制定应急方案。
3 水质自动监测站设备的维护
岳城水库水质自动监测站采用国产设备与进口设备相结合的方式,需要维护人员定期对系统和仪器进行维护,需分每日、周、月和季度检查维护。每日系统维护内容为检查管路是否滴漏,取水是否正常,各个泵体是否运转正常,处理板上的反吹空气压力、进样压力、进样流量、运行记录是否正常,有无报警记录;每周对空压机进行排水;每月拆洗预处理板上的过滤蕊,各电器部件温度及工作性能。仪器维护为每日检查仪表读数是否异常,仪表进样是否正常,试剂引管是否在位;每周检查蠕动泵是否泄露,试剂引管是否短缺;每月清洁仪表,检查仪表内电磁阀工作性能,检查蠕动泵运行性能;每季更换蠕动泵管,清洗测量池,标定仪表;所有项目均需填写水质自动站运行维护表,此表不定期进行检查,每年进行档案封存。
4 水质自动监测站的优点及存在问题
岳城水库水质自动监测站是邯郸市首个在饮用水源地上建设的水质自动监测站,与常规水质监测相比,增加了重金属项目和有机项目,避免了因取样、运输、放置时间较长而造成水样发生物理化学变化,减少了相关分析的工作量。它的建成在提高站点水质信息采集的时效性,及时发现监测河段水污染事故等方面发挥作用,实现了远程智能化控制,自动站工作状态实时显示的功能,为水环境管理、水资源利用等提供了决策依据。水质自动监测站也存在一些问题,与常规实验室相比监测参数较少,目前只有17项,有机物和其它盐类离子等没有监测技术;由于路途遥远,来回需要半天时间,不能及时对设备进行及时维护,只能采用定时维护。
5 结语
岳城水库饮用水源地水质自动监测系统的建成运行弥补了邯郸市水质在线监测工作监测项目单一的缺陷,此水站系统技术设备先进,数据传输准确、方便、可靠,实现了数据监测远程监控和超标预警,可对水质进行全天候监测,能及时掌握水质变化情况,从而为各级政府和相关职能部门有效预防和控制突发性水污染事件提供及时准确的决策依据。
参考文献:
篇6
汽化冷却系统是采用除盐水汽化的方式冷却冶金部件并吸收热量，从而产生蒸汽的装置，在原理上可视为一种特定锅炉。
唐钢第一钢轧厂150吨转炉汽化烟道每年都要更换活动烟罩、炉口段、移动段和末段，新烟道在大修更换后的第2个月就开始出现泄漏，直至下一年的设备大修。汽化烟道设备使用寿命低，成本消耗较大，同时造成蒸汽回收不稳定。烟道漏水直接影响转炉冶炼安全，由于烟道漏水后在线维修工作环境恶劣、在线修补又很难达到连续使用要求，反复修补严重影响生产节奏。根据对国内外转炉运行经验的分析，水冷部件正常的寿命应在2年以上。
A.泄漏 B.爆管
C.堵塞 D.结垢
2、汽化冷却系统水处理的意义
现代大型钢铁企业的运行经验表明，水系统是连续、安全、高效钢铁生产的重要保障。水系统的良好运行，对于减少检修频度及费用，延长设备寿命，稳定高效生产，降低综合生产成本、避免意外事故等方面，具有重要意义。
2.1 结垢的形成机理与危害
水中的钙、镁离子与碳酸根、磷酸根等结合生成难溶的小晶体，这些小晶体不断碰撞并按一定的方向增长变成大晶体。水中的钙、镁盐晶体及其不溶性微粒同时受到两个力的作用，即与管壁上的水垢结合生成体积更大的垢的结晶力和水流的剪切力，当结晶力较大时便易使垢增长，当结晶力较小时（如加入阻垢剂后）或剪切力较大（如水流速较大的部位）时，垢无法增厚，水中的微粒只能以水渣的形式被水冲走。一旦结垢，将会导致锅炉管壁温度大幅度上升，如图1所示。
A.清洁的内部传热面，T1为冷却水温度，T2为受热面温度；
B.结垢的表面，若想管壁温度达到T2，则冷却水温度需由T1降至T0
C.若冷却水温度仍为T1，则表面结垢的管壁热源侧温度由T2升高到T4，T3影响金属结构。
图2 汽化管道清洁表面与结构表面温度对比
2.2 腐蚀的形成机理与危害
给水和低压系统因溶氧存在而发生氧腐蚀。炉水中的游离氢氧化钠过高或PH值过低，又含有较多中性盐等情况下，会导致锅炉金属腐蚀，壁厚减薄。腐蚀产物又会导致沉积，产生沉积物下腐蚀。
为此，第一钢轧厂在2012年通过对转炉汽化冷却系统进行设备改造的同时，又提出了一套汽化水质综合处理方案。
3、汽化水质处理综合方案
转炉冶炼具有一定的周期性，约40分钟冶炼一炉钢，其中吹氧时间为14分钟，吹氧时烟气量、烟气温度均达到最高，其最高温度可达1700℃，热负荷明显增大，停止吹炼时烟气总量为零，热负荷减小，管壁温度随之骤降，使受热管产生周期性的热交变应力，极易造成热疲劳破坏。另外由于结垢、腐蚀、杂物等因素造成汽化冷却水管堵塞，进一步降低冷却效果，导致水管局部干烧，出现爆管。工艺条件恶劣变化会影响汽化系统的各种部件的使用寿命。而且，这种影响往往是突发性的。为此，第一钢轧厂采取了汽化水质处理综合方案，该水处理方案包括水质在线监测及控制自动化设备和投加水处理化学药剂两部分内容。可以为锅炉提供最有效的保护。
3.1 水质在线监测及自动化控制设备
通过腐蚀应力监测系统可以探测锅炉给水系统的腐蚀应力并作出实时响应，实现工作条件下的直接测量。此外，锅炉水自动控制系统还采用荧光示踪技术来防止锅炉内结垢。
锅炉给水系统腐蚀控制：腐蚀应力监测系统在锅炉实际工作温度和压力条件下测量净氧化还原电位，根据电位的变化作出响应，实时调节除氧剂或金属钝化剂的投加量，优化腐蚀控制，以保护锅炉系统。因此，锅炉技术能够在实际的锅炉给水工作温度和压力条件下测量并立即作出响应，以保证锅炉系统的卓越性能。
