礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

田妞 黃宋魏 和麗芳 楊社平 字佳林 黃斌 杜鈺 曾理

DOI：10.20030/j.cnki.1000?3932.202403025

摘 要 針對(duì)傳統(tǒng)礦山水質(zhì)量檢測(cè)主要以人工送檢為主，信息化和自動(dòng)化水平低、數(shù)據(jù)不能及時(shí)準(zhǔn)確上報(bào)，嚴(yán)重影響水質(zhì)處理速度的情況，以某選礦廠外排水為研究背景，設(shè)計(jì)了一套礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由自動(dòng)采水模塊、水指標(biāo)檢測(cè)模塊、水質(zhì)量監(jiān)管移動(dòng)Web APP、PC終端礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)5部分構(gòu)成，檢測(cè)指標(biāo)包括COD、氨氮、總磷、總氮4項(xiàng)，對(duì)礦山水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和分析，監(jiān)測(cè)結(jié)果將以5G無線傳輸方式傳送給PC終端和移動(dòng)Web APP，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)誤差率在±10%，工作人員可以實(shí)時(shí)獲得水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，不僅滿足了礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)的高精確度和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)需求，還有助于解決當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測(cè)無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染、設(shè)備操作復(fù)雜及人工成本高等難題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 礦山水質(zhì) 在線監(jiān)測(cè) 實(shí)時(shí) 智能 Web APP PC端數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)

中圖分類號(hào) TP277?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A?? 文章編號(hào) 1000?3932（2024）03?0541?08

基金項(xiàng)目：國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心開放基金（批準(zhǔn)號(hào)：NECP2022?11）資助的課題;云南省萬人計(jì)劃青年拔尖人才項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：KKRD202156031）資助的課題;云南省科技廳科技計(jì)劃（批準(zhǔn)號(hào)：202101AT 070277）資助的課題。

作者簡(jiǎn)介：田妞（1995-），碩士研究生，從事選礦設(shè)備及其過程自動(dòng)化的研究。

通訊作者：和麗芳（1981-），副教授，從事圖像處理技術(shù)、自動(dòng)化的研究，843168660@qq.com。

引用本文：田妞，黃宋魏，和麗芳，等.礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表，2024，51（3）：541-548.

隨著智能科技的飛速發(fā)展，礦業(yè)作為國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)，謀求高質(zhì)量發(fā)展的需求愈發(fā)迫切。傳統(tǒng)的礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)[1，2]主要以人工送檢為主，檢測(cè)周期長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性差、人力成本高，無法完成對(duì)礦山重點(diǎn)區(qū)域的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)警、不便于礦山企業(yè)管理層實(shí)時(shí)查看礦山水質(zhì)量數(shù)據(jù)，難以滿足實(shí)際需求。計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)著水質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)向著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展[3～7]。將智能在線檢測(cè)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)[8～13]應(yīng)用到礦山行業(yè)，以期實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度、安全監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)管理等環(huán)節(jié)的自規(guī)劃、自感知、自決策和自運(yùn)行，提高礦山的生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益[14，15]，并使礦山生產(chǎn)保持在更好狀態(tài)和更高水平。針對(duì)礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究具有非常重要的意義和實(shí)用價(jià)值，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：

a. 相較于人工采樣離線分析方法，智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有更高的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性[16，17]，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山水質(zhì)量狀況，提高污染物監(jiān)測(cè)效率。

b. 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄[18]礦山廢水中的污染物濃度，有助于礦山企業(yè)及時(shí)采取控制措施，防止污染物超標(biāo)排放，降低對(duì)環(huán)境的影響。

c. 具備污染預(yù)警功能[19，20]，可在污染物濃度超標(biāo)時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，幫助選礦廠快速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)措施，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

