水质在线监测系统模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇水质在线监测系统，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

前 言

随着社会发展，饮用水安全已成为政府、社会、公众日益关注的焦点，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。近年来，尽管各地农村加大了改水改厕工作力度，部分农民喝上了安全水，但仍有部分农民无法饮用到安全水，严重影响了农村居民的身体健康和生命安全。

重庆市是一个大城市带动大农村的直辖市，其农村饮用水安全问题在西南地区具有典型的代表性，因此加强农村饮用水源保护，保障农村饮水安全，已经成为当前重庆市社会主义新农村建设亟需解决的重要问题。

1.农村饮用水安全现状

1.1我国农村饮用水安全现状

饮用水是人类生存的基本需求，其安全问题直接关系到广大人民群众的生命安全及身体健康。饮用水污染事件是指因物理、化学、生物等因素污染饮用水，导致水质感观性状和一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标、放射性指标发生改变，超过国家卫生标准和卫生规范的限值或要求，造成或可能造成公众健康危害的事件。近年来，中国饮用水污染事件频繁发生，如 2014年兰州市局部自来水苯超标事件、2013年杭州自来水异味污染事件、2012年江苏镇江自来水污染事件等饮用水安全问题引起社会各界的广泛关注。

1.2重庆农村饮用水安全现状

重庆农村地区饮水不安全性主要体现在水质差、水量不足、取水不便、不能保证供给等方面。截至2009年底，重庆市近2350万农村人口中，有近1063万人饮水不安全，占农村总人数的45.2%左右。其中，水质超标问题导致饮水不安全人口为近235万人，水量不达标导致饮水不安全人口略为354万人。

王晓青，侯新等对重庆市农村饮用水现状调查表明，除渝中区以外的39个区县，饮水不安全人口达到992万人，占总人口的41.86%。

2.水质在线监测系统国内外应用研究现状

作为传统实验室检测的一项重要补充手段，在线式饮用水水质在线监测系统应运而生。饮用水水质在线监测系统是一个集水质卫生指标监测传感器、无线数据传导设备和远程监控平台为一体，运用现代自动监测技术、自动控制技术、计算机应用技术并配以相关的专业软件，组成一个从取样、分析到数据处理的完整系统，实现了对饮用水水质的在线自动监测，可 24小时连续、准确地监测饮用水中余氯、浑浊度、pH 值等卫生指标及其变化状况，并通过网络实时将数据传输到监控管理平台。

2.1国外水质自动监测系统的发展状况

美国日本等国很早就开始对水质自动在线监测技术进行研究和应用了。美国在上世纪70年代就已经运用水质自动在线监测系统对河海以及湖泊等地表水进行了实时的监测。日本也同样应用自动监测系统对城市排水系统以及污水处理排水进行了实时监控，实现了自动连续监测的有效利用。

目前在国外已广泛采用GPS全球卫星定位系统，GPRS 无线通信网络以及计算机技术，建立起了无线分布式自动监测系统。通过水质自动监测系统以及通讯功能，可以对各个监测点的水质进行控制。

2.2国内水质在线监测系统发展现状

我国水质自动在线监测、快速分析等体系建设尚处于探索阶段。目前国内市政各大型自来水厂，主要靠直接引进国外饮用水工程成套系统，水质监测设备。监控系统也主要靠从国外进口。我国的水质在线监测仪厂家虽然很多，但是多数为民营企业，技术水平参差不齐，仪器的稳定性和可靠性不足，难以满足我国水体环境复杂的监测要求。可以预测，在未来的几年，水质在线监测仪器仪表行业的主要增长点将在环保相关领域的应用。水质的在线监测系统分析将迎来新的市场机会。