锅炉结垢和沉积控制：采用荧光仪结合最先进的炉内水处理剂控制锅炉内结垢和沉积。该控制系统探测锅炉系统的变化，确定正确的化学品加药量，实时调节投加速率。
锅炉水自动控制系统也可以帮助优化锅炉排污控制。水质检测系统与汽包连排阀门连锁，通过电导率控制排污；系统浓缩倍数控制在5-8倍左右。同时根据水质检测结果调整各段烟道排污频率。总之，锅炉控制系统可以提高热效率，降低能耗，提高水的循环利用率，防止设备腐蚀和结垢。
3.2 水处理化学药剂
篇7
1水质自动监测系统
水质自动监测系统是通过实时的水质自动监测站，获得连续的在线水质监测数据，通过现代化的数据采集系统将所监测水体的水质数据上传至管理中心，实现管理中对自动监测站的远程监控，更加真实的反应水体的水质，及时了解水质的变化规律。水质在线自动监测系统是将多种监测指标的分析仪表组合，从采样、分析到记录、整理数据、中心遥测组成的系统，并利用监控及分析软件，实现水质的自动监测。水质自动监测系统的优点是：无需人工、运行稳定和维护方便。主要的水质监测指标有：流量、浓度、溶解氧和pH等参数。监测所得到数据可现场读取或通过无线传输到监控中心。水质自动监测系统可以连续进行监测、得出实时数据并进行远程控制，使有关部门可以及时掌握水质状况，预防水质污染的事故，并在发生大型污染事故时掌握水质信息，进行突发事件的处理。
2水质自动监测系统的功能
2.1在线自动监测水质
自动监测系统可以监测水源地及饮用水的多种参数，主要包括：溶解氧、pH和浊度等。并可以对排污口和污水处理厂进行实时监测，监测其各项水质参数是否超标。
2.2预警预报水质
自动监测系统具有报警功能，接受现场设备的报警信息。报警功能可以通过声音、图像、表格等形式体现。还可以对现场监测信息准确反应，为环境监控提供准确的信息。如出现水质超标、仪器设备故障或供电故障时都会引发报警系统。
2.3信息和在线查询水质
自动监测系统具有信息和在线查询的功能，并可以显示图标并打印等，为环境管理和决策提供准确的数据支持。并可以保存长期的监测数据及运行数据，方便以后查询和检索。
3水质自动监测在水环境保护中的作用
3.1为水环境的治理提供依据传统的监测方式对于水环境的监测通常是瞬时的，无法进行系统和长期的监测，因此，监测结果并不能很好反映出真实的状况，也是水环境治理决策带来不利影响。目前自动化水质监测设备进行大量的使用，为水质提供实时监测，保证监测数据的准确性，为水环境治理提供资料。
3.2提高了水质监测的工作效率
水样采集、化验和数据统计等工作是十分复杂的，通过应用水质自动监测系统就可以对水体进行自动监测，并记录数据及时分析。对于监测人员的工作提供极大的帮助，降低管理人员的劳动强度，避免工作人员由于自身能力有限或不规范等人为原因造成的水质数据偏差，保证水质监测数据的准确性。在出现重大污染事故前有效预警，使工作人员可是及时采取措施，提升了水质监测的工作效率。
3.3降低水质监测的管理成本
目前所采用的水质自动监测仪器设备价格较高，但对于传统的水质监测来说，综合成本较低。传统的水质监测中，对于人力的投入较大，其费用与自动水质监测仪器的购置费相差不多，因此水质监测的成本是降低了。
3.4提高水质采样工作的安全性
水质监测前需要进行水质采样，但通常水质采样区域的地形较为复杂，在样品采集时可以避免人工工作可能发生的安全是事故，使用自动水质监测可以得到更加准确的数据，使水质采样更加安全。
4水质自动监测系统的应用
4.1地表水监测中的运用
对地表水进行水质自动监测，可以对地表水质实际监测和远程控制，对重点断面水体和流域水质情况实时监测，预报流域的水体污染事件，预防跨地区的水污染事件产生纠纷，把握总量控制情况。目前我国水质自动监测技术在地表水监测中应用较多，我国水质自动监测站近年来建设也取得一定的成绩，环境保护部门在我国重要的河流、入海口、湖泊和水利项目中建设了许多水质自动监测站。
4.2水库中的应用
水质自动监测系统在水库中的应用，可以监测的指标有20余种。水库水质监测中，采用西东监测系统，可以实现远程实时调控，提高水环境的监测和监管能力，对于较为重要的水源地水质，可以及时掌握水质实时状态，保证饮用水水源的安全，让居民的饮用水健康。对水质可以实现数据远程传输、监测和自动控制，可以随时查询水质信息，如发现水源地水质监测项目超出规定要求，系统会自动报警，并采取应急措施，对水质进行全程监管，保证饮用水安全。
4.3排污口污水水质
监测环保局在进行污水排放管理时通常存在很多的问题：一是工作人员少，检查周期长，不能及时掌握各个企业的排污情况；二是排污费拖欠，排污单位缴费不及时。以上两个问题可以通过在排污口进行流量和水质的自动监测来管理，自动监测系统可以对实时监测企业的污水排放情况，还可以对阀门进行远程控制。自动监控系统能够实时监测企业排放口的污水水质和水量。如果排污企业不按时缴纳排污费，自动监测系统可以通过远程控制电动阀门的开关，欠费即关闭排污阀门。此外，还可以在监测系统中设定COD限值，如果监测系统监测到污水COD超标，也可关闭阀门，停止排污企业污水排放。
5结论
水质在线自动监测系统以自动分析仪器为核心，运用现代化技术及分析软件组成的综合性在线自动监测体系。对主要流域重点断面水质状况进行掌握，需要实时水质自动监测，对水质进行连续监控和远程控制，更好的对水体进行治理和监管。
参考文献
[1]杜魁.我国水质自动监测技术现状分析[J].知识经济，2012(23).
