地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量控制研究

喬國(guó)棟 李青松 徐國(guó)棟

（山東省濟(jì)南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東濟(jì)南 250102）

0.引言

隨著我國(guó)生活水平的不斷提高，人們對(duì)物質(zhì)生活的要求也越來(lái)越高。作為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?，水質(zhì)尤為重要，尤其是地表水。建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為我國(guó)有關(guān)部門的一項(xiàng)特別重要的任務(wù)。通過(guò)對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以掌握整個(gè)氣候的水質(zhì)狀況。更重要的是，它可以大大降低科研工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高科研工作的效率。水資源監(jiān)測(cè)作為人類生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源，對(duì)保障人民生產(chǎn)生活用水安全具有重要意義。當(dāng)前，水環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重，全國(guó)水污染防治工作正在積極開(kāi)展，這對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)提出了更高的要求?；诖?，有必要加強(qiáng)地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的質(zhì)量控制。

1.地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要硬件設(shè)施主要是在線水質(zhì)分析儀，其主要核心技術(shù)有現(xiàn)代傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等，同時(shí)，系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，且內(nèi)部安裝有專業(yè)的軟件可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量以及自動(dòng)控制。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)，對(duì)水污染事故起到預(yù)警作用，為流域污染治理決策、監(jiān)督管理提供科學(xué)依據(jù)。

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由幾個(gè)部分組成：分析測(cè)量單元、采水單元、預(yù)處理單元、輔助單元、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、過(guò)程邏輯控制（PLC）單元、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心等。而各單元之間又是實(shí)時(shí)互聯(lián)和通信的，它們主要依靠水樣傳輸系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、純水傳輸系統(tǒng)、壓縮空氣輸送系統(tǒng)等一系列處理系統(tǒng)相互通信。

該系統(tǒng)是一套基于在線自動(dòng)分析儀的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，采用自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代傳感器技術(shù)及相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)和專用分析軟件。該系統(tǒng)集采樣、預(yù)處理與濾波、數(shù)據(jù)采集、儀器分析與存儲(chǔ)等綜合功能于一體，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)的在線自動(dòng)檢測(cè)。

2.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的質(zhì)量影響因素

2.1 外部環(huán)境因素

在建立監(jiān)測(cè)站和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)考慮自然因素的影響。需要考慮的要點(diǎn)包括：粉塵和腐蝕性氣體的腐蝕程度；系統(tǒng)溫度是否需要空調(diào)等制冷設(shè)備調(diào)節(jié)；監(jiān)測(cè)站區(qū)的濕度和降水對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響。在選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)考慮交通、通訊和自然環(huán)境的可能影響。一般情況下，我們會(huì)選擇污染源比較集中的上游或下游作為監(jiān)測(cè)站的選址。在選址時(shí)，盡量不破壞周圍的自然環(huán)境，便于管理。另外，進(jìn)水口與監(jiān)測(cè)站的距離越短越好。這樣除了便于監(jiān)管和維護(hù)，還有利于減少?gòu)倪M(jìn)水口到監(jiān)測(cè)站這一過(guò)程中的污染[1]。

2.2 水樣采集因素

在該自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行中，采樣和濾波過(guò)程中存在著許多需要注意的問(wèn)題。取樣時(shí)，應(yīng)充分考慮在長(zhǎng)時(shí)間采樣條件下，由于沉淀物和細(xì)菌的長(zhǎng)期積聚會(huì)堵塞管道，不僅會(huì)造成取樣不良，而且會(huì)污染水樣。水樣采集系統(tǒng)一般采用雙泵取樣系統(tǒng)或雙過(guò)濾系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，人們通常用流量傳感器來(lái)判斷管道是否堵塞或有無(wú)故障[2]。針對(duì)污染物或者細(xì)菌病毒等有機(jī)物，操作人員一般會(huì)啟動(dòng)管道自動(dòng)清洗系統(tǒng)，以及自動(dòng)殺菌系統(tǒng)來(lái)消除這些污染，保證水樣的清潔。影響因素通常包括幾個(gè)方面：（1）當(dāng)河流處于豐水期或枯水期時(shí)，水位的變化會(huì)嚴(yán)重影響進(jìn)水取樣口的深度，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的影響；（2）由于水質(zhì)不同，即水質(zhì)正?；蛩|(zhì)異常都會(huì)嚴(yán)重影響取樣；（3）意外暴雨也會(huì)嚴(yán)重影響取水口；（4）取水口一旦堵塞，將嚴(yán)重影響取樣。因此，這些問(wèn)題在系統(tǒng)采樣和濾波中應(yīng)引起高度重視[3]。

3.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的質(zhì)量控制方法

系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量控制，可以保證水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此，質(zhì)量控制是系統(tǒng)運(yùn)行管理的重要內(nèi)容之一。水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的工作具有連續(xù)監(jiān)控的特點(diǎn)，其開(kāi)放性強(qiáng)，安全性弱，容易受多種外界因素和自身因素的影響，穩(wěn)定性弱。因此，只有建立嚴(yán)格的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制模式和措施，才能真正將質(zhì)量控制落到實(shí)處，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才能可靠運(yùn)行，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確可靠得反應(yīng)實(shí)時(shí)的水質(zhì)情況，為水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供有力的數(shù)據(jù)支持[4]。

