水質(zhì)自動(dòng)監測系統的運行管理和質(zhì)量控制

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-07-18

　　摘要： 介紹北疆供水工程頂山水質(zhì)自動(dòng)監測系統建設的概況，分析近幾年在系統運行過(guò)程中遇到的難題及解決方案，結合實(shí)踐經(jīng)驗，對水質(zhì)自動(dòng)監測系統的運行管理和質(zhì)量控制進(jìn)行探討。
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　　關(guān)鍵詞： 水質(zhì)自動(dòng)監測站；運行管理；質(zhì)量控制
　　中圖分類(lèi)號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2011）0920145－02
　　
　　北疆供水工程是一項解決區域性水資源分配不均衡及城市、農業(yè)、工業(yè)用水矛盾的長(cháng)距離調水工程。為保證長(cháng)距離調水工程的安全可靠運行、安全飲用水、高效節水用水并結合以人為本的理念，新疆額河建管局在頂山管理處建設了一套水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統。
　　該系統可以對水質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)、連續監測，數據遠程自動(dòng)傳輸，隨時(shí)可以查詢(xún)到監測斷面的水質(zhì)數據。對于解決現行的水質(zhì)監測周期長(cháng)、勞動(dòng)強度大、數據采集和傳輸速度慢等問(wèn)題，具有很高的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
　　1 頂山水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測站的系統結構及功能
　　頂山水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測站各分析儀器及監控設備的信息由可編程控制器PLC采集，現場(chǎng)操作者可由現地控制柜或者現地工控機的人機界面對水質(zhì)監測系統進(jìn)行控制?，F地工控機通過(guò)光纖與中心連接通訊，接入信息化平臺。數據在服務(wù)器上存儲和處理，并在工作站上動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新，顯示出系統的工作狀況。調度中心工作站可進(jìn)行遠程監測與控制。系統結構如圖1所示。
　　
　　
　　圖1頂山水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統結構
　　1.1 監測分析單元
　　監測分析單元由總磷在線(xiàn)分析儀、COD在線(xiàn)分析儀和兩臺多參數分析儀組成，監測總磷、高錳酸鹽指數、水溫、pH、氧化還原電位、電導率、濁度、溶解氧、氨氮、硝酸鹽氮、氯化物、葉綠素12項參數。
　　1.2 頂山水質(zhì)自動(dòng)監測站具有如下功能應用
　　自動(dòng)連續監測。根據用戶(hù)的設定，自動(dòng)實(shí)現水樣的采集、分析和數據的處理、傳輸、存儲等功能，可以獲得24小時(shí)連續的在線(xiàn)監測水質(zhì)數據。
　　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測系統，完成管路采水、配水、清洗、反吹等功能。
　　自動(dòng)提取和傳輸數據。測站信息處理系統具有信息提取掃描功能，并把提取收集來(lái)的數據傳輸到控制中心，以統一的格式自動(dòng)存入數據庫。
　　自動(dòng)處理和分析數據。系統能夠自動(dòng)進(jìn)行分析、統計計算（如：月均值、年均值及日、月、年、最大/小值統計）、并能按規定標準（可修改）進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)；
　　直觀(guān)顯示?？梢詫?shí)時(shí)顯示儀器運行狀態(tài)和監測數據及分析結果；數據的過(guò)程線(xiàn)及棒狀圖顯示。
　　自動(dòng)報警。當監測數據發(fā)生較大變化或異常時(shí)自動(dòng)向監測站及本地控制中心報警。
　　2 水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統應用中的難點(diǎn)問(wèn)題及解決方案
　　2.1 保證水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)化分析系統的可靠性