[2]孙进.关于影响水质自动监测系统运行因素的探讨[J].北方环境，2011(9).
篇8
1 异常值的剔除
在管网在线监测系统对管网水质监测过程中，由于水质事件、仪表故障或监测系统传输中断原因导致监测数据异常，这些非正常情况下的监测数据不能作为背景值的计算依据，应首先剔除。
由表1可以清楚的看到，经过三次筛选后，浊度和余氯标准偏差没有太大变化，异常值已经基本剔除。当样品容量n
2 背景值的计算和警告线的设定
2.1 数据呈正态分布
（1）计算出筛选后浊度和总氯值的算术平均值n和标准偏差Sn，计算变异系数。（见表2）计算背景值范围的计算
根据表2，一倍和二倍标准偏差计算的背景值区间太小，而四倍、五倍和六倍标准偏差计算的背景值区间则太大，只有三倍标准偏差计算背景值区间最为合适。所以背景值的范围为。
（2）警告线上下线设定
根据背景值范围，以平均值加减3倍标准偏差n±3Sn分别作为警告线上下线。结果如下（见表3）。
当在线仪表检测值超过警告线时，首先应排除仪表原因（即气泡或仪表故障等原因）引起检测值异常，应尽快采取措施，保证仪表测量值准确。如仪表测量值准确，则说明管网或出厂水出现异常，在水质指标还未超过《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的标准限值之前，就应引起注意，找出引起异常原因，则可以提前采取预防措施，避免水质进一步恶化导致水质超标，真正发挥在线仪表的预警作用。
2.2数据呈对数正态分布
（1）组分含量呈对数正态分布时，平均值为几何平均值，
标准差为几何标准差，首先计算lnXn的标准差，即 ，
然后取其反对数得到标准偏差Sn。变异系数为 。
（2）背景值的计算。背景值取值范围为 。
（3）警告线的设定。根据背景值设定警告线，所以警告线上线应设定为XnS2n，警告线下线应该设定Xn/S2n。
2.3 数据呈偏态分布
数据呈偏态分布平均值为中位数Md，标准偏差为Sn，变异系数为CV=Sn/Md。背景值取值范围为一定样本概率下的百分位数区间。
2.4 数据低于检测限值
数据低于检测限值时，当检出率E？叟80%时，取检测下限的0.7倍参加背景值统计计算；当50%？燮E？燮80%时，取中位数表示平均值，当E？燮50%时，取检测下限表示平均值[1]。
篇9
水质监测是管理供水安全与排水情况的基础。国外在城市污染源及江河流域的水质监测方面起步较早，美国在20世纪中叶就已建立自动水质监测系统，用以代替人工监测网络的工作。到了20世纪70年代，英国、日本、荷兰、德国等国都先后建立了水质污染连续监测系统。我国对水污染自动监测系统的研究始于20世纪80年代。我国从最初由人工对水质进行检测分析，发展到用水质监测的专业仪器进行水质监测，到如今实现了水质自动监测，做到及时反馈分析和预警。如今的在线监测不仅有物理、化学在线监测技术，还有生物监测技术，水质监测技术的不断发展，可保证水质监测的全面性和可靠性。相比传统检测手段存在监测周期长、监测点局限、数据采集速度慢等问题，采用物联网监测水质更能高效地反映水质结果。
二、 物联网在水质监测中的应用
通过水质监测物联网，监管部门可以从客户端清楚地看到各个监测点的水质情况。监测系统中还存在警报系统，一旦出现水质污染，系统将会将相关数据反馈给监管部门客户端，监管就能及时做出控制管理，因此水质监测物联网的应用在水质监管方面发挥了很大的作用。如今我国多个院校、科研机构、企业在水质监测方面采用物联网技术成效突出，已在多个地区实施应用。
1.无锡太湖运用物联网对太湖水环境质量进行监测
无锡太湖充分利用物联网等新一代信息技术，对太湖水环境质量进行监测，感知节点的传感器装有360度摄像头、6个精密探头、集成光学感知芯片，对应6种水质指标，可以立体呈现水体情况，结合陆上屏控及环境卫星遥感，形成太湖水域“三位一体”监测体系。以感知为先，传输为基，计算为要，管理为本，构建环境与社会全向互联的智慧型环保感知网络，率先实现环境监测监控的现代化和智能化，率先实现环保物联网技术的标准化和产业化。
2. 浙江富阳物联网管控平台在线监测水质
浙江富阳是浙江省率先建立农村生活污水智能管理监测的地区，将物联网技术应用于污水管理方面，一旦水质不达标，系统将会自动将信息传递给技术人员的用户端。富阳环保部门也能通过用户端查看各个监测点的视频和水质、水量等数据，一方面从视觉上观察水质，另一方面从实时传回的COD、BOD、氨氮、浊度、pH、总氮、总磷、金属离子等监测项目的数据对水质做出评价。如今富春江富阳段水质稳定保持在Ⅱ类水标准以上，富阳12个地表水监测断面及6个集中饮用水源地达标率为100%，全区境无劣Ⅴ类水。
3.浙大海滨研究院开展智慧水务
浙大研究院的“天津泰达智慧水务建设”在水环境的实时数据采集与可视化、大数据分析与优化决策、集群控制与智能调度等方面取得了丰硕成果，形成了世界领先的智慧水务技术产业模式。在管网模型和数据监控的地图上，只需点击管网上的任意一点，就能直观地看到这个点的材质、管径、压力、流量等信息，实现快捷管理。
三、物联网在水质监测应用方面存在的问题
1. 水质监测设备的局限性
物联网水质监测的检测设备主要依赖于国外进口的设备仪器，由于国内水质监测设备存在技术不成熟、性能稳定性不好、容易发生故障、检测的准确性和灵敏度都不高等问题，致使外国检测水质的仪器在国内更受欢迎。虽然国外监测设备质量存在优越性，但由于不同地区水质特点不同，一些设备在国内水质的监测方面也会存在误差，不能因地制宜地应用到监测中。
2.监测规范不统一
物联网检测手段与传统检测手段存在差异。例如，采用传统方法检测水中COD时应先将取得的水摇匀，再进行检测分析；但采用自动在线监测系统的检测仪检测的是将悬浮颗粒物过滤掉的水样，两组数据对应的水体性质存在本质上的差异，且在线监测技术发展更新得快，因此应对采用自动检测手段监测出的水质标准规范及时更新。