近年來，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)快速發(fā)展起來。文獻(xiàn)[21]針對(duì)實(shí)驗(yàn)室人工水質(zhì)檢測(cè)程序復(fù)雜、采樣代表性差、人為誤差大和不能實(shí)時(shí)反映各時(shí)段注水水質(zhì)的問題，提出一種水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將在線監(jiān)測(cè)結(jié)果同人工檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，能夠更準(zhǔn)確地反映水質(zhì)狀況;文獻(xiàn)[22]提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)智能水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù);文獻(xiàn)[23]以灤河流域?yàn)樵囼?yàn)點(diǎn)，提出一種將網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)與遙感解譯技術(shù)相結(jié)合的可行、高效的污水排放數(shù)據(jù)采集創(chuàng)新方法，將所得結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，現(xiàn)場(chǎng)樣品試驗(yàn)結(jié)果表明該方法具有較高的精度（89%）;文獻(xiàn)[24]設(shè)計(jì)了一套化工廠廢水水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)被監(jiān)測(cè)化工廠的廢水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)明顯縮短了監(jiān)測(cè)時(shí)間;為了充分掌握水質(zhì)情況，文獻(xiàn)[25]采用溫度、pH值、濁度及電導(dǎo)率等傳感器采集各種水質(zhì)參數(shù)，并完成了在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必要的軟硬件設(shè)計(jì)，為不同行業(yè)后續(xù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供依據(jù);文獻(xiàn)[26]以AT89S51為控制核心器件，設(shè)計(jì)水質(zhì)溫度、pH值、濁度等采樣電路，通過TC35I模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)和波形在線觀測(cè)，以及歷史數(shù)據(jù)查詢和報(bào)警功能;文獻(xiàn)[27]設(shè)計(jì)了一個(gè)在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)運(yùn)行系統(tǒng)，確定pH值、氨氮、COD 這3項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，通過自控系統(tǒng)采集、處理和分析水質(zhì)，并將水質(zhì)結(jié)果通過GPRS傳輸給服務(wù)中心，方便工作人員及時(shí)了解水污染程度;文獻(xiàn)[28]為化工廠設(shè)計(jì)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、集成多種參數(shù)傳感器的污水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅具備多元化優(yōu)勢(shì)，還可以準(zhǔn)確檢測(cè)化工廠排放污水的pH值、溫度、溶解度、電導(dǎo)率、濁度等指標(biāo);文獻(xiàn)[29]開發(fā)了基于PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的污水控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)和控制反應(yīng)池溶解氧濃度的值，提高了污水處理的智能化水平?？梢钥闯?，礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)必然發(fā)揮應(yīng)有價(jià)值，從而為礦山水質(zhì)量問題的解決提供思路。

筆者以云南省某選礦廠的外排水為研究背景，提出以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)、具有多元化參數(shù)的礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 礦山水質(zhì)量在線檢測(cè)儀器的選擇

筆者設(shè)計(jì)的礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)礦山外排水的COD、氨氮、總磷、總氮4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。項(xiàng)目采用重鉻酸鉀法測(cè)定COD值[30]，選用LFS?2002（COD）型化學(xué)需氧量水質(zhì)分析儀;采用水楊酸分光光度法測(cè)定氨氮指標(biāo)，選用LFS?2002（NH）型氨氮自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀;采用鉬酸銨分光光度法分析檢測(cè)試樣中藍(lán)色絡(luò)合物吸收特定波長(zhǎng)光線的光線長(zhǎng)度，并由此測(cè)定總磷濃度[31]，選用LFS?2002（TP）型總磷分析儀;總氮是衡量水域富營(yíng)養(yǎng)化的重要參數(shù)，是反映水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要指標(biāo)，掌握總氮排放量、分布狀況以及主要來源，對(duì)控制水體富營(yíng)養(yǎng)化、改善水質(zhì)具有十分重要的意義，采用鉬酸銨分光光度法監(jiān)測(cè)總氮指標(biāo)，選用LFS?2002（TN）型總氮分析儀。

以上4種在線檢測(cè)分析儀都具備管路反沖洗、高靈敏度光度檢測(cè)器、高精度紅外液位檢測(cè)器、缺試劑報(bào)警、可編程濃度報(bào)警等功能。儀器實(shí)物如圖1所示。

2 礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)根據(jù)選礦廠和環(huán)保局的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括水的自動(dòng)采樣模塊、水指標(biāo)檢測(cè)模塊、水質(zhì)量監(jiān)管移動(dòng)Web APP、PC終端礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)5部分，結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境搭建時(shí)需要智能手機(jī)和PC終端環(huán)境，系統(tǒng)環(huán)境搭建的質(zhì)量和性能都會(huì)直接影響系統(tǒng)的測(cè)試，環(huán)境搭建的質(zhì)量主要從軟件、硬件兩個(gè)方面考慮。礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)見表1。

