水環(huán)境質(zhì)量實時自動監(jiān)測系統(tǒng)研究

朱 波（萍鄉(xiāng)市環(huán)境監(jiān)測站，江西萍鄉(xiāng)337000）

水環(huán)境質(zhì)量實時自動監(jiān)測系統(tǒng)研究

朱 波（萍鄉(xiāng)市環(huán)境監(jiān)測站，江西萍鄉(xiāng)337000）

當(dāng)前，生態(tài)環(huán)境惡化、能源資源匱乏已成為國際社會所面臨的共同難題與挑戰(zhàn)，水作為生命之源，水污染問題的加劇引起了社會的高度重視。在此背景下，隨著科學(xué)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了實現(xiàn)對水環(huán)境質(zhì)量的有效監(jiān)管與治理，實時自動檢測系統(tǒng)隨之誕生。本文針對水環(huán)境質(zhì)量實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的具體設(shè)計與運用展開了研究，以供參考。

水環(huán)境質(zhì)量；實時自動監(jiān)測系統(tǒng)；設(shè)計；功能；研究

前言

基于信息化時代背景下，水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)隨之實現(xiàn)了創(chuàng)新，基于這一實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)下，借助自動分析儀器系統(tǒng)的搭建，能夠?qū)崿F(xiàn)對水體環(huán)境質(zhì)量的實時動態(tài)化監(jiān)測，在及時明確水質(zhì)異常狀況的下，針對水污染擴散現(xiàn)象的發(fā)生進行預(yù)警，并為追蹤定位到水體污染物以實現(xiàn)科學(xué)決策的制定奠定基礎(chǔ)，進而為實現(xiàn)對水環(huán)境污染問題的有效解決提供了保障。而要想實現(xiàn)該監(jiān)測系統(tǒng)功能與作用的充分發(fā)揮，就需要在明確系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計原則與功能需求來實現(xiàn)系統(tǒng)的科學(xué)且完善的設(shè)計。

1 水環(huán)境監(jiān)測概述

在針對水環(huán)境進行監(jiān)測的過程中，主要從地表水與地下水這兩類來落實監(jiān)測工作，其中，在地表水監(jiān)測上：主要針對常規(guī)水因子、污染因子來實現(xiàn)對水質(zhì)因子的調(diào)查分析，對常規(guī)水因子進行調(diào)查分析，能夠?qū)⑺h(huán)境的整體質(zhì)量狀況進行明確，而針對污染因子進行調(diào)查分析，則能夠?qū)⑺|(zhì)的具體污染情況進行明確。同時在實際針對水環(huán)境開展檢測取樣工作的過程中，基于實際地理環(huán)境的不同，進而對水質(zhì)檢測水平會產(chǎn)生一定的影響，因此，在實際進行監(jiān)測時，還需要對水質(zhì)、環(huán)境等的調(diào)查與監(jiān)測。而在地下水環(huán)境的監(jiān)測上，則是借助對典型地區(qū)的水井進行監(jiān)測來明確地下水的實際質(zhì)量狀態(tài)，但是，很多特殊情況的存在會對監(jiān)測結(jié)果帶來一定的影響，所以要結(jié)合實際來明確具體監(jiān)測項目，并針對地質(zhì)特征進行充分了解。

2 水環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)備工作

水環(huán)境監(jiān)測方案的制定要充分考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r和社會情況，為了保證對水環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量，必須根據(jù)實際情況來布設(shè)監(jiān)測點，并且要對當(dāng)?shù)氐那闆r進行調(diào)查，以保證監(jiān)測系統(tǒng)工作時檢測傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。必須要選擇有代表性和可操作性的監(jiān)測點。監(jiān)測的前期準(zhǔn)備工作一定要做到位。①要做好工作人員的保護工作，以保證在水環(huán)境監(jiān)測時不會造成人身危險；②監(jiān)測時使用到的設(shè)備和試劑要提前準(zhǔn)備好；③要注意監(jiān)測時所用到的設(shè)備可能會被水中的有害物質(zhì)腐蝕，所以要對監(jiān)測設(shè)備及時進行檢查和保養(yǎng)，確保設(shè)備能正常使用；④對儀器設(shè)備也要進行不定期的檢查，要根據(jù)實際的使用的次數(shù)和使用的范圍而定。

3 水環(huán)境質(zhì)量實時自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則

在實際搭建這一系統(tǒng)的過程中，總體上要求系統(tǒng)具備完善的功能，且操作簡單運行可靠，并具備良好的可拓展性。具體而言，所應(yīng)遵循的基本原則如下：①實用性與先進性。在實用性方面，要結(jié)合水環(huán)境監(jiān)測工作的實際開展特點與需求，確保系統(tǒng)在軟硬件設(shè)計方面具備實用性，進而為充分服務(wù)于水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作的開展奠定基礎(chǔ)；在先進性方面，指的是在系統(tǒng)的軟硬件選用上，要在兼顧經(jīng)濟性的同時，確保技術(shù)上的先進性，以避免在設(shè)備系統(tǒng)更新上進行重復(fù)建設(shè)。②規(guī)范性與安全性?；谶@一設(shè)計原則下，則要求在實際設(shè)計的過程中，確保按照國家標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)規(guī)范且標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，同時，要確保系統(tǒng)具備良好的安全性，通過安全防御策略的制定與運用來確保系統(tǒng)實現(xiàn)安全可靠運行，并在實現(xiàn)信息充分共享的同時保護數(shù)據(jù)信息的安全。③兼容性與可拓展性。在兼容性方面，指的是針對系統(tǒng)設(shè)計，要以集成化功能模塊的設(shè)計，來滿足功能操作與數(shù)據(jù)兼容之需，而在可拓展方面，則要求系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)功能設(shè)計滿足水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測要求的基礎(chǔ)上，要結(jié)合國家與行業(yè)的實際發(fā)展，促使系統(tǒng)具備良好的可擴展性以滿足信息化建設(shè)發(fā)展之需。④穩(wěn)定性。指的是在運用這一系統(tǒng)之前，要針對喜用設(shè)計的穩(wěn)定性進行測試與性能評定，為投入使用后實現(xiàn)安全可靠且高效運行提供保障。