3. 信息透明度不高
物联网在水质监测的客户端一般只是监管部门，而不熟悉该事物的群众只能从新闻等渠道间接获取信息，监管不能很好地展开，致使一些企业存在偷排污水的侥幸行为。因此，让用户获取水质信息，开放大多数部分监测结果是有必要的，这有利于强化公众的参与和社会监督意识，提高群众对水质的信任度。
四、对策
为应对上述提出的几点问题，提出以下几点对策：第一，提高国内科研发展水平，加大研发力度，重点培养引进研究环境监测方面的高技术人才，开发出符合国内水质特点的技术设备；第二，相关部门要建立自动在线监测各检测项目的标准，并随着技术仪器的更新及时做出调整；第三，政府应将实时监测数据直接向社会公布，出现水质问题时，政府应及时对污染企业进行现场监督检查并作出处罚，公布相应的处罚结果和处理后的水质信息，有助于全社会的监督管理，做到公开透明，也有助于政府各部门信息的共享和相应措施的实施。
将物联网技术应用于水质监测为水环境监测提供了很好的发展方向，我国在利用物联网技术监测水质方面的应用已经产生较好效应，但仍存在一些问题。物联网在水质监测的应用是一个长期投入的^程，其对水质的改善也是潜移默化的，但效果也将是有目共睹的，加大物联网在水环境方面的应用对优化水环境有极其深远的意义。
参考文献：
[1]张 珏.基于无线传感器网络的水质在线监测系统研究[D].重庆：重庆大学，2010.
篇10
地表水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,运用现代传感器技术、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所组成的一个综合性的在线自动监测体系。
一套完整的水质自动监测系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况。中心控制室要想及时获得远程水质自动站的实时监测数据,采集历史水质监测数据,并统计、处理监测数据,输出报表,就需要水质自动监测系统中心站管理软件通过合适的通讯网络,对远程水质自动监测站进行及时综合的管理。
一、水质自动监测系统的构成
一般情况下,一套完整的水质自动监测系统由中心站和子站组成。子站由以下几个子系统构成:采样系统、预处理系统、水质分析仪器系统、子站控制系统、数据采集与传输子系统;中心站即是地表水水质在线自动监测中心站管理系统,它一般由中心软件数据库、数据采集程序、远程数据传输设备和数据统计分析系统构成。
高效可靠的水质自动监测系统,须具备四个要素,即:(1)高质量的系统设备;(2)完备的系统设计;(3)严格的施工管理;(4)负责的运行管理。
二、通讯方式的比较
在水质自动监测系统中,中心站软件需要通过通讯网络实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输。在建立水质自动监测系统,需要根据功能需要和实际条件选用合适的中心站远程管理通讯方式。
(一)电话拨号
电话拨号通讯方式是目前使用比较广泛也是比较多的一种远程监控通讯方式。它是利用现有的有线电话网络,利用工业调制解调器(MODEM)作为工具,分别在中心站和子站安装电话线路和MODEM,通过软件拨号程序,在中心站和子站间建立载波通讯,实现水质监测数据的远程传输。这种通讯方式安装简便,建设费用低,只需要普通的电话线路就可以,通讯费用适中,同普通电话费用,通讯速率一般。缺点是在不易安装电话线的河流、湖库等地实现起来困难。
(二)卫星网络
在中心站和子站处分别安装卫星通讯设备,利用卫星中转,建立子站和中心站的无线通讯网络。这种通讯方式初期建设费用高,通讯费用也比较高,但是可靠性高,安全保密性好,通讯速率稳定,无地域限制。适宜建设长期水质监测网络、安全保密要求高的情况,且不易安装有线通讯网络的子站现场。
(三)GSM网络
主要是利用GSM网络的短消息通讯功能,依托目前的中国移动和中国联通GSM网络,在中心站和子站分别安装GSM MODEM,通过发送短消息实现水质监测数据的传输。该通讯方式安装方便、配置灵活、无地域限制,适合在野外安装,通讯费用低廉,并且可实现“随时随地”管理远程水质自动站,如利用手机管理水质自动站等。但是该通讯方式数据传输量有限。
(四)GPRS网络
依托中国移动的GSM网络,在水质自动站现场安装GRPS终端,将水质监测数据通过无线分组交换网传输到中心站,实现中心站与子站的无线快速通讯。该通讯方式安装方便,基本无地域限制,适合在野外安装,通讯费用不高,实时性好,可满足要求无线且传输数据量大的需求,中心站端需要建立“数据中心”。
在实际建立水质监测系统过程中,需要根据实际情况选取合适的通讯方式,以满足高效可靠的水质监测系统远程管理的需要。
三、水质自动监测系统中心站软件
实施水质自动监测,中心站软件是一套必不可少的管理工具。要实现监测目标水质的实时连续监测和远程监控,达到及时掌握主要流域重点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等目的,必须具备配套的、功能完备的管理软件。
下面就以XHWS90水质自动监测系统中心站软件为例,介绍如何实现地表水水质自动站的远程管理。
(一)工作原理与组成
该软件是基于Windows系列操作系统运行的,采用数据库技术,集成了有线和无线通讯技术。用户需要的水质历史监测数据和水质自动站实时状态数据都保存在远程水质自动站(子站)计算机的L数据库中,需要设置的监控命令数据也要写入子站计算机的数据库中。当需要采集历史监测数据和实时状态数据时,中心站软件通过固定电话或无线短消息,将这些数据从远程子站的数据库中查询提取出来,并传输到中心站计算机的数据中,进行统计计算,再利用数据库操作技术存储查询,以表格或曲线的形式显示在软件界面,同时可以进行打印,并判定水质类别等。