3.建设水质自动监测系统的技术要求

3.1监测点的选择

在生活饮用水水质进行在线监控时，要对其监测点进行合理的选择，这样才能保证监测的有效性，在线监测过程中所要选择的监测点有：（1）水源水的在线监测点，在该种监测点的选择过程中，应该考虑其供电条件、通信状况、交通状况、水深状况、地理位置等各种因素；（2）出厂水的在线监测点的选择，一般会将水质的监测点设置于出水泵房附近的位置；（3）在进行管网水水质的监测时，要选择能够反映出厂水水质变化的监测点来进行水质的监测。

3.2监测参数与仪器

根据水质污染特征和监督管理的需要，选择具有代表性的参数；仪器设备的准确度、检出限、重现性等主要检测指标要与实验室方法具有可比性，测定范围应满足监测评价的需要，最好具有方法比对校准的功能；应配备水质超标报警的自动采样器；仪器性能要好，抗干扰能力要强，运行稳定，故障率低。

3.3系统控制平台

要求运行速度快，内存容量大，并具有断电保护的功能；要具有仿真操作界面，可随时显示自动站各主要设备和关键部件的工作状态，并具有各种故障自动报警功能，具有监测参数值超控制限报警功能和设备控制输入设置功能。

3.4数据处理与传输平台

开发自动监测数据库，自动接收传送监测数据，并具有对数据库检索、查询和显示历史数据等各种功能； 开发对数据进行分析计算、报表编制的应用软件，可实时打印自动站传送的数据，并按要求格式打印各种报表；建立先进的软件操作系统，要求界面友好，兼容性强，易于修改，易于升级。

4.展望

在经济社会不断向前发展的新形势下，自动水质监测系统作为水资源和水环境保护的重要手段受到各级领导的重视，积极稳妥地发展水质自动监测技术，已成为水质监测能力建设的重要任务。水质自动监测系统建成后，将在跨界河流水污染纷争、水质评价、入河排污口监督管理、水功能区污染物总量控制、安全供水等方面发挥人工监测不可替代的作用。实现水质信息在线查询和共享，为控制水质和治理水污染提供科学依据。

参考文献

[1]罗翠琴. 水质自动监测系统的建设与管理[J]. 现代测量与实验室管理， 2009， （2）：32-33.

[2]侯新， 龙训建. 重庆市农村集中式饮用水源地安全评价[J]. 中国农村水利水电， 2011， （8）：96-99.

[3] 李怡庭. 全国水质监测规划概述[J]. 中国水利， 2003， （14）.

[4] 王晓青， 侯新. 重庆市农村饮用水安全现状及水源地保护规划[J]. 水利水电技术， 2011， （7）.

篇2

水质自动监测系统只有在确保系统能够正常、稳定的持续运行，得到有效数据的情况下，才可真正在水质监测中能起到重要的预警作用。由于本系统的运行涉及到自动化、环境监测、化学分析等多个学科、跨领域的知识，因此必须对其进行专业、系统的日常维护工作，同时也对运维人员的素质提出了较高的要求。

南海区水源水质自动监测系统（以下简称“南海水站监测系统”）位于佛山市南海区狮山镇北江大提，是一套以19台自动分析仪器为核心，从水样的采集、过滤、分析到数据的显示、传输、存储等全自动化的监测系统。其监测断面为东平水道的北江流域，是佛山市南海区第二水厂的取水点（该水厂是佛山市日供水量最多的自来水厂之一），该系统能实时、连续、准确地掌握和评估东平河水质状况及动态变化趋势。

我公司在完成南海水站监测系统的前期建设和中期的安装调试验收工作后，受佛山市南海区环境保护监测站委托，从系统试运行开始，就一直负责系统的日常运行与维护管理，水质自动监测站是否能持续长期正常运行，取决于仪表的日常维护工作是否做好，精细化的维护能够延长设备的使用寿命。以下是我司针对部分参数列举的日常维护内容：