2.1 水質(zhì)監(jiān)管移動(dòng)Web APP

水質(zhì)監(jiān)管移動(dòng)Web APP是基于JS、CSS語(yǔ)言開發(fā)的平臺(tái)，使用VUE框架開發(fā)，運(yùn)行在移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用軟件。為了方便在手機(jī)上瀏覽數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了手機(jī)端。該設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是水質(zhì)監(jiān)管移動(dòng)Web APP需要展示數(shù)據(jù)，單純的數(shù)據(jù)展示比較單調(diào)，故使用e?charts圖標(biāo)庫(kù)進(jìn)行圖表的展示，包括查看礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、水質(zhì)月報(bào)、歷年數(shù)據(jù)、指標(biāo)超標(biāo)預(yù)警等移動(dòng)服務(wù)，具體如下：

a. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示總氮、總磷、COD、氨氮4項(xiàng)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);

b. 水質(zhì)月報(bào)，通過選擇月份查詢對(duì)應(yīng)的總氮、總磷、COD、氨氮4項(xiàng)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)月報(bào);

c. 歷年數(shù)據(jù)，通過選擇年份來查詢對(duì)應(yīng)的總氮、總磷、COD、氨氮4項(xiàng)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)年報(bào);

d. 指標(biāo)超標(biāo)預(yù)警，當(dāng)總氮、總磷、COD、氨氮4項(xiàng)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出指標(biāo)范圍，移動(dòng)Web APP及時(shí)發(fā)出預(yù)警。

筆者設(shè)計(jì)的移動(dòng)Web? APP設(shè)計(jì)界面如圖3所示。

2.2 PC終端礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)

PC終端礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程如下：PC終端作為本系統(tǒng)的訪問入口，應(yīng)該不受位置、設(shè)備等束縛，因此應(yīng)使用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)設(shè)計(jì)。前端使用了VITE+JS+ELEMENT UI等技術(shù)，后端采用了SPRINGBOOT+MYBATIS+MYSQL+REDIS等技術(shù)。難點(diǎn)主要是解決安全問題，由于應(yīng)用部署在互聯(lián)網(wǎng)上，為保證數(shù)據(jù)安全，使用JWT框架做了后端系統(tǒng)的安全檢驗(yàn)。系統(tǒng)包含導(dǎo)出Excel表格、礦山水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布、礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表、預(yù)警、登錄信息、密碼修改等功能模塊，具體如下：

a. 導(dǎo)出Excel表格。將4項(xiàng)指標(biāo)（總氮、總磷、COD、氨氮）的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過Excel導(dǎo)出并打印。

b. 礦山水質(zhì)量智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布。將4項(xiàng)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在PC終端礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)中通過數(shù)據(jù)和曲線方式顯示。

c. 礦山水質(zhì)量智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表。將4項(xiàng)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)生成企業(yè)和環(huán)保部門需要的數(shù)據(jù)報(bào)表。

d. 預(yù)警。當(dāng)?shù)V山水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在中控平臺(tái)的顯示界面中標(biāo)紅，進(jìn)行預(yù)警。

e. 登錄信息包括用戶權(quán)限、IP地址、登錄時(shí)間、登錄次數(shù)、操作內(nèi)容，通過選擇不同的用戶名可以查詢每個(gè)登錄人員的操作信息。

f. 密碼修改。管理員登錄PC終端礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)可以修改登錄密碼，但是為了加強(qiáng)密碼的安全性，設(shè)計(jì)必須依據(jù)自己選擇的密碼提示問題輸入正確的提示問題答案才能完成密碼修改。

PC終端水質(zhì)發(fā)布系統(tǒng)功能模塊如圖4所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

由于MySQL開發(fā)成本低、運(yùn)行速度快、占用內(nèi)存小，使用起來非常方便，MySQL還擁有非常強(qiáng)大的單表或多表聯(lián)合查詢，以及支持過濾查詢等高級(jí)查詢，并且可以方便實(shí)現(xiàn)用戶登錄時(shí)對(duì)用戶名和密碼進(jìn)行校驗(yàn)的功能，因此MySQL成為中小型網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)的首選。

筆者選擇MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，通過安裝MySQL可視化管理工具Navicat for MySQL來操作數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)礦山水質(zhì)量智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的所有數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)流程是數(shù)據(jù)表→用戶表→角色表→用戶角色關(guān)聯(lián)表→元素表→采樣表→采樣位置表→元素等級(jí)表。難點(diǎn)是采樣數(shù)據(jù)在遇到超標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)通知用戶，因此還需要有一個(gè)元素等級(jí)表，在插入采樣數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行比較得出等級(jí)，如果異常就推送給用戶?；静僮靼ń?shù)據(jù)庫(kù)、添加、修改和刪除表，插入、修改及刪除表記錄等。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)界面如圖5所示。

