故障診斷技術(shù)在水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

梁燕杰

摘 要：通過狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備能夠?qū)崟r反映水質(zhì)狀態(tài)，掌握水壓運行情況。故障診斷技術(shù)的應(yīng)用對在線監(jiān)測系統(tǒng)迅速了解故障情況，安全穩(wěn)定運行十分重要。本文通過對故障診斷技術(shù)和在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用概述，提出了實際應(yīng)用中在線監(jiān)測設(shè)備的維護方式，以不斷提高水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備的工作效率。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測;自動監(jiān)測設(shè)備;故障診斷技術(shù)

中圖分類號：X84 文獻標(biāo)識碼：A

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)一般靠較為精密的機電設(shè)備實現(xiàn)，該系統(tǒng)既符合普通機電設(shè)備的運行特點，同時也結(jié)合了先進的在線監(jiān)測、診斷技術(shù)。通過故障診斷技術(shù)在自動監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠快速了解設(shè)備運行中存在的故障，并通過數(shù)據(jù)庫信息找出故障原因和位置，為設(shè)備維護人員及早排除相應(yīng)的故障提供了優(yōu)秀的數(shù)據(jù)信息，避免在線監(jiān)測系統(tǒng)帶病作業(yè)，也節(jié)省了人力、物力，提升了水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

1 設(shè)備故障診斷技術(shù)

在線監(jiān)測設(shè)備故障診斷技術(shù)通過監(jiān)控系統(tǒng)運行中表現(xiàn)出來的狀態(tài)，來判斷系統(tǒng)是否存在異常。如有異常發(fā)生，則第一時間發(fā)出預(yù)警，并初步判斷故障的位置和原因。故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，對監(jiān)控機電設(shè)備推測故障位置及預(yù)測故障發(fā)展情況十分有利?？梢哉f，故障診斷技術(shù)取代了人工監(jiān)測，節(jié)省了大量的故障原因排查時間，給設(shè)備維護工作提供了極大的便利。同時，設(shè)備故障診斷技術(shù)還能在系統(tǒng)中長期儲存故障的出現(xiàn)時間、位置及頻次等信息，對機電系統(tǒng)的運行情況能夠給出相應(yīng)的分析和判斷，幫助設(shè)備維護人員監(jiān)控系統(tǒng)中每臺設(shè)備的運行狀態(tài)及可能的發(fā)展趨勢。通過對系統(tǒng)儲存的故障信息進行總結(jié)，設(shè)備維護人員可以輕松地找出系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)故障的位置或元器件，可以考慮將反復(fù)出現(xiàn)故障的電子元器件更換為更可靠的產(chǎn)品。對于在線監(jiān)測系統(tǒng)的故障診斷，一般通過機械振動測試、油液位置探測等技術(shù)實現(xiàn)。通過可靠的設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)用，提高了在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性，延長了系統(tǒng)運行周期，減少了系統(tǒng)維修維護時間，使得水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行更為穩(wěn)定，有效提升了水務(wù)系統(tǒng)的經(jīng)濟收益。

2 水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備的運行情況

通過在線監(jiān)測能夠直接反映水質(zhì)參數(shù)的采集情況。在水質(zhì)監(jiān)測前端存在著大量的監(jiān)測儀器或儀表，通過機電系統(tǒng)將之有機地聯(lián)系在一起，就能在系統(tǒng)終端直接讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。同時，通過系統(tǒng)的計算功能，有效識別數(shù)據(jù)是否存在偏差及偏差的情況。在線監(jiān)測系統(tǒng)中，前端數(shù)據(jù)的采集務(wù)求準(zhǔn)確、可靠，而為了確保相關(guān)監(jiān)測信息的真實性，就需要保證前端設(shè)備的工作正常運行，通過相應(yīng)的質(zhì)量管理措施對設(shè)備儀器進行相應(yīng)的維護。而故障診斷技術(shù)的出現(xiàn)，為在線監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)備監(jiān)控提供了在線監(jiān)控的可能。如在供水系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中，通過對儀器儀表的數(shù)據(jù)采集就能夠了解到該系統(tǒng)中的設(shè)備是否存在異常情況。故障診斷技術(shù)通過測試儀器儀表的功能，可以全天候地監(jiān)控設(shè)備的穩(wěn)定運行，并通過系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)信息情況來綜合判斷設(shè)備的故障信息。