3.1 提高操作人員素質(zhì)

操作人員是水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中十分重要的環(huán)節(jié)，操作人員的操作水平，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，操作人員的整體水平必須予以提高。建議定期舉辦培訓(xùn)班，培訓(xùn)內(nèi)容要全面。要包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)操作與規(guī)程、環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)相關(guān)的法律法規(guī)、地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)等。特別是加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)。定期組織相關(guān)技術(shù)人員參加業(yè)務(wù)培訓(xùn)班，學(xué)習(xí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的工作原理和操作技能，并進(jìn)行技術(shù)維護(hù)。為提高技術(shù)人員的實(shí)際操作能力，應(yīng)到運(yùn)行良好的自動(dòng)化站參觀學(xué)習(xí)，開(kāi)展業(yè)務(wù)和技術(shù)交流。嚴(yán)格按照操作規(guī)程使用儀器設(shè)備，取得合格證后方可工作。

3.2 加強(qiáng)日常管理

技術(shù)人員每天必須通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行一到兩次遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)儀表分析數(shù)據(jù)判斷儀表運(yùn)行，根據(jù)管道壓力數(shù)據(jù)判斷水泵運(yùn)行，并根據(jù)供電電壓、車站溫濕度數(shù)據(jù)判斷車站內(nèi)部情況。如發(fā)現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)及時(shí)處理。如情況嚴(yán)重，則必須采集水樣，帶到實(shí)驗(yàn)室做全面詳細(xì)的分析。另外，中心監(jiān)測(cè)站的計(jì)算機(jī)嚴(yán)禁混用，監(jiān)測(cè)軟件必須保證正版，真對(duì)來(lái)歷不明的網(wǎng)絡(luò)信息或資源要堅(jiān)決隔離。同時(shí)，殺毒軟件必須定期更新，安排專人定期檢測(cè)計(jì)算機(jī)的安全，對(duì)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的定期備份。每個(gè)季度將該季度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)拷貝出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行u盤備份。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)報(bào)告要嚴(yán)格執(zhí)行三級(jí)審核制度。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量十分龐大，在實(shí)際水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作中，時(shí)不時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些異常值，針對(duì)異常情況，不能輕視，需要立刻查找原因，追根溯源，根據(jù)實(shí)際情況立刻解決。

3.3 建立健全規(guī)章制度

建立健全規(guī)章制度，針對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行提出日常通用的管理辦法。針對(duì)水站的水質(zhì)控制提出技術(shù)指標(biāo)細(xì)則。針對(duì)技術(shù)人員，明確崗位職責(zé)，制定嚴(yán)格的考核制度，實(shí)行持證上崗。在制度的約束下，員工的責(zé)任心得到了提高，有了規(guī)則可循。

3.4 加強(qiáng)系統(tǒng)和設(shè)備維護(hù)

要想監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠，必須要保證水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，必須定期對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各部分進(jìn)行維護(hù)。（1）每周檢查內(nèi)容。檢查儀器是否清潔，內(nèi)部管路是否暢通，是否有泄漏，管路中是否有氣泡，溫控是否正常，攪拌電機(jī)工作是否正常，試劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和去離子水是否有效，載氣壓力、存量是否滿足儀表運(yùn)行要求，各種閥門、通訊線路、防雷設(shè)施工作是否正常，檢查取水系統(tǒng)、配水系統(tǒng)運(yùn)行是否正常；（2）月度檢查內(nèi)容。按要求清洗過(guò)濾器、反應(yīng)罐、管道、電極等，檢查濾料、分析儀器、泵管等易耗件，更換過(guò)期或明顯質(zhì)量變化的備品備件，對(duì)各工程的儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)，系統(tǒng)全面清淤，除藻、抗壓、防凍，在雨季和冬季，保養(yǎng)周期應(yīng)適當(dāng)增加。檢查和維護(hù)防雷和安全系統(tǒng)。記錄并保存所有維護(hù)工作，以備將來(lái)參考和總結(jié)。

3.5 加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)站的外部監(jiān)督

黨的十九大報(bào)告明確指出，要改革生態(tài)環(huán)境監(jiān)管體制，對(duì)生態(tài)監(jiān)管提出了更高的要求，而水源與人們的生活息息相關(guān)，對(duì)水質(zhì)的監(jiān)督管理是重中之重。生態(tài)環(huán)境部門要切實(shí)加強(qiáng)對(duì)水站的監(jiān)管，對(duì)水站運(yùn)維質(zhì)量開(kāi)展監(jiān)督檢查，可到水站后再通知運(yùn)維單位，也可與運(yùn)維單位人員一起赴水站開(kāi)展檢查。檢查頻次可定期與不定期抽查相結(jié)合，檢查方式可采用盲樣考核、實(shí)際水樣比對(duì)、遠(yuǎn)程抽測(cè)、飛行檢查等。通過(guò)外部監(jiān)管，可以提高水站對(duì)質(zhì)控的重視程度，確保水站運(yùn)行穩(wěn)定，儀器數(shù)據(jù)檢測(cè)準(zhǔn)確有效。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。建立和完善地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的質(zhì)量控制體系是保證地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。只有這樣才能保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。