2.4 礦山水質(zhì)量智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊

通過分析水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)需求，把水質(zhì)量自動(dòng)分析儀器由相互依賴性的復(fù)雜系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟K化系統(tǒng)，如圖6所示。采用合適的監(jiān)測(cè)分析方法來檢測(cè)水質(zhì)量的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)分析模塊內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)，監(jiān)測(cè)分析模塊主要包括控制模塊、檢測(cè)模塊、采樣/預(yù)處理模塊接口及通信模塊接口等，能適應(yīng)水質(zhì)的多樣性、復(fù)雜性，全面保證水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可比性和完整性。

2.5 水質(zhì)自動(dòng)采樣器

水質(zhì)自動(dòng)采樣器（AB桶）目前是全球領(lǐng)先的，具有A、B均質(zhì)混勻桶，機(jī)械式帶壓縮機(jī)制冷的水樣采集、冷藏儀器設(shè)計(jì)有萬向輪（帶剎車），可以使儀器移動(dòng)時(shí)平穩(wěn)、方便，圖7所示為自動(dòng)采樣器結(jié)構(gòu)示意圖。有多種工作模式（定時(shí)定量、定時(shí)比例、同步留樣、超標(biāo)留樣及觸發(fā)采樣等），可采混合樣、平行樣，可根據(jù)具體情況選用合適的采樣模式、瓶裝方式和留樣方式。

3 應(yīng)用實(shí)例與效果評(píng)估

為了檢驗(yàn)礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高精度性，在某選礦廠對(duì)外排水水質(zhì)檢測(cè)中開展了在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證，把在線監(jiān)測(cè)所留副樣（水）委托第三方有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

為得到可靠評(píng)估結(jié)果，隨機(jī)開展兩天（2023年6月5、10日）、每天6次的數(shù)據(jù)檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)工作均在24 h內(nèi)完成，檢測(cè)結(jié)果見表2、3。

從表2數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，總磷在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為10%，COD在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為0.5%，總氮在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為2%，氨氮在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為1.5%。

從表3的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，總磷在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為10%，COD在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為0.6%，總氮在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為2.2%，氨氮在線監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)平均誤差率為2.3%。

對(duì)比結(jié)果表明：采用筆者設(shè)計(jì)的礦山水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效捕捉礦山外排水的水質(zhì)量實(shí)際情況，準(zhǔn)確度較高。與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，也證明了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。盡管數(shù)據(jù)之間存在差異，但是采用礦山水質(zhì)量智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠保持一定的相關(guān)性，并將誤差率控制在±10%以內(nèi)，從而使得監(jiān)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

4 總結(jié)與展望

針對(duì)主要依靠人工送檢的傳統(tǒng)礦山水質(zhì)量檢測(cè)存在的問題，設(shè)計(jì)的礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過檢測(cè)設(shè)備對(duì)云南省某選礦廠外排水指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，結(jié)合5G技術(shù)將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳送到PC終端和移動(dòng)Web APP，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯示、處理和分析。該系統(tǒng)不僅滿足了礦山水質(zhì)量實(shí)時(shí)和高精確度在線監(jiān)測(cè)的需求，還有助于解決當(dāng)前礦山水質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的監(jiān)測(cè)設(shè)備操作復(fù)雜、人工成本高昂的問題，同時(shí)為礦山企業(yè)管理者提供了準(zhǔn)確的水質(zhì)信息和水質(zhì)超標(biāo)預(yù)警功能，從而幫助礦山企業(yè)能夠及時(shí)采取有效的環(huán)保措施，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，提高資源的利用效率，為實(shí)現(xiàn)礦山智能化和綠色礦山奠定了基礎(chǔ)，因此該系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)礦山廢水中的污染物，有助于礦山企業(yè)采取有效措施減輕環(huán)境影響，對(duì)保護(hù)水資源、維護(hù)生態(tài)平衡以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有望在4個(gè)方面取得更大的發(fā)展和進(jìn)步：

a. 數(shù)據(jù)處理與分析算法。借助人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，未來將發(fā)展出更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析算法，提高水質(zhì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，為企業(yè)管理者提供更有價(jià)值的信息。

b. 集成其他環(huán)境監(jiān)測(cè)功能。未來礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以與大氣、土壤等其他環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行集成，構(gòu)建一個(gè)更加全面的礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為礦山環(huán)保決策提供更全面的數(shù)據(jù)支持。

c. 無線通信技術(shù)。隨著6G等新一代通信技術(shù)的推廣應(yīng)用，未來礦山水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性將得到進(jìn)一步提升，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

d. 能源利用。研究更高效的能源利用方式，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源技術(shù)，將有助于降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高環(huán)境友好性。

總之，礦山水質(zhì)量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在未來將繼續(xù)發(fā)展和完善，為礦山環(huán)保事業(yè)提供更加強(qiáng)大的技術(shù)支持。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 顧晟彥，徐明鉆，蒲偉濤，等.金屬礦山水污染快速檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014，30（10）：94-98.