3 在線監(jiān)測設(shè)備的診斷功能實現(xiàn)

3.1 日常監(jiān)視

數(shù)據(jù)采集是在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的根本。通過前端儀器對水質(zhì)環(huán)境參數(shù)的采集，在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠輕松地了解水質(zhì)信息，而故障診斷技術(shù)也是基于此。利用先進的故障診斷技術(shù)了解在線系統(tǒng)中設(shè)備、儀器的運行狀況，并根據(jù)采集的信息進行計算歸納，找到故障位置，同時分析故障原因。因此，在線監(jiān)測水質(zhì)情況與在線診斷設(shè)備故障通常是在一起進行的。對于水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過0/4-20mA模擬電流形式輸出，并被系統(tǒng)采集;在線監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通常以Modbus協(xié)議的形式存儲于儀器儀表的寄存器信息表中，在監(jiān)測系統(tǒng)的不斷運行中提供給中樞系統(tǒng)。設(shè)備維護人員需要針對系統(tǒng)中的水質(zhì)數(shù)據(jù)變化進行遠程監(jiān)控，并通過系統(tǒng)提示和預(yù)警對可能出現(xiàn)的問題和故障加以維護。

3.2 遠程反控

通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，水質(zhì)信息采集后被轉(zhuǎn)換為電子信號，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)則以modbus形式被接收。這些數(shù)據(jù)再通過有效方式進行傳輸，匯總到系統(tǒng)的中控部分，中控部門整理信息后傳送給后臺，系統(tǒng)管理員根據(jù)需要可以隨時調(diào)取數(shù)據(jù)信息。信息在經(jīng)過中控部分的整理后，以GPRS的方式交代給中央集控處理，系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)進行存儲，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在異常時還會進行報警。系統(tǒng)管理員在接到系統(tǒng)報警時，通過現(xiàn)場復(fù)核來具體判斷系統(tǒng)是否存在異常;如出現(xiàn)誤報警，還可以進一步對系統(tǒng)進行優(yōu)化，減少不必要的預(yù)警信息。

3.3 運維信息統(tǒng)計評價

對所監(jiān)測水質(zhì)的采集頻次、故障響應(yīng)次數(shù)等數(shù)據(jù)進行匯總后，交由后臺的中樞計算機進行分析，就能得出相應(yīng)的系統(tǒng)監(jiān)測報告，報告中提示了現(xiàn)有狀態(tài)下水質(zhì)的監(jiān)測情況、設(shè)備的運行情況等。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，可以在人機交互界面具體地展示整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，還可以進行歷史數(shù)據(jù)查看，以及設(shè)備維護信息預(yù)警。

3.4 運行故障統(tǒng)計

水質(zhì)在線監(jiān)控是一套信息采集與處理的集成系統(tǒng)，應(yīng)用了故障診斷技術(shù)后，可以針對系統(tǒng)中的儀器、儀表故障情況進行匯總，包括故障發(fā)生時間、種類、原因等，從而在后臺形成故障統(tǒng)計。系統(tǒng)管理員根據(jù)故障的發(fā)生情況，以及故障的修復(fù)和維護情況來采取相應(yīng)的措施，操作更加簡單，也更為科學(xué)。

4 水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備的維護

4.1 例行檢查

儀器設(shè)備的檢查：儀器儀表能夠直觀地讀取數(shù)據(jù)，通過對數(shù)值的采集比對，就能清楚地了解該儀器所監(jiān)測的參數(shù)是否處于正常狀態(tài)。日常的設(shè)備維護中除了要根據(jù)系統(tǒng)提示檢查外，還應(yīng)當(dāng)注意儀器儀表的狀態(tài)以及清潔程度。儀器儀表的異常會直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的失效，在系統(tǒng)后臺通過對儀器采集數(shù)據(jù)的判斷，就能初步掌握儀器的運行狀態(tài)。比如蓄電池電壓：蓄電池電壓的降低（<13.3V）說明系統(tǒng)停止供電，當(dāng)蓄電池電壓<10v時，系統(tǒng)就會關(guān)閉。因此，通過監(jiān)測蓄電池的電壓情況就能知道系統(tǒng)處于什么樣的狀態(tài)條件下。