软件包括数据处理程序、中心站数据库、子站短消息服务程序等部分组成。系统结构如图2所示:
(二)软件的功能及特点
该软件具有如下主要功能:
1.数据采集。(1)支持固定电话拨号、GSM短消息、卫星通讯远程多点采集和监控;(2)采集过程中实时显示数据传输量的大小和通讯状态;(3)具有自动采集功能,在软件运行中可以按照预设的时间定时自动连接水质监测子站,完成历史监测数据的采集;(4)自动记录数据采集的日志;(5)不同的监测子站可以设置不同的监测项目和监控参数,采集的数据种类不同;(6)可以实时监控子站运行情况,远程设置子站运行模式。
2.监测站点的维护。(1)树型结构显示所有监测站和分类关系;(2)系统可以存储多个监测站,灵活设置监测点参数。
3.数据查询和报表。(1)采用表格和曲线等多种方式显示水质监测数据;(2)在同一图形上可以浏览该监测点的多个不同监测项目的变化趋势曲线;(3)可以打印各种浏览的数据,生成水质监测数据日报、周报表等,并可以根据实际需要,定置多种报表格式;(4)可将监测数据输出成EXCEL或TXT格式文件,便于其它软件的分析处理。
4.数据分析与处理。(1)将水质监测的原始数据整理为日报、周报均值;(2)同一时间段的不同监测点数据对比表格和曲线;(3)同一监测点在不同时间段的数据对比表格和曲线;(4)根据预先设置的地表水环境质量标准判断水质类别。
软件系统特点:(1)技术先进:采用先进的通讯技术GSM短消息传送数据;(2)操作方便:界面友好直观,结构清晰明了,提供在线帮助,操作提示信息齐全,快捷菜单的设置使操作更简便、更轻松;(3)运行安全可靠:完善的系统安全性设计,系统通过运行日志可自动跟踪、记录所有操作,且基于现代大型数据库上开发的,具有运行查询速度快、数据长期保存、数据安全可靠等优点。
(二)GSM短消息通讯
该软件一个重要的特点就是采用短消息实现中心站与子站的数据传输。SMS(Short Message Service)短信息服务是GSM(Global System for Mobile Communication)系统中提供的一种GSM终端之间,通过服务中心进行文本信息收发的应用服务。短消息服务作为GSM网络的一种基本业务,已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。
由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点,用户无需另外组网,在极大提高网络覆盖范围的同时为用户节省了昂贵建网费用和维护费用。利用这种传输媒体进行水质监测数据的传输,是实现水质自动监测系统远程管理的有效手段。系统选用优质的短信息传输终端,并开发了一套短消息远程数据采集软件。中心站通过该模块软件,负责发送数据请求信息和远程设置命令。同时,中心站软件还可以根据预先设置的时间间隔自动采集远程水质监测子站的历史监测数据,实现随时随地的联络。
在水质自动监测子站的数据传输计算机上,系统也开发了相应的短信息服务程序,负责解释处理中心站发送的请求信息和设置命令,操作子站数据库,发送历史数据短信息和实时数据短信息。
篇11
1 水质自动监测系统的发展概述
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业分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。
国内水质自动监测系统建设起步较晚。20世纪90年代末，水利、环保部门相继在部分重要水系建立了水质自动监测系统。主要监测项目为常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总有机碳等，在饮用水源地水质监测系统增加了总磷、总氮、叶绿素、生物毒性等项目。近年来，水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用，我国的水质自动监测站（以下简称水站）的建设也取得了较大的进展，环境保护部已在我国重要河流的干支流、重要支流汇入口及河流入海口、重要湖库湖体及环湖河流、国界河流及出入境河流、重大水利工程项目等断面上建设了100个水质自动监测站，监控包括七大水系在内的63条河流，13座湖库的水质状况。
2自动监测系统的特点
与传统的手工监测相比：
（1）水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时可以查询到所设站点的水质数据。这对于解决现行的水质监测周期长，劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题，具有深远的社会效益和经济效益。
（2）水质自动监测工作的开展，一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了在水质发生恶化时，仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患于未然，充分体现了水利部门水量水质综合管理的优越性。
（3）水质自动监测系统促进水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。
3水质自动监测技术的应用领域
3.1水功能区污染物总量监控
计算污染物总量需要大量水质、水量数据。水质自动监测频次高，产生的信息量大，在重要的控制断面实现水质的自动监测，有利于实施水功能区管理、污染物排放总量控制，促进水资源管理工作的现代化。
3.2供水水源地水质监测
在水源地建设自动监测站，可对水源地的水质进行24小时不间断监测，实现对自动监测站的远程监控，一点发生异常，及时预警，为保障水源地供水安全提供有效的技术监督手段。
3.3预警预报重大水质污染事故