[2] 孫成昊.現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)儀[D].鄭州：華北水利水電大學(xué)，2014.

[3] CHOWDURY U S M，EMRAN B T，GHOSH S，et al.IoT Based Real?time River Water Quality Monitoring System [J].Procedia Computer Science，2019，155：161-168.

[4] SPANDANA K，RAO V R S.Internet of Things（Iot）Ba? sed Smart Water Quality Monitoring System[J].International Journal of Engineering & Technology，2018，7（3）：259-262.

[5] AJITH J B，MANIMEGALAI R.An IoT Based Smart W? ater Quality Monitoring System Using Cloud[C]//2020 International Conference on Emerging Trends in Information Technology and Engineering（ic?ETITE）.2020：1-7.

[6] PASIKA S，GANDLA T S.Smart water quality monitoring system with cost?effective using IoT[J].Heliyon，2020，6（7）：1225-1336.

[7] ADU?MANU K S，TAPPARELLO C，HEINZELMAN W，

et al.Water Quality Monitoring Using Wireless Sensor Networks：Current Trends and Future Research Directions[J].ACM Transactions on Sensor Networks，2017，13（1）：1-41.

[8] 田家揚(yáng).基于光纖傳感水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2017.

[9] 王照麗，楊一偉，黃鳳辰，等.基于棧式混合編碼器的水質(zhì)傳感器數(shù)據(jù)融合算法[J].電子測(cè)量技術(shù)，2021， 44（2）：87-92.

[10] 宋雷震.以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的污水管網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，43（5）：143-148.

[11] 趙世棟.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的化工廠污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D].淮安：淮陰工學(xué)院，2021.

[12] 鐘濤，金寧，顧唯兵，等.基于無線網(wǎng)絡(luò)的多參數(shù)原位水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2020（7）：62-66;70.

[13] TESHIMA N，MURAKAMI H，SAKAI T.Development of Testing Methods for Water Quality by Flow Analysis[J].Bunseki Kagaku，2020，69（6）：257-269.

[14] 寧軻.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2021.

[15] 孫洪恩.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連：大連理工大學(xué)，2020.

[16] 王霞俊，周大農(nóng)，袁鋒.城市污水排放在線智能監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].科技信息，2012（10）：42-43.

[17] WEIPENG H，ZHENSHUN W，QIULIN S，et al.Design of Online Detection System of Boiler Water Quality Based on STM32[J].Journal of Physics：Conference Series，2022，2393（1）： 012038.

[18] 鄒淼.洱海水質(zhì)監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2017.

[19] 張見昕.入河排污口水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2021（12）：193-194;203.

[20] 彭燁，李曉如，韓勇華.水源水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用[J].供水技術(shù)，2022，16（6）：6-9.

[21] 陳景軍，徐福剛.水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)試驗(yàn)及應(yīng)用[J].復(fù)雜油氣藏，2021，14（2）：100-103;107.

[22] VARSHA L，ANJITHA H，AKSHAY M，et al.IoT bas? ed smart water quality monitoring system[J].Global Transitions Proceedings，2021，2（2）：181-186.

[23] JING Z，TIANYUAN Z，YUEQUN L.Novel method for industrial sewage outfall detection：Water pollution monitoring based on web crawler and remote sensing interpretation techniques[J].Journal of Cleaner Production，2021，312（1?4）：2398-2421.

[24] 溫雪山.化工排放污水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦（理論版），2021，33（24）：140-142.

[25] FENFANG T.Design of On?line Water Quality Monitoring System[C]//E3S Web of Conferences.2021：271.

[26] 于習(xí)文，胡剛雨，王軍，等.水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].信息技術(shù)與信息化，2021（1）：107-110.

[27] 李群.水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].陜西水利，2022（6）：121-123.

[28] 鐘玲玲.化工排放污水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].化纖與紡織技術(shù)，2022，51（8）：100-102.

[29] 唐娜娜.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南方農(nóng)機(jī)，2022，53（23）：185-188.

[30] 滿桂紅.環(huán)境監(jiān)測(cè)化學(xué)需氧量測(cè)定方法技術(shù)革新研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（7）：194-196.

[31] 許濤，周文杰，楊圣，等.基于全光譜的總磷自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀濁度補(bǔ)償研究[J].自動(dòng)化儀表，2022，43（11）：11-14;18.

（收稿日期：2023-06-12，修回日期：2023-09-11）