摘要：本文對天津市現(xiàn)安裝的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成和技術(shù)關(guān)鍵，以及在線自動分析儀的技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了評述。重點(diǎn)討論了化學(xué)需氧量（COD）在線自動分析儀和污水流量計，并介紹了天津市水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及系統(tǒng)功能特點(diǎn)，對平臺模塊建設(shè)作了詳盡的闡述。該系統(tǒng)的建立將有效提高污染源監(jiān)測自動化、信息化、科學(xué)化水平，為摸清天津市污染源排放及主要污染物減排提供科學(xué)依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：水質(zhì)，自動監(jiān)測系統(tǒng)，自動分析儀，在線監(jiān)測，信息系統(tǒng)，設(shè)計思路
　　1前言
　　水質(zhì)線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀器為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)，自動控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個綜合性在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。
　　環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境管理工作“點(diǎn)多，面廣、量大”，而且具有“全方面、全天候、全時制”的特點(diǎn)，實(shí)施水質(zhì)自動監(jiān)測，可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到及掌握天津市企業(yè)及城市污水治理設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及水質(zhì)排放狀況、預(yù)警預(yù)報重大水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制制度落實(shí)情況、排放達(dá)標(biāo)情況等目的。
　　2水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成
　　在水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，中心站通過無線（GPRS）和有線（電話撥號）兩種通訊方式實(shí)現(xiàn)對各子站的實(shí)時監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能。其他經(jīng)授權(quán)的相關(guān)部門可通過上述兩種方式實(shí)現(xiàn)對相關(guān)子站的實(shí)時監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸功能。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
　　
　　一個可靠性很高的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，必須同時具備4個要素，即：（1）高質(zhì)量的系統(tǒng)設(shè)備；（2）完備的系統(tǒng)設(shè)計；（3）嚴(yán)格的施工管理；（4）負(fù)責(zé)的運(yùn)行管理。
　　3水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的性能指標(biāo)
　　3.1COD在線監(jiān)測分析儀
　　COD在線自動分析儀的主要技術(shù)原理有六種：
　　（1）重鉻酸鉀消解-光度測量法；
　　（2）重鉻酸鉀消解-庫侖滴定法；
　　（3）重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法；
　　（4）UV計（254nm）；
　　（5）氫氧基及臭氧（混和氧化劑）氧化-電化學(xué)測量法；
　　（6）臭氧氧化-電化學(xué)測量法。
　　從原理上講，方法（3）更接近國標(biāo)方法，方法（2）也是推薦的統(tǒng)一方法。方法（1）在快速COD測定儀器上已經(jīng)采用。方法（5）和方法（6）雖然不屬于國標(biāo)或推薦方法，但鑒于其所具有的運(yùn)行可等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，只需將其分析結(jié)果與國標(biāo)方法進(jìn)行比對試驗(yàn)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ�后，即可予以認(rèn)可。但方法（4）用于表片水質(zhì)COD，雖然在日本已得到較廣泛的應(yīng)用，但歐美各國尚未應(yīng)用（未得到行政主客部門的認(rèn)可），在我國尚需開展相關(guān)的研究。
　　從分析性能上講，在線COD儀的測量范圍一般在10（或30）~2000mg/l，因此，目前的在線COD儀僅能滿足污染源在線自動監(jiān)測的需要，難以應(yīng)用于地表水的自動監(jiān)測。另外，與采用電化學(xué)原理的儀器相比，采用消解-氧化還原滴定法、消解-光度法的儀器的分周期一般更長一些（10min~2h），前者一般為2~8min.
　　從儀器結(jié)構(gòu)上講，采用電化學(xué)原理或UV計的在線COD儀的一般比采用消解-氧化還原滴定法、消解-光度法的儀器結(jié)構(gòu)簡單，并且由于前者的進(jìn)樣及試劑加入系統(tǒng)簡便（泵、管更少），所以不僅在操作上更方便，而且其運(yùn)行可*性也更好。
　　從維護(hù)的難易程度上講，由于消解-氧化還原滴定法、消解-光度法所采用的試劑種類較多，泵管系統(tǒng)較復(fù)雜，因此在試劑的更換以及泵管的更換維護(hù)方面較煩瑣，維護(hù)周期比采用電化學(xué)原理的儀器要短，維護(hù)工作量大。
　　從對環(huán)境的影響方面講，重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法（或光度法、或庫侖滴定法）均有鉻、汞的二次污染問題，廢液需要特別的處理。而UV計法和電化學(xué)法（不包括庫侖滴定法）則不存在此類問題。
　　3.2污水流量計
　　一般宜采用超聲波明渠污水流量計或管道式電磁流量計。使用其他測量方式的流量計，其各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)滿足《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求。
　　(1)超聲波明渠流量計
　　用于測量明渠出流及不充滿管道的各類污水流量的設(shè)備，采用超聲波發(fā)射波和反射波的時間差測量標(biāo)準(zhǔn)化計量堰（槽）內(nèi)的水位，通過變送器用ISO流量標(biāo)準(zhǔn)計算法換算成流量。
　　(2)電磁流量計
　　利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。
　　3.3數(shù)據(jù)采集儀
　　采集各種類型監(jiān)控儀器儀表的數(shù)據(jù)、完成數(shù)據(jù)存儲及與上位機(jī)數(shù)據(jù)通訊傳輸功能的單片機(jī)、工控機(jī)、嵌入式計算機(jī)、嵌入式可編程自動控制器（PAC）或可編程控制器等。
　　3.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)從底層逐級向上可分為現(xiàn)場機(jī)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)三個層次。上位機(jī)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場機(jī)交換數(shù)據(jù)、發(fā)起和應(yīng)答指令。
　　自動監(jiān)控設(shè)備有兩種構(gòu)成方式：
　　（1）一臺（套）現(xiàn)場機(jī)集自動監(jiān)控（監(jiān)測）、存儲和通訊傳輸功能為一體，可直接通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)相互作用。
　　（2）現(xiàn)場有一套或多套監(jiān)控儀器、儀表，監(jiān)控儀器、儀表具有模擬或數(shù)字輸出接口，連接到獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集傳輸儀，上位機(jī)通過數(shù)據(jù)采集傳輸儀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和收發(fā)指令。
　　數(shù)據(jù)采集傳輸儀與監(jiān)控儀器儀表的通訊方式，推薦采用modbus（現(xiàn)場總線
　　協(xié)議的一種，使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)等）標(biāo)準(zhǔn)。
　　4天津市在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)
　　以往的在線監(jiān)測管理系統(tǒng)大多具有單一性的特點(diǎn)，即針對某專項(xiàng)工作而開發(fā)，不具有可擴(kuò)展性；此外，由于是單機(jī)版，不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，給遠(yuǎn)程用戶傳輸數(shù)據(jù)造成極大的不便。天津市污染源水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)避免了以往系統(tǒng)的上述不足，多種功能可擴(kuò)展，組成完整的在線監(jiān)測體系。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，每一部分可以單獨(dú)完成相應(yīng)的功能，同時各個子系統(tǒng)可以有機(jī)的組合成一個整體，最大限度的滿足用戶需求。具體目標(biāo)如下：

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