自动监测系统实时连续监测对突发水污染事故预防和应急监测具有明显的优势。通过自动监测系统的预警功能，可及时发现污染事故，分析自动监测数值变化趋势，可判断污染程度，对下游水质污染做出预警预报，防止污染事件的进一步扩大，减轻其危害有着重要意义。
3.4跨界河流的水质监测
在跨界河流敏感点建设自动监测站，实时监控水质变化状况，与实验室人工监测相结合提供客观、准确、中立的水质监测数据。
4水质自动监测技术存在的问题与技术应用成果
4.1存在的问题
4.1.1投资规模较大，运行费用较高；监测仪器以进口为主，价格昂贵。运行维护成本高，仪器配件耗品价格昂贵。
4.1.2对操作、运行、维护人员的技术水平要求较高；
4.1.3系统本身运行不稳定；仪器的基线漂移、试剂的变化、供电系统的稳定性等多种因素，都会影响到水质自动监测系统的稳定性。
4.1.4系统监测数据与实验室人工使用标准分析方法监测的成果有一定的差别。由于水质自动监测仪器设备受现场环境条件和自动化控制要求的影响，其监测数据的准确性不如实验室经典化学分析方法，因此在使用之前，必须通过国家校准检测方法的比对使用，验证自动监测的准确性及可比性。
4.2建议
为了是水质自动监测系统能准确及时的监测数据，应做好以下几个方面：
（1）专业技术人员的保证
要有能随时解决发现的问题的专业技术人员，能保证自动监测系统的正常运行。
（2）质量保证与质量控制：日常采取的质量控制措施包括定期校准、质控样检查、比对实验验证、试剂有效性检查及数据审核等方法，应严格按照《水质自动分析仪技术要求》（HJ/T96-104-2003）进行校准，保证数据的有效性。
4.3技术应用成果
随着国家水质自动监测系统的运行，充分发挥了实时监视和预警功能。在跨界污染纠纷、污染事故预警、重点工程项目环境影响评估及保障公众用水安全方面已经发挥了重要作用。
（1）2002年在浙江-江苏的跨省污染纠纷处理过程中，自动站的连续监测数据在监督企业污染治理和防止超标排放方面发挥了重要作用。
长江干流重庆朱沱和宜昌南津关水质自动监测站在2003年5～6月三峡库区蓄水期间，共取得库区上下游2520个水质实时数据，为管理部门的决策提供了有力的依据。
（2）淮河干流淮南、蚌埠及盱眙站成功地全程监视了2001～2006年淮河干流大型污染团的迁移过程，为沿淮自来水厂及时调整处理工艺，保证饮水安全提供了依据，为环境管理及时提供了技术支持。
汉江武汉宗关自动监测站自建立以来，每年对汉江水华的预警监测都发挥了重要作用，及时通知武汉市主要饮用水处理厂提前做好处理，保障水厂出水达标。
（3）2007、2008、2009年太湖蓝藻预警监测期间，太湖沙渚、西山和兰山嘴水质自动监测站开展了加密监测，通过水质pH、溶解氧等藻类生长的水质特异性指标预测判断水体的藻类生长状况，为饮用水水质预警提供了大量实时数据，发挥了重要作用。
（4）2008年四川汶川特大地震发生后，中国环境监测总站立即通过水质自动监测系统远程查看灾区水质状况，将灾区7个水质自动监测站的监测频次由原来的4小时一次调整为2小时一次，在第一时间分析了地震灾区地震前后水质状况，并将灾区水质无明显变化的情况及时向国务院抗震救灾总指挥部上报，并编制《汶川大地震后相关国家水质自动监测站水质监测结果》，每天在互联网上自动监测结果，为保障灾区饮用水安全，稳定灾区群众发挥了重要作用。
（5）2008年北京奥运会期间，利用北京密云古北口自动站（密云水库入口）、门头沟沿河城自动站（官厅水库出口）、天津果河桥自动站（于桥水库入口）、沈阳大伙房水库及上海青浦急水港自动站等国家水质自动监测站对城市的饮用水源实施严密监控，每日以《奥运城市地表水自动监测专报》形式上报环境保护部，为奥运期间饮水安全提供了技术保障。
结语
实施水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点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，保障饮用水源地的取水安全，为水资源保护监督管理和决策提供了有力的支持手段。
参考文献
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污水COD在线监测的分类及工作原理污水COD的在线监测方法按采用氧化剂的不同可分为：重铬酸钾法（COD）、高锰酸钾指数法、臭氧法、羟基自由基法等。根据工作原理的不同，可分为化学法、电化学法、光谱法和生物法四类。化学法基于外加氧化剂K2Cr2O7、KMnO4或O3与水中有机物发生化学反应;电化学法是利用电解产生Fe2+与剩余Cr6+反应（库仑滴定）或电生羟基自由基直接氧化水中有机物。总体上讲，COD在线自动监测仪的设计思路大体有两种，一种是模拟传统湿化学法的原理，将分析过程在线化，样品必须先消解后测定，多数COD在线监测仪设计遵循这一思路;另一种则彻底摒弃样品消解，采用全新的原理进行测定，例如利用电解产物直接与有机物反应、利用生物快速降解有机物或直接测定有机物的紫外吸收光谱等。后一思路是对传统COD测定方法的突破。目前我国广泛使用的污水COD的在线监测方法主要是分光光度法和电位滴定法两种。综合运用了流动注射技术、电化学技术、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、现代光机电技术，仪器一般包括进样系统、反应系统、检测系统、控制系统四部分。光度分析法污水COD在线监测仪的工作原理：载流液（含重铬酸钾的稀硫酸）由恒流泵输送至反应管道中，基本装置流动注射分析是基于把一定体积的液体样本通过阀切入到一个运动着的由适当液体组成的连续载流中，当注入阀将水样切入反应管道中后，试样带被载流液推进并在推进过程中渐渐扩散，样品和试剂混合。