1、五参数的维护

每星期到达现场，检查仪表表面状况，室内环境状况，保持仪表表面洁净，无冷凝水，保持使用环境通风，无激烈振动。一旦出现异常，及时动作，解除干扰。

每星期检查仪表的显示状态，每三个月检查连接电缆是否牢固。

经常检查电源供电电压。保证仪表使用的电源为220V/50Hz±10%，不正确电源有可能造成仪表烧毁。如果供电电源波动超过容许范围，我们会立即将仪表的电源断开。（为保证仪表能够恢复其内存参数，断电后最少在10分钟后再接上电源）

仪表与传感器之间信号线性关系是准确测量的保证，所以，除了保证传感器正常可靠以外，定期的检查与校正也是准确测量的保证。每个星期应检查所有传感器（包括温度、电导、PH、溶解氧、浊度）连接是否完好，电缆线是否有破损，传感器表面是否结垢或脏污，及时发现问题并处理。

针对不同电极，应按其不同要求进行维护。

2、总磷总氮日常维护

总磷、总氮分析仪是根据吸光法原理，将经消解的水样通入检测器，通过计算某一波长的吸光强度，得出总磷、总氮的含量。仪器的测量原理和装置的特性，决定了维护周期、维护量。

2.1.维护人员每周对仪器进行巡检，查看仪器运行情况，读取现场数据，确保没有异常状况。

2.2.仪器运行使用的试剂、纯水，维护人员每周进行检查，确保试剂、纯水充足，每隔两周试剂要更换一次，确保测量质量。

2.3.维护人员每月对仪器进行全面维护，检查仪器采水管路是否有脏、堵塞、脱离现象；装置内送液管是否有堵塞、漏、脱离、掉下现象；各电磁阀的动作是否正常；送液泵、气泵、试剂泵、各液体计量泵的动作是否正常，有否异常声音；加热室、检测器是否正常工作，有没漏液现象；打印机的工作是否正常，记录纸的剩余量；废液容器的储液量，是否需要回收处理；试剂容器、纯水容器的状况，是否需要清洗。

2.4.维护人员每三个月要对仪器管路、试剂容器进行清洗，六个月进行一次仪器易损配件、装置内管路更换，主要配件如试剂泵一年更换一次。

3、氨氮分析仪日常维护

氨氮分析仪采用气敏电极测试，运行比较稳定，日常维护能确保仪器测量质量，为水站提供可靠数据。在维护时应做到；

3.1.每周检查管路、试剂瓶状况，管路是否有气泡，试剂余量是否充足。

3.2.每两周更换试剂，在每次更换试剂后，做一次系统管路填充，然后做校准，查看校准结果如何，如不通过，查找原因。

3.3.每30天移位一次软管，每180天更换一次软管和T形片。

3.4.每月更换一次电解液，每三个月更换一次薄膜。

4、高锰酸盐指数分析仪

4.1.每周至少巡检一次，查看仪器运行情况，检查光度计的工作情况是否正常；卤光灯是否发光；各液位计是否正常工作；各蠕动泵是否正常工作；各阀门是否正常；ORP电极、Pt100、加热棒工作是否正常；检查调节模块各项功能。

4.2.每两周更换一次试剂，保证测量质量；三个月做一次手动校准；

4.3.每月清洗一次恒流器、光度计内管路、反应室和试剂瓶，减少仪器内环境污染造成的测量影响；

4.4.每三个月检查并清洁管道和接头，半年更换一次蠕动泵软管；

4.5. 每2年更换一次AnaCon2000模块的内部电池。

5、TOXcontrol毒性仪日常维护

毒性监测仪是采用深海发光菌（费歇尔弧菌）在水中遇毒性物质时本身发出的荧光强度发生衰变的原理进行毒性物质的检测。菌种本身对环境比较依赖，在维护的时候注重为其提供适应条件，尽量让测试更准确。

5.1.定期为仪器添加新的发光菌悬浮液。维护人员一周培养一次菌种，唤醒期为20小时，保存期为一周。一般添加20ml足够仪器测量一个星期，有时候菌种会因污染或不正确操作造成大量死亡，维护人员巡检时会查看历史数据，若存在异常，及时更换菌种。