　　大多情況下，水質(zhì)自動(dòng)監測站是無(wú)人值守的。因此，在保障功能的前提下，水質(zhì)自動(dòng)監測系統的可靠性是評價(jià)其性能的重要指標。為提高遠程水質(zhì)自動(dòng)監測系統的可靠性，需要在硬件、軟件兩個(gè)方面進(jìn)行抗干擾的專(zhuān)門(mén)設計。硬件方面采用工業(yè)現場(chǎng)研制開(kāi)發(fā)的嵌入式主機，軟件方面主要采用看門(mén)狗定時(shí)器和CPU資源監控軟件。
　　2.2 系統運行管理的人員配備
　　由于水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統是一個(gè)多專(zhuān)業(yè)跨學(xué)科的綜合性系統，關(guān)聯(lián)到自動(dòng)控制、儀器分析、管路壓力、化學(xué)實(shí)驗等多方面的知識，在系統運行和管理中至少配備兩名人員，一名為熟悉自動(dòng)化控制的人員，另一名為熟悉化學(xué)實(shí)驗方面的人員。
　　2.3 儀器所需試劑與標準液
　　水質(zhì)監測站通常會(huì )選擇購買(mǎi)水質(zhì)在線(xiàn)監測設備的原裝試劑與標準液，但部分測站地處偏遠，交通不便，而原裝試劑采購周期長(cháng)，運輸過(guò)程復雜，部分試劑到達現場(chǎng)已不具有有效性。建議與當地具有MA認證資質(zhì)的實(shí)驗室合作，解決水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)分析儀運行和校準所需的試劑。
　　2.4 全面掌握水質(zhì)的狀況
　　水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統的配置通常最多監測十幾項參數，參與地表水環(huán)境質(zhì)量標準的水質(zhì)分類(lèi)的參數不多，有限的反應了監測斷面的水質(zhì)。為了能夠全面掌握水質(zhì)的狀況，建議與當地的水文部門(mén)或環(huán)保部門(mén)長(cháng)期合作，定期人工采樣，對地表水環(huán)境進(jìn)行全分析監測。
　　2.5 建立自動(dòng)化水質(zhì)監測站質(zhì)量管理體系目標
　　質(zhì)量體系是實(shí)驗室內部實(shí)施質(zhì)量管理的法規及依據，質(zhì)量控制和質(zhì)量保證是水環(huán)境監測工作的重要組成部分，它覆蓋了監測樣品、監測過(guò)程、儀器設備、人員素質(zhì)、設施與環(huán)境、量值溯源與校準、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(dòng)化水質(zhì)監測站建設成功、長(cháng)期應用、水環(huán)境監測參數達標的重要考量指標。
　　3 水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統的運行管理
　　水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統的長(cháng)期穩定運行和規范嚴格的管理是分不開(kāi)的，結合頂山水質(zhì)自動(dòng)監測站在運行過(guò)程的管理方法，總結出了較完善的管理條例。
　　3.1 日常檢查
　　水質(zhì)站應保持儀器干凈清潔，內部管路通暢，流路正常。各類(lèi)分析儀器應防止日光直射，保持環(huán)境溫度穩定，日常應經(jīng)常檢查其供電是否正常、過(guò)程溫度是否正常、工作時(shí)序是否正常、管路有無(wú)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(guò)中心站軟件遠程監測水質(zhì)站數據，并對數據進(jìn)行分析，內容包括：
　　1）根據儀器監測數據判斷儀器運行情況；
　　2）根據管路壓力數據判斷水泵運行情況；
　　3）根據電源電壓、站房溫度、濕度數據判斷站房?jì)炔壳闆r。
　　發(fā)現數據異常時(shí)應立即聯(lián)系現場(chǎng)核實(shí)，若持續異常值出現時(shí)，應立即聯(lián)系現場(chǎng)進(jìn)行調查和處理，必要時(shí)采集實(shí)際水樣進(jìn)行實(shí)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巡視水質(zhì)站一次，主要巡視內容包括：
　　1）查看各臺分析儀器及輔助設備的運行狀態(tài)和主要技術(shù)參數，判斷運行是否正常；
　　2）檢查水質(zhì)站電路系統、通訊線(xiàn)路是否正常；
