水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理和質(zhì)量控制

來源：http://www.xfzhuw.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2019-07-18

　　摘要： 介紹北疆供水工程頂山水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的概況，分析近幾年在系統(tǒng)運行過程中遇到的難題及解決方案，結(jié)合實踐經(jīng)驗，對水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理和質(zhì)量控制進行探討。
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　　關(guān)鍵詞： 水質(zhì)自動監(jiān)測站；運行管理；質(zhì)量控制
　　中圖分類號：X832 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2011）0920145－02
　　
　　北疆供水工程是一項解決區(qū)域性水資源分配不均衡及城市、農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水矛盾的長距離調(diào)水工程。為保證長距離調(diào)水工程的安全可靠運行、安全飲用水、高效節(jié)水用水并結(jié)合以人為本的理念，新疆額河建管局在頂山管理處建設(shè)了一套水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。
　　該系統(tǒng)可以對水質(zhì)進行自動、連續(xù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)遠程自動傳輸，隨時可以查詢到監(jiān)測斷面的水質(zhì)數(shù)據(jù)。對于解決現(xiàn)行的水質(zhì)監(jiān)測周期長、勞動強度大、數(shù)據(jù)采集和傳輸速度慢等問題，具有很高的社會效益和經(jīng)濟效益。
　　1 頂山水質(zhì)在線自動監(jiān)測站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
　　頂山水質(zhì)在線自動監(jiān)測站各分析儀器及監(jiān)控設(shè)備的信息由可編程控制器PLC采集，現(xiàn)場操作者可由現(xiàn)地控制柜或者現(xiàn)地工控機的人機界面對水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)進行控制?，F(xiàn)地工控機通過光纖與中心連接通訊，接入信息化平臺。數(shù)據(jù)在服務(wù)器上存儲和處理，并在工作站上動態(tài)實時更新，顯示出系統(tǒng)的工作狀況。調(diào)度中心工作站可進行遠程監(jiān)測與控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　
　　圖1頂山水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　1.1 監(jiān)測分析單元
　　監(jiān)測分析單元由總磷在線分析儀、COD在線分析儀和兩臺多參數(shù)分析儀組成，監(jiān)測總磷、高錳酸鹽指數(shù)、水溫、pH、氧化還原電位、電導(dǎo)率、濁度、溶解氧、氨氮、硝酸鹽氮、氯化物、葉綠素12項參數(shù)。
　　1.2 頂山水質(zhì)自動監(jiān)測站具有如下功能應(yīng)用
　　自動連續(xù)監(jiān)測。根據(jù)用戶的設(shè)定，自動實現(xiàn)水樣的采集、分析和數(shù)據(jù)的處理、傳輸、存儲等功能，可以獲得24小時連續(xù)的在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)。
　　具備本地控制和遠程控制兩種控制方式。在站房和管理局控制中心皆可控制監(jiān)測系統(tǒng)，完成管路采水、配水、清洗、反吹等功能。
　　自動提取和傳輸數(shù)據(jù)。測站信息處理系統(tǒng)具有信息提取掃描功能，并把提取收集來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，以統(tǒng)一的格式自動存入數(shù)據(jù)庫。
　　自動處理和分析數(shù)據(jù)。系統(tǒng)能夠自動進行分析、統(tǒng)計計算（如：月均值、年均值及日、月、年、最大/小值統(tǒng)計）、并能按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)（可修改）進行水質(zhì)評價；
　　直觀顯示?？梢詫崟r顯示儀器運行狀態(tài)和監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果；數(shù)據(jù)的過程線及棒狀圖顯示。
　　自動報警。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化或異常時自動向監(jiān)測站及本地控制中心報警。
　　2 水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用中的難點問題及解決方案
　　2.1 保證水質(zhì)在線自動化分析系統(tǒng)的可靠性