在强酸溶液中，以银盐作催化剂，定量的重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，在一定的消解温度下，加热消解一定时间，六价铬被水中还原性物质定量还原为三价铬，在一定波长下，用分光光度计测定三价铬的吸光度，通过吸光度与水样COD的线性关系进行定量分析测定。进样系统由输液泵、定量馆、电磁阀、管路、接口等组成，完成对水样的采集、输送、试剂混合、废液排除及反应室清洗等功能;反应系统主要有加热单元和反应室，完成水样的消解和反应;监测系统包括单片机（或工控机）、时序控制和数据处理软件、键盘和显示屏等，完成对在线分析全过程的控制、数据采集与处理、现实、储存及打印输出。污水COD在线监测仪电位滴定法的工作原理是在强酸溶液中，以银盐作催化剂，钼氨酸、硫酸铝钾作助催化剂，经恒温密闭消解一定时间后，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。就其反应过程来看，氧化剂浓度、反应液的酸度、消解时间、消解温度对测定结果影响较大。而消解时间、消解温度、曲线的有效取值区间要视不同水质、消解反应难易程度及污染物浓度正常变化范围而具体确定，测试方法较光度分析法复杂，需要消耗较多的化学试剂。
2.污水COD在线监测
作为连续在线运行的仪器，COD在线监测仪一般具有以下特点和功能：（1）具有不同采样方式（等比例采样、整点采样、任意间隔时间采样）或采样接口;（2）具有时间设置功能，可按实际需要设定检测频次。（3）采用强氧化剂和高温进行消解，可根据水质实际情况调节反应时间保证高效氧化;（4）分析周期短，实现真正意义上的实时在线监测，一般分析周期为15min-2h，短的仅2min～6min;（5）测定范围广，一般测试范围为10-2000mg/L，最大可达100000mg/L;（6）自动化程度高，自动采样、自动稀释、自动测量、自动量程转换、自动校标、自动清洗、温飘时飘自动补偿;（7）数据输入，图表打印，标准信号输出接口，具有计算机监控功能，可以进行远程通信;（8）状态自检和报警功能;（9）具有断电保护，来电自动恢复，自动校准等功能;（10）试剂可反复使用，有的不需要化学试剂，无二次污染;（11）运行和维护费用低。
3.COD在线监测方法的应用方向
随着我国工业化进程的推进，节约化大生产必然形成，污水的集中处理也必将是大势所趋，对于市场化的城市污水处理厂，进行及时、准确的水质、水量监测是非常必要的。目前我国广泛使用的分光光度法和电位滴定法在线监测仪，测试过程中要消耗大量的化学试剂，如浓硫酸、硫酸银、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸亚铁铵、硫酸铝钾、钼酸铵等，这些化学试剂的使用，一方面造成严重的二次污染;另一方面，由于浓硫酸、重铬酸钾溶液等强氧化剂容易使系统管道破损、仪器失灵，维护工作量大且复杂，运行与维护成本较高。臭氧氧化法和高温催化法由于不产生二次污染，方法较为简单，不消耗化学试剂，因而测试成本低廉，仪器维护简单，是值得推荐的清洁测试方法，在国外使用较多，但由于该法不是国际标准方法，且进口仪器价格昂贵，因此推广起来有一定困难。我们可以通过国产化，降低仪器的价格来实现臭氧氧化法和高温催化法的广泛应用。TOC反映水体中全部有机物的含量，于COD相比更能直接表示水体中有机污染物的总量，而且TOC的测定不消耗化学药品，不产生二次污染，属清洁监测技术，是未来实现污水中有机污染物含量在线监测的发展方向。但目前我国对废水的考核指标是COD，对于固定种类的污水，TOC与COD的相关性问题需要解决，我们可以需要测定其与标准方法相关性，来解决非标准方法与现行管理制度不适应的问题。另外，COD在线监测系统可广泛应用于采矿排污监控点、污水监测站、污水处理厂、自来水厂、地区水界点、水质分析室等。政府监测机构利益远程监测中心数据库管理系统与在线监测系统相连接，接收子站传输的信息和其他监测点源的监测信息，能够有效监控和监督污染源排放点，减少乃至杜绝偷排现象，对推动我国水体污染物总量控制事业的发展将会有重要的意义。
4.结语
污水在线监测系统是集环境保护科学、在线监测、现代语音和数据通信、现代网络和信息系统为一体的新技术在我国部分城市污水处理领域已有应用，到目前为止，国家已建立了长江、淮河等七大流域监测网络，其中部分监测站实现了在线实时监视。根据国家计划，我国还将在十大流域建立多个水质在线监测站。因此，污水COD在线监测系统将有很大的发展空间和前景。由于污水COD连续在线监测系统数据量大、测试频率高，要求仪器实时、快速地提供准确的、大量的数据，这对测试方法提出了快速、简单、无化学药品消耗、等要求。目前广泛使用的分光光度法和电位滴定法在线监测仪，由于存在严重的二次污染问题，应该逐渐被对环境友好的清洁监测仪器，如TOC在线监测仪、臭氧氧化法和高温催化法COD在线监测仪所代替。同时，从工业现场连续在线监测来讲，为确保稳定、可靠的运行，有两点特别要注意：（1）解决好采样的代表性、水样预处理、反应器和检测池的清洁问题;（2）坚持例行的日维护、周维护、月维护和年维护至关重要。COD在线监测仪运行中还应充分考虑排放口的水质、水量等情况，在现阶段，以流量计和污水比例采样器组成的COD在线监测子系统是一般排污口实行总量控制的优选方案。
参考文献
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我国自改革开放以后，社会经济发展迅速，但随之而来的主要问题是环境污染，尤以水污染问题最为突出，对公众生活方方面面都有严重影响，这给我国水资源保护及水质监测管理带来巨大的挑战。针对当前我国水质污染现状，水质监测等部门对水质环境监测技术和仪器方面加以分析，以提升我国水质环境监测水平。
1水质环境自动监测系统的产生及发展