　　3）檢查采水系統、配水系統是否正常，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(shí)間停機（停機時(shí)間小于24小時(shí)）：一般關(guān)機即可，再次運行時(shí)儀器需重新校準。
　　2）長(cháng)時(shí)間停機（連續停機時(shí)間超過(guò)24小時(shí)）：如果分析儀需要停機24小時(shí)或更長(cháng)時(shí)間，一般需關(guān)閉分析儀器和進(jìn)樣閥，關(guān)閉電源。并用蒸餾水清洗分析儀器的蠕動(dòng)泵以及試劑管路；清洗反應槽并排空；對于測量電極，應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(shuō)明書(shū)的要求定期更換試劑。
　　3.6 零配件、易耗件定期更換
　　1）應依據斷面水質(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；對使用期限有規定的備品備件，必須嚴格按使用規定期限予以更換。
　　2）部分監測儀器的零配件需要進(jìn)口，應根據不同零配件和易耗件的更換周期，提前向監測儀器廠(chǎng)家訂貨。
　　3）儀器設備，需要定期聘請專(zhuān)業(yè)人員維護維修。
　　3.7 日常運行維護記錄
　　水質(zhì)站負責人員應認真做好儀器設備運行記錄工作，對系統運行狀況和維修維護應詳細記錄。
　　3.8 儀器故障報修
　　在確認自行無(wú)法排除的故障后應及時(shí)向監測儀器廠(chǎng)家報修，并按照監測儀器廠(chǎng)家的要求履行報修手續。
　　4 水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監測系統的質(zhì)量控制
　　為保證水質(zhì)自動(dòng)監測站監測數據的真實(shí)有效性，必須對儀器、試劑及方法等進(jìn)行質(zhì)量控制。
　　4.1 儀器校準
　　應按儀器的操作手冊對自動(dòng)監測儀器定期進(jìn)行校準。
　　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；
　　標準溶液貯存期除有明確的規定外，一般不得超過(guò)三個(gè)月；
　　標準溶液和試劑的配制按計量認證的要求進(jìn)行。
　　4.3 標準溶液核查
　　使用國家標準物質(zhì)每周對自動(dòng)監測儀器進(jìn)行一次標準溶液核查，計算其準確度和精密度，并按照《標準溶液核查結果紀錄表》記錄核查結果。
　　4.4 比對實(shí)驗
　　水質(zhì)站每月應進(jìn)行一次比對實(shí)驗。采用實(shí)驗室方法同步分析實(shí)際水樣，與自動(dòng)監測儀器的測定結果相比對，并記錄比對實(shí)驗結果。比對實(shí)驗結果相對誤差不大于±20%，項目濃度在檢測限3倍以?xún)炔皇艽讼蕖?
　　4.5 建立水質(zhì)站質(zhì)控檔案管理制度
　　水質(zhì)站應建立嚴格的質(zhì)控管理檔案，認真做好各項質(zhì)控措施實(shí)施情況的記錄，包括水站日常數據檢查情況、試劑配制情況、每周巡檢的作業(yè)情況、每周標準溶液的核查結果、每月比對實(shí)驗的結果、自動(dòng)監測系統日常運行情況等的記錄。
　　5 小結
　　綜上所述，水質(zhì)自動(dòng)監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(gè)水質(zhì)站的實(shí)際現場(chǎng)情況也不盡相同，但是水質(zhì)自動(dòng)監測具有實(shí)驗室分析不可比擬的許多優(yōu)點(diǎn)，它的發(fā)展勢在必行。這就要求先行的監測部門(mén)多總結經(jīng)驗，探索研究，給正在建設或即將建設的水質(zhì)自動(dòng)監測站提供寶貴經(jīng)驗和借鑒，使他們少走彎路，從而加快我國水質(zhì)自動(dòng)監測技術(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(shí)時(shí)監控管理系統集成技術(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(dòng)監測技術(shù)及其應用分析，水文，2004，24（3）．
　　[3]《環(huán)境水質(zhì)監測質(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(jiǎn)介：
　　許佳（1984-），男，河南許昌人，助理工程師，主要從事信息自動(dòng)化運行管理工作。

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