5.2.维护人员每星期到达现场，负责配制盐溶液和控制样溶液并更换，清洗仪器内的所有模块、小黑管、进参考样和被测水样的管道、PMT光强测试盒，更换注射器。

5.3.维护人员每个月对仪器进行一次全面维护，将所有模块取出并清洁干净，清洗整个仪器并给定向臂杆、注射器马达上油。

5.4.每隔三个月，维护人员要更换小黑管、注射器尖头上的透明管套、进参考和实际水样的管子，检查风扇底部通风情况和仪器后面的通风情况，保证仪器一切正常，若其中一部分出现问题，马上采取方案解决问题。

5.5.每年维护人员要对仪器的温度、体积、光强进行校准，检查搅拌装置、传送带、定向臂的工作情况，判断工作是否正常，是否存在隐患。同时要注意检查运用程序的更新状况。

6、重金属分析仪日常维护

在线痕量金属分析仪是设计用来自动监测水中的痕量金属的，它使用电气化学技术中阳极溶出伏安法原理测量。仪器的维护频率由水样的特性和分析频率决定，一般，进行高频率的维护，可使仪器的数据更精确。

篇3

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）27-0185-03

据2009年环境状况公报统计，珠江、长江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。 中国社会科学院环境与发展研究中心副主任郑易生指出，中国的各种水环境质量检测报告，由于受布点数量和布点区域的限制，“并不能充分、真实地反映国内水污染现状”。目前的水质监测现状揭示了中国水污染的严重程度和水质监测的建设落后程度。

水质监测适用于源头水、国家自然保护区，集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场；鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区等静态水域。传统的水质监测，需要耗费大量的时间以及大量的人力，经过繁琐的步骤才得到数据，而在线水质监测系统可以实时的监测数据，自动进行设备的充电，用户登录App或者网站即可看到数据。

1系统总体的设计

在线水质监测系统如图1所示，水质监测系统整体分成三层，感知层、网络层以及应用层。感知层是系统的核心，是信息采集的关键部分；网络层对整个系统进行无线连接，通过①LoRa技术将所有的水质监测仪连接起来，LoRa数据接收端将数据通过互联网传输到服务器，服务器进行数据处理[1]。应用层位于三层的顶层，将服务器处理的数据通过App以及网站展现给用户，让用户可以直接地看到想要的数据以及与前几次对比所产生的差异。

2水质监测硬件设计

水质监测仪构想如图所示，是由CC2530控制了整个水质监测仪，数据的采集主要是通过传感器来完成，L9110S是用来控制电机的上浮下潜以及在水中游动，而SL1053是用于来管理太阳能，锂电池用于存储电量。

CC2530芯片对整个系统起着至关重要的作用，将传感器收集的信息存储和发送到服务器，并且接收从服务器传来的信息，再将数据以指令的形式进行命令的传达。

（一） 数据采集模块

系统通过温度传感器、PH值传感器、浊度传感器、含氧量传感器模块来采集温度、PH值、浊度、含氧量等信息。

1）温度传感器

采用PT100温度传感器，对水的温度进行测量，PT100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的上升而迅速匀速的增长，铂热电阻具有精度高、稳点性好、性能可靠的特点，适用于长期进行水质的温度的监测[2]。

2）PH值传感器

采用PH值传感器，对水中的氢离子浓度进行监测以及转换成相应的可用输出信号，整体是一种密封状态，能够很好的防水，而且使用寿命长，适用于长期进行水质的PH值的监测[3]。

3）浊度传感器

采用TS浊度传感器，对水的污浊度进行测量，判断水的洁净度，浊度是由水中的悬浮颗粒引起的，本传感器采用散射光与透射光比值代替单纯的散射光测量浊度，传感器的准确度、可靠性提高，维护更加简单，抗污性增强，适用于长期进行水质的浊度的监测[4]。