1.1水质环境自动监测系统的产生20世纪70年代初，日本、美国等国就开始研究自动在线监测系统，并将其首先应用于城市、污水处理厂等区域的在线监测。在实践中总结出两种在线监测技术，一种采用的是实时在线监测，另一种则是间歇式在线监测，两种技术可以对水温、电导率、氟化物、氟化物、浊度等进行测定。20世纪70年代末，T-N、COD、T-P等项目也被加入到测定内容当中。环境执法部门通过对远程监控体系传来的监测数据进行分析，做出对应的行政决策。这些年地表的水质环境随着人们环保意识的提高得到极大的改善，某些经济发展水平靠前的国家在城市环境管理中的自动监测体系中将市政污水排放系统也纳入其监测范围，甚至视其为重点管理项目。自动监测系统日趋成熟，但人们对监测数据的可靠度仍有质疑。针对这一问题，技术人员通过不断的改进、研究发现，采用优化监测布点的方法有助于监测结果可靠性的提高。水土流失日益加重这一现象也是水样监测作为在线监测系统的重点研究对象原因之一。新增的监测项目对自动监测系统的功能性提出了更高的要求，它要拥有自动校正、自动清洗、远程传输及报警等多项功能。1.2自动监测系统成熟后COD监测体系的应用水质环境自动监测系统在几十年的不断发展中已经日趋成熟，世界各国也越来越重视有机污染物的监测工作，COD（锰法和铬法）监测体系发展迅速。T-N和T-P是水质富营养化的两大重要指标，因此针对这两大指标的监测系统发展较早，相对而言，水温、浊度、DO的监测系统发展则极为落后。COD监测体系可以采用很多方法，根据所用氧化剂划分可以分为铬法、锰法、紫外法、OH-法，其中紫外法不使用氧化剂；根据测量方法划分可以分为光学法及库伦法。由于铬法、锰法中采用的氧化剂Cr6+、Mn均为有毒重金属，因此在日本等国家中，COD法被光吸收UV法所取代，日本目前所持有的COD自动在线监测仪至少有3500台，UV仪就有2500台。1.3水质环境简易现场监测技术和仪器的发展我国水资源遍布范围广，地理环境也很复杂，发生水环境污染事故的概率也较高，因此相对于自动在线监测技术，简易现场监测技术的发展前景更广阔。简易现场监测技术的手段有很多，其中XPF（车载型X线荧光光谱仪）的使用情况较多，测量起来也更为方便，尤其对固体样品的监测技术优势更明显，不用进行消解处理就能直接用于监测工作中。车载型GC的优势在于对有机物污染的测定，很多经济发展程度较高的国家都已经在使用这种监测方法，而该技术进入我国时期比较靠后，由于其所具备的强大优势，在我国会有强大的市场发展前景。PASTELUV型水质快速监测仪在现在已有的便携式监测仪器中，是最有推广前景的一个。它可以在短短40s的时间里检测出TOC、COD和BOD的含量，这种优势既来源于它巧妙的设计原理，也与其高集成的中心处理器有很大关系。这个高集成的中心处理器能够储存的实测图谱可达成千上万个，最终测量值就是根据实测图谱和标准方式的测定成果进行比对研究所得到的。由此，PASTELUV型水质快速监测仪既能够凭借极大限度的减少监测所需时间来提升监测效率，又将繁复的前处理程序省略掉，还可以降低使用化学试剂造成的二次污染。
2监测技术和仪器的发展
2.1实验室监测技术和仪器的发展第五次全国环境监测会议以后，实验室监测技术和相关仪器都迎来了高速发展时期，各级监测站也引进了很多实验室监测分析仪器，新引进的这些仪器既可以作为常规环境的监测仪器，又可以为实验室的科研分析及精密分析服务。其中，使用较多的大型实验分析仪器有HPLC-MC（液相色谱-质谱仪）、GS-MS（气相色谱-质谱仪）、ICP-AES（等离子发射光谱仪）、XRF等。2.2监测技术和仪器的总体发展在北美及欧洲的水质环境监测管理中，应用最多的是混合毒性参数。水质环境管理要以预防为重点，这就要求将监测的重点放在环境水及排水中所含的污染物质对生态环境及人体健康的影响方面。而传统的以单个化学物质为对象的测定方式及其把控政策具有以下缺点：（1）监测对象均为已知的化学污染物，而对很多未知的化学有毒物质缺乏监测，危险度评价结果参考度不足。（2）对污染物相互之间的增强及拮抗作用（又称复合作用）缺乏考虑。（3）要想对更多的化学物质进行监测，经费和时间也会叠加增多。为了避免以上几点的发生，则要先利用生物及化学的组合参数锁定污染严重的化学物质，然后对发现的化学物质开展测定及研究工作。为了对水中的混合毒性参数进行监测，德国指出要对慢性毒性、变异原性、急性毒性、残留性、生物浓缩性这几个混合毒性参数进行监测。对水生生物采用的监测分析方法是变异原性试验、急性毒性试验和残留物中的生物分解实验等。内分泌干扰物这种化学物质可以进到人体内部，其对人体产生的类似于雌性激素的作用会对人体正常的激素分泌状态产生破坏。内分泌干扰物会降低生物体的数量，生殖器官受这种物质的影响会发生异常，终会导致生物物种生殖能力的下降，这种危害性就是其作为对包括人类在内的所有生物危害程度最严重的因素的原因。当前发现并公布的内分泌干扰物有双酚A、二恶英类、有机氯农药、壬基酚、Hg等多达77种。传统上对二恶英等POPs类有机污染物的监测分析法是GC-MS法，这种方法的缺点是要进行繁复的前处理，分析一组式样往往要用2~3天才能完成，所需资金也比较多。而用生物传感器就能简单、迅速的对二恶英等污染物进行检测。生物传感器的研发原理是优良的分子识别功能和组合转换功能，利用与待测物质能够产生良好选择性反应的生物分子进行监测，反应进行中，生物分子及其反应生成物浓度出现改变，借助转换器将其转化成可以测定的电信号，完成对待测物质的选择性测定。这种方法不仅有操作简单、时间短、资金投入少的优点，还能在检测有毒物质时保证安全、高精度的检测。这里可以采用的生物分子最常见的是抗体和酶。
3结束语
我国现阶段在水质监测方面的技术和仪器还远不能应对我国地域广泛、水质环境复杂、水质污染因素多样等特点，在技术上国家需要继续加大投入加快创新步伐，仪器研发改进方面需要增加人力、物力的投入，为水质环境监测水平的不断提高尽心尽力。
参考文献