4 水環(huán)境質(zhì)量實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的具體設(shè)計與運用對策

4.1 系統(tǒng)組成與層次結(jié)構(gòu)分析

該系統(tǒng)是由自動采樣器、自動分析儀、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸與處理輸出網(wǎng)絡(luò)組成；整體層次架構(gòu)為：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心，其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，將相應(yīng)數(shù)據(jù)采集通訊設(shè)備安裝于監(jiān)測點，相應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)層則以數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)為媒介，并將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，而整個監(jiān)控中心則承擔(dān)著信息數(shù)據(jù)的動態(tài)化監(jiān)測管理之任務(wù)，在確保設(shè)備實現(xiàn)安全可靠運行的同時，借助對監(jiān)測數(shù)據(jù)的搜集分析來明確水環(huán)境質(zhì)量，并服務(wù)于決策的科學(xué)制定。

4.2 實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的功能分析

基于該系統(tǒng)下，主要功能作用如下：在子站系統(tǒng)方面，借助無線網(wǎng)絡(luò)以及通訊網(wǎng)絡(luò)等，滿足數(shù)據(jù)的傳輸之需；在數(shù)字通訊接口的設(shè)計上，要滿足數(shù)據(jù)信息實時動態(tài)采集與存儲之需，在此基礎(chǔ)上，借助多種傳統(tǒng)途徑的選擇來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸；在此過程中，要求系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集與傳輸方面，具備良好的完整性準(zhǔn)確性，在信息采集與測量值上，要求相應(yīng)誤差要控制在1%以內(nèi)。與此同時，系統(tǒng)能夠在實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)的進行現(xiàn)場動態(tài)化反映，并針對異常數(shù)據(jù)信息發(fā)出報警，在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實時動態(tài)化監(jiān)控，針對出設(shè)備故障、數(shù)據(jù)異常等發(fā)出自動報警提示，同時監(jiān)控中心同步接受到這一報警信號，并結(jié)合信息內(nèi)容作出科學(xué)且及時的反應(yīng)，為實現(xiàn)完善處理措施的落實奠定基礎(chǔ)。并且在該系統(tǒng)下，還具備著實時狀態(tài)查詢功能，能夠結(jié)合實際需求來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的搜索查詢，并且在各個監(jiān)測子站系統(tǒng)中，信息存儲時間在三個月以上，在此過程中，通過對數(shù)據(jù)信息的保存與校準(zhǔn)，滿足數(shù)據(jù)信息的實際使用之需。此外，這一監(jiān)測系統(tǒng)的性能良好，且在斷電后能夠持續(xù)運行12h以上。

4.3 實時自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與運用案例

以某水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測部門在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫上的設(shè)計為例，采用ORACLE數(shù)據(jù)庫，并針對水中所使用的傳感器進行了優(yōu)化處理，進而在實現(xiàn)數(shù)據(jù)良好耦合的基礎(chǔ)上，簡化數(shù)據(jù)處理流程，在獲得數(shù)據(jù)庫靜態(tài)圖后，以相應(yīng)軟件的運用來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析處理，以數(shù)據(jù)表格的形式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的設(shè)計存儲，并以分布式處理來提升數(shù)據(jù)分析使用效率。同時，借助立體化監(jiān)測的實現(xiàn)以綜合監(jiān)測指標(biāo)的建立，為實現(xiàn)對水質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的有效監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)，進而為落實有針對性改善與保護措施提供了保障（圖1為分布式實時自動化監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例）。

圖1 分布式實時自動化監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

5 總結(jié)

綜上，基于信息化時代背景下，對于水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管工作的實際開展而言，借助實時自動化監(jiān)測系統(tǒng)的完善搭建與運用，能夠為提高該項監(jiān)管工作的質(zhì)量與效率奠定技術(shù)基礎(chǔ)，并為實現(xiàn)有效解決控制措施的落實提供了保障。通過該系用的實踐運用表明，基于系統(tǒng)設(shè)計原則下，實現(xiàn)系通過結(jié)構(gòu)層次與功能作用的完善設(shè)計與優(yōu)化運用，能夠借助信息化技術(shù)為進一步促進我國水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作的發(fā)展步伐奠定基礎(chǔ)。

［1］施建強.水環(huán)境實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機工程與應(yīng)用，2004，13：222～226.

［2］肖德林.水環(huán)境質(zhì)量實時自動監(jiān)測系統(tǒng)探討［J］.低碳世界，2016，21：1～2.

［3］郁建橋，張寧紅，鐘 聲，王經(jīng)順，劉 雷.江蘇省太湖流域水環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)框架構(gòu)建研究［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2012，05：1～4.

TP274

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2095-2066（2016）29-0009-02

2016-9-30