水質自動監測系統的運行管理和質量控制

來源：http://www.tymozhou.com/ 作者：余氯檢測儀時間：2019-07-18

　　摘要：介紹北疆供水工程頂山水質自動監測系統建設的概況，分析近幾年在系統運行過程中遇到的難題及解決方案，結合實踐經驗，對水質自動監測系統的運行管理和質量控制進行探討。
中國論文網 /8/view-12066950.htm
　　關鍵詞：水質自動監測站；運行管理；質量控制
　　中圖分類號：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、工業用水矛盾的長距離調水工程。為保證長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在線自動監測系統。
　　該系統可以對水質進行自動、連續監測，數據遠程自動傳輸，隨時可以查詢到監測斷面的水質數據。對于解決現行的水質監測周期長、勞動強度大、數據采集和傳輸速度慢等問題，具有很高的社會效益和經濟效益。
　　1 頂山水質在線自動監測站的系統結構及功能
　　頂山水質在線自動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監測系統進行控制。現地工控機通過光纖與中心連接通訊，接入信息化平臺。數據在服務器上存儲和處理，并在工作站上動態實時更新，顯示出系統的工作狀況。調度中心工作站可進行遠程監測與控制。系統結構如圖1所示。
　　
　　
　　圖1頂山水質在線自動監測系統結構
　　1.1 監測分析單元
　　監測分析單元由總磷在線分析儀、COD在線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 頂山水質自動監測站具有如下功能應用
　　自動連續監測。根據用戶的設定，自動實現水樣的采集、分析和數據的處理、傳輸、存儲等功能，可以獲得24小時連續的在線監測水質數據。
　　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，并把提取收集來的數據傳輸到控制中心，以統一的格式自動存入數據庫。
　　自動處理和分析數據。系統能夠自動進行分析、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）進行水質評價；
　　直觀顯示。可以實時顯示儀器運行狀態和監測數據及分析結果；數據的過程線及棒狀圖顯示。
　　自動報警。當監測數據發生較大變化或異常時自動向監測站及本地控制中心報警。
　　2 水質在線自動監測系統應用中的難點問題及解決方案
　　2.1 保證水質在線自動化分析系統的可靠性
　　大多情況下，水質自動監測站是無人值守的。因此，在保障功能的前提下，水質自動監測系統的可靠性是評價其性能的重要指標。為提高遠程水質自動監測系統的可靠性，需要在硬件、軟件兩個方面進行抗干擾的專門設計。硬件方面采用工業現場研制開發的嵌入式主機，軟件方面主要采用看門狗定時器和CPU資源監控軟件。
　　2.2 系統運行管理的人員配備
　　由于水質在線自動監測系統是一個多專業跨學科的綜合性系統，關聯到自動控制、儀器分析、管路壓力、化學實驗等多方面的知識，在系統運行和管理中至少配備兩名人員，一名為熟悉自動化控制的人員，另一名為熟悉化學實驗方面的人員。
　　2.3 儀器所需試劑與標準液
　　水質監測站通常會選擇購買水質在線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，運輸過程復雜，部分試劑到達現場已不具有有效性。建議與當地具有MA認證資質的實驗室合作，解決水質在線自動分析儀運行和校準所需的試劑。
　　2.4 全面掌握水質的狀況
　　水質在線自動監測系統的配置通常最多監測十幾項參數，參與地表水環境質量標準的水質分類的參數不多，有限的反應了監測斷面的水質。為了能夠全面掌握水質的狀況，建議與當地的水文部門或環保部門長期合作，定期人工采樣，對地表水環境進行全分析監測。
　　2.5 建立自動化水質監測站質量管理體系目標
　　質量體系是實驗室內部實施質量管理的法規及依據，質量控制和質量保證是水環境監測工作的重要組成部分，它覆蓋了監測樣品、監測過程、儀器設備、人員素質、設施與環境、量值溯源與校準、檢驗方法和化學試劑等全部質量控制要求。建立完備、嚴格、適用的質量管理體系將是自動化水質監測站建設成功、長期應用、水環境監測參數達標的重要考量指標。