集成系統(tǒng)的檢查：系統(tǒng)數(shù)據(jù)最后匯總給集成設(shè)備，對比現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的差異，如果超過了要求，就判定為異常;否則就是正常的。在集成系統(tǒng)的維護中，一般是備份采集的數(shù)據(jù)，檢查集成線路的通訊插口等。

采配水單元的檢查：水泵以及空壓機設(shè)備是否穩(wěn)固運行和清潔是維護中的重點檢查內(nèi)容。通過清潔，檢查設(shè)備的固定、管道的固定，以及排水排氣裝置是否正常等，對檢查中無法完全清潔達標(biāo)的應(yīng)盡快更換[1]。

4.2 定期養(yǎng)護

設(shè)備定期的維護內(nèi)容主要是對現(xiàn)有維保計劃的執(zhí)行，并在整體的檢查中再次確認設(shè)備的穩(wěn)固情況、運行情況。根據(jù)定期保養(yǎng)計劃，逐條進行設(shè)備儀器的檢查、清潔、備件更換等。此外，還需要對有監(jiān)測功能的儀器進行試劑、溶劑的檢查與更換。

4.3 應(yīng)急維護

4.3.1 異常數(shù)據(jù)處置

異常數(shù)據(jù)的情形包括但不限于下述幾點：監(jiān)測數(shù)據(jù)長時間不變化或者短時間內(nèi)突變，數(shù)據(jù)監(jiān)測中斷，監(jiān)測儀器狀態(tài)不穩(wěn)定參數(shù)出現(xiàn)異常、監(jiān)測過程日志異常等?；蛘弑O(jiān)測過程正常，但是監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)嚴(yán)重不符，與水站所在地情況、氣象條件不符，污染物之間相關(guān)性相悖等情況，也要列為異常數(shù)據(jù)加以處理。

根據(jù)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的情況，要展開針對性處置：盡快前去現(xiàn)場，排查水站系統(tǒng)是否存在故障，并加以排除。監(jiān)測儀器故障要盡快排查故障原因，排除障礙。確保儀器正常測量（4h/次）的前提下，復(fù)測樣品或者核查標(biāo)液，檢查復(fù)測結(jié)果，進一步判斷儀器是否存在故障。樣品監(jiān)測數(shù)據(jù)異常需要留樣手工監(jiān)測分析。如果確定監(jiān)測儀器正常，監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)出入較大，則判斷可能發(fā)生環(huán)境突發(fā)事故，需要及時上報。

4.3.2 系統(tǒng)故障處理

水站系統(tǒng)故障、儀器故障，在現(xiàn)場勘查出故障原因后，及時更換受損備件。檢修后仍然無法投入正常使用的，故障預(yù)計在48小時內(nèi)無法解除的，要啟動備用儀器，將故障儀器或者配件送往廠家檢修。每次檢修和更換部件都需要進行詳細記錄并且安排質(zhì)控檢查，檢查合格后方可投入使用;更換普通易損件后，必須經(jīng)過嚴(yán)格的儀器校準(zhǔn)程序才能投入使用;關(guān)鍵部件維修或者更換后，必須進行準(zhǔn)確度、精密度和多點線性檢查。

4.4 運行檔案與記錄

4.4.1 建立技術(shù)檔案

技術(shù)檔案要全面，涵蓋儀器使用說明書、使用注意事項、系統(tǒng)安裝、調(diào)試、檢修記錄以及適用性檢測報告等內(nèi)容。

4.4.2 建立運行維護記錄

儀器運行維護記錄，要涵蓋儀器的參數(shù)設(shè)置記錄表、儀器部件更換表、設(shè)備基本情況信息表、設(shè)備巡檢維護記錄表、水質(zhì)質(zhì)控報告、試劑樣品更換記錄表等等[2]。

5 結(jié)語

國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測隨著監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，得到了廣泛地推廣和引用，為水質(zhì)水情監(jiān)測、水污染防控等工作提供了大量真實可靠的數(shù)據(jù)。遠程監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)可以為工作人員剔除虛假數(shù)據(jù)提供有力依據(jù)，還可以幫助判斷在線監(jiān)測儀器的狀態(tài)，為水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的良好運行提供重要保障。

參考文獻

[1] 劉京，劉廷良，劉允，等.地表水環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2017，33（6）：1-9.

[2] 李延?xùn)|.地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站運行維護及管理的探討[J].環(huán)境監(jiān)測，2018（7）：64-66.