　　大多情況下，水質(zhì)自動監(jiān)測站是無人值守的。因此，在保障功能的前提下，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性是評價其性能的重要指標(biāo)。為提高遠程水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性，需要在硬件、軟件兩個方面進行抗干擾的專門設(shè)計。硬件方面采用工業(yè)現(xiàn)場研制開發(fā)的嵌入式主機，軟件方面主要采用看門狗定時器和CPU資源監(jiān)控軟件。
　　2.2 系統(tǒng)運行管理的人員配備
　　由于水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個多專業(yè)跨學(xué)科的綜合性系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)到自動控制、儀器分析、管路壓力、化學(xué)實驗等多方面的知識，在系統(tǒng)運行和管理中至少配備兩名人員，一名為熟悉自動化控制的人員，另一名為熟悉化學(xué)實驗方面的人員。
　　2.3 儀器所需試劑與標(biāo)準(zhǔn)液
　　水質(zhì)監(jiān)測站通常會選擇購買水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備的原裝試劑與標(biāo)準(zhǔn)液，但部分測站地處偏遠，交通不便，而原裝試劑采購周期長，運輸過程復(fù)雜，部分試劑到達現(xiàn)場已不具有有效性。建議與當(dāng)?shù)鼐哂蠱A認證資質(zhì)的實驗室合作，解決水質(zhì)在線自動分析儀運行和校準(zhǔn)所需的試劑。
　　2.4 全面掌握水質(zhì)的狀況
　　水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的配置通常最多監(jiān)測十幾項參數(shù)，參與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)分類的參數(shù)不多，有限的反應(yīng)了監(jiān)測斷面的水質(zhì)。為了能夠全面掌握水質(zhì)的狀況，建議與當(dāng)?shù)氐乃牟块T或環(huán)保部門長期合作，定期人工采樣，對地表水環(huán)境進行全分析監(jiān)測。
　　2.5 建立自動化水質(zhì)監(jiān)測站質(zhì)量管理體系目標(biāo)
　　質(zhì)量體系是實驗室內(nèi)部實施質(zhì)量管理的法規(guī)及依據(jù)，質(zhì)量控制和質(zhì)量保證是水環(huán)境監(jiān)測工作的重要組成部分，它覆蓋了監(jiān)測樣品、監(jiān)測過程、儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、設(shè)施與環(huán)境、量值溯源與校準(zhǔn)、檢驗方法和化學(xué)試劑等全部質(zhì)量控制要求。建立完備、嚴格、適用的質(zhì)量管理體系將是自動化水質(zhì)監(jiān)測站建設(shè)成功、長期應(yīng)用、水環(huán)境監(jiān)測參數(shù)達標(biāo)的重要考量指標(biāo)。
　　3 水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理
　　水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行和規(guī)范嚴格的管理是分不開的，結(jié)合頂山水質(zhì)自動監(jiān)測站在運行過程的管理方法，總結(jié)出了較完善的管理條例。
　　3.1 日常檢查
　　水質(zhì)站應(yīng)保持儀器干凈清潔，內(nèi)部管路通暢，流路正常。各類分析儀器應(yīng)防止日光直射，保持環(huán)境溫度穩(wěn)定，日常應(yīng)經(jīng)常檢查其供電是否正常、過程溫度是否正常、工作時序是否正常、管路有無漏液等。
　　3.2 定期遠程檢查
　　技術(shù)人員每天上午和下午兩次通過中心站軟件遠程監(jiān)測水質(zhì)站數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，內(nèi)容包括：
　　1）根據(jù)儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷儀器運行情況；
　　2）根據(jù)管路壓力數(shù)據(jù)判斷水泵運行情況；
　　3）根據(jù)電源電壓、站房溫度、濕度數(shù)據(jù)判斷站房內(nèi)部情況。
　　發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時應(yīng)立即聯(lián)系現(xiàn)場核實，若持續(xù)異常值出現(xiàn)時，應(yīng)立即聯(lián)系現(xiàn)場進行調(diào)查和處理，必要時采集實際水樣進行實驗室分析。
　　3.3 定期巡視
　　頂山水質(zhì)站因地處偏遠（局中心站400多公里），故每月巡檢一次。正常情況下建議每周應(yīng)巡視水質(zhì)站一次，主要巡視內(nèi)容包括：
　　1）查看各臺分析儀器及輔助設(shè)備的運行狀態(tài)和主要技術(shù)參數(shù)，判斷運行是否正常；
　　2）檢查水質(zhì)站電路系統(tǒng)、通訊線路是否正常；