　　3 水質在線自動監測系統的運行管理
　　水質在線自動監測系統的長期穩定運行和規范嚴格的管理是分不開的，結合頂山水質自動監測站在運行過程的管理方法，總結出了較完善的管理條例。
　　3.1 日常檢查
　　水質站應保持儀器干凈清潔，內部管路通暢，流路正常。各類分析儀器應防止日光直射，保持環境溫度穩定，日常應經常檢查其供電是否正常、過程溫度是否正常、工作時序是否正常、管路有無漏液等。
　　3.2 定期遠程檢查
　　技術人員每天上午和下午兩次通過中心站軟件遠程監測水質站數據，并對數據進行分析，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、濕度數據判斷站房內部情況。
　　發現數據異常時應立即聯系現場核實，若持續異常值出現時，應立即聯系現場進行調查和處理，必要時采集實際水樣進行實驗室分析。
　　3.3 定期巡視
　　頂山水質站因地處偏遠（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和主要技術參數，判斷運行是否正常；
　　2）檢查水質站電路系統、通訊線路是否正常；
　　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）短時間停機（停機時間小于24小時）：一般關機即可，再次運行時儀器需重新校準。
　　2）長時間停機（連續停機時間超過24小時）：如果分析儀需要停機24小時或更長時間，一般需關閉分析儀器和進樣閥，關閉電源。并用蒸餾水清洗分析儀器的蠕動泵以及試劑管路；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
　　嚴格按儀器說明書的要求定期更換試劑。
　　3.6 零配件、易耗件定期更換
　　1）應依據斷面水質狀況和水質站環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，提前向監測儀器廠家訂貨。
　　3）儀器設備，需要定期聘請專業人員維護維修。
　　3.7 日常運行維護記錄
　　水質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
　　在確認自行無法排除的故障后應及時向監測儀器廠家報修，并按照監測儀器廠家的要求履行報修手續。
　　4 水質在線自動監測系統的質量控制
　　為保證水質自動監測站監測數據的真實有效性，必須對儀器、試劑及方法等進行質量控制。
　　4.1 儀器校準
　　應按儀器的操作手冊對自動監測儀器定期進行校準。
　　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，一般不得超過三個月；
　　標準溶液和試劑的配制按計量認證的要求進行。
　　4.3 標準溶液核查
　　使用國家標準物質每周對自動監測儀器進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 比對實驗
　　水質站每月應進行一次比對實驗。采用實驗室方法同步分析實際水樣，與自動監測儀器的測定結果相比對，并記錄比對實驗結果。比對實驗結果相對誤差不大于±20%，項目濃度在檢測限3倍以內不受此限。
　　4.5 建立水質站質控檔案管理制度
　　水質站應建立嚴格的質控管理檔案，認真做好各項質控措施實施情況的記錄，包括水站日常數據檢查情況、試劑配制情況、每周巡檢的作業情況、每周標準溶液的核查結果、每月比對實驗的結果、自動監測系統日常運行情況等的記錄。
　　5 小結
　　綜上所述，水質自動監測站在運行管理和質量控制上具有一定的難度，而且每個水質站的實際現場情況也不盡相同，但是水質自動監測具有實驗室分析不可比擬的許多優點，它的發展勢在必行。這就要求先行的監測部門多總結經驗，探索研究，給正在建設或即將建設的水質自動監測站提供寶貴經驗和借鑒，使他們少走彎路，從而加快我國水質自動監測技術的發展。
　　
　　參考文獻：
　　[1]張聞波、朱星明等，太子河流域水資源實時監控管理系統集成技術研究，中國水利水電科學研究院學報，2005（2）：143-149．
　　[2]王玉華、趙學民、周懷東，水質自動監測技術及其應用分析，水文，2004，24（3）．
　　[3]《環境水質監測質量保證手冊》（第二版），北京：化學工業出版社，1994.8：249，264～266.
　　
　　作者簡介：
　　許佳（1984-），男，河南許昌人，助理工程師，主要從事信息自動化運行管理工作。