　　3）檢查采水系統(tǒng)、配水系統(tǒng)是否正常，如采水浮筒固定情況，水泵運行情況等。
　　3.4 停機維護
　　1）短時間停機（停機時間小于24小時）：一般關(guān)機即可，再次運行時儀器需重新校準(zhǔn)。
　　2）長時間停機（連續(xù)停機時間超過24小時）：如果分析儀需要停機24小時或更長時間，一般需關(guān)閉分析儀器和進樣閥，關(guān)閉電源。并用蒸餾水清洗分析儀器的蠕動泵以及試劑管路；清洗反應(yīng)槽并排空；對于測量電極，應(yīng)取下并將電極頭浸入保護液中存放。
　　3.5 試劑定期更換
　　嚴格按儀器說明書的要求定期更換試劑。
　　3.6 零配件、易耗件定期更換
　　1）應(yīng)依據(jù)斷面水質(zhì)狀況和水質(zhì)站環(huán)境條件制訂易損易耗品（如泵管、濾膜、活性碳等）的更換周期，做到定期更換；對使用期限有規(guī)定的備品備件，必須嚴格按使用規(guī)定期限予以更換。
　　2）部分監(jiān)測儀器的零配件需要進口，應(yīng)根據(jù)不同零配件和易耗件的更換周期，提前向監(jiān)測儀器廠家訂貨。
　　3）儀器設(shè)備，需要定期聘請專業(yè)人員維護維修。
　　3.7 日常運行維護記錄
　　水質(zhì)站負責(zé)人員應(yīng)認真做好儀器設(shè)備運行記錄工作，對系統(tǒng)運行狀況和維修維護應(yīng)詳細記錄。
　　3.8 儀器故障報修
　　在確認自行無法排除的故障后應(yīng)及時向監(jiān)測儀器廠家報修，并按照監(jiān)測儀器廠家的要求履行報修手續(xù)。
　　4 水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的質(zhì)量控制
　　為保證水質(zhì)自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實有效性，必須對儀器、試劑及方法等進行質(zhì)量控制。
　　4.1 儀器校準(zhǔn)
　　應(yīng)按儀器的操作手冊對自動監(jiān)測儀器定期進行校準(zhǔn)。
　　4.2 試劑配制與有效性檢查
　　所有使用的試劑必須為分析純或優(yōu)級純級別，且未失效；
　　標(biāo)準(zhǔn)溶液貯存期除有明確的規(guī)定外，一般不得超過三個月；
　　標(biāo)準(zhǔn)溶液和試劑的配制按計量認證的要求進行。
　　4.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液核查
　　使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)每周對自動監(jiān)測儀器進行一次標(biāo)準(zhǔn)溶液核查，計算其準(zhǔn)確度和精密度，并按照《標(biāo)準(zhǔn)溶液核查結(jié)果紀錄表》記錄核查結(jié)果。
　　4.4 比對實驗
　　水質(zhì)站每月應(yīng)進行一次比對實驗。采用實驗室方法同步分析實際水樣，與自動監(jiān)測儀器的測定結(jié)果相比對，并記錄比對實驗結(jié)果。比對實驗結(jié)果相對誤差不大于±20%，項目濃度在檢測限3倍以內(nèi)不受此限。
　　4.5 建立水質(zhì)站質(zhì)控檔案管理制度
　　水質(zhì)站應(yīng)建立嚴格的質(zhì)控管理檔案，認真做好各項質(zhì)控措施實施情況的記錄，包括水站日常數(shù)據(jù)檢查情況、試劑配制情況、每周巡檢的作業(yè)情況、每周標(biāo)準(zhǔn)溶液的核查結(jié)果、每月比對實驗的結(jié)果、自動監(jiān)測系統(tǒng)日常運行情況等的記錄。
　　5 小結(jié)
　　綜上所述，水質(zhì)自動監(jiān)測站在運行管理和質(zhì)量控制上具有一定的難度，而且每個水質(zhì)站的實際現(xiàn)場情況也不盡相同，但是水質(zhì)自動監(jiān)測具有實驗室分析不可比擬的許多優(yōu)點，它的發(fā)展勢在必行。這就要求先行的監(jiān)測部門多總結(jié)經(jīng)驗，探索研究，給正在建設(shè)或即將建設(shè)的水質(zhì)自動監(jiān)測站提供寶貴經(jīng)驗和借鑒，使他們少走彎路，從而加快我國水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。
　　
　　參考文獻：
　　[1]張聞波、朱星明等，太子河流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)集成技術(shù)研究，中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報，2005（2）：143-149．
　　[2]王玉華、趙學(xué)民、周懷東，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用分析，水文，2004，24（3）．
　　[3]《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》（第二版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.8：249，264～266.
　　
　　作者簡介：
　　許佳（1984-），男，河南許昌人，助理工程師，主要從事信息自動化運行管理工作。

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