4）氧气含量传感器

氧气含量传感器，对水中的氧气含有量进行监测，它是由一个银阳极和金阴极组成，两极之间存在着电势差，氧气在阳极下进行反映，通过半透膜向阴极扩散，根据流过两级电流的大小就能测试水中氧气浓度的比例关系，适用于进行氧气的监测[5]。

（二） 数据传输模块

数据输出模块主要由继电器及光耦合器构成，设计中使用的是一种两个接线端为输入端，另外两个接线端为输出端，中间采用光耦合器实现输入输出电隔离的高性能固态继电器，该继电器具有功率小、高灵敏度、高可靠性等特点。在水质监测系统运行中，当控制器接收到用户的指令后可以将数据返回到用户手中，并且控制仪器进行游动。

（三） L9110S半导体处理器

如图3所示，L9110S是控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，具有较强的驱动能力控制水质监测仪的上浮下潜，以及四处游动。

（四） 线性锂电池芯片SL1053

SL1053是高精度的线性锂电池充电的芯片，SL1053可以通过检测电池电压来决定其充电的状态：预充电、恒流充电、恒压充电。均衡的管理锂电池的充电模式和查看电量的剩余量。同时控制着太阳能的充电状态，以及当充电结束后将自动发送完成指令给CC2530控制芯片。

3水质监测网络设计

如图4所示，网络层是用户与仪器之间进行交流的媒介，网络层由LoRa数据传输芯片、互联网以及服务器组成，水质监测仪通过多个LoRa节点进行连接以及数据的传输，可以直接将数据直接传输给LoRa数据接收终端，终端将数据通过互联网传输到服务器，服务器对数据进行处理以及分析，通过互联网将数据传输给用户。

1）LoRa

LoRa是一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗的数据传输技术的芯片，其接收数据的灵敏度达到了-148dBm，与其他的芯片相比较得到了很大的提升，所以我们的水质监测系统中会采用到LoRa芯片，对池塘、水库的监测有较大优势，相比较其他的监测设备使用更加便捷，只需要进行一次布局就能长期的进行在线的监测数据，而不是取到每个区域进行水的采样，然后在检验室来一一的监测数据，可以省去大量的人力物力以及财力，用户操作起来会简单，我们称之为傻瓜式操作。LoRa数据接收终端将几个个体的水质监测仪的数据进行统计，发送到服务器进行统一处理得到综合的数据反馈以及位于不同区域水质之间的差异。

2）服务器

服务器主要是进行数据接收、处理、统计以及进行信息的推送。同时进行管理水质监测仪，监控各项指标是否正常，对用户的信息进行管理等。

4水质监测仪应用设计

（一）软件设计

软件设计分为服务端和客户端，服务器端主要是对用户的信息进行管理，数据的分析。客户端则是用户查询获取信息，发送指令，位置的定位。

1）服务器端

服务器是信息管理的中心，服务器内储存着用户的信息，水质监测仪编号类型等信息，用户使用反馈信息，水质监测仪监测的数据，服务器会将信息统计成曲线图表的形式反馈给用户，给予用户最直接的观察。

2）客户端

客户端可分为PC端和移动端，移动端更适合进行信息的修改，数据的查看。而移动端适合进行水质监测仪的操控，方便携带，随时都能观察数据的变化。

（1）PC端

PC端会有水质监测仪的介绍，用户能根据自己的需求选择水质监测项的指标，我们会根据用户提供的信息进行私人定制，达到更精准的监测；用户能对自己的水质监测仪进行地图定位；用户能修改自己的信息；用户能通过图表、曲线、矩状图的形式查看数据；用户能根据自己的问题向我们反馈；

（2）移动端

移动端相比PC端携带方便，随时随地都能查看水质监测仪监测的数据，能够绑定水质监测仪进行操控，能查看水质监测仪的电量，能信息的录入，位置的定位。

（二）模型设计

水质监测仪整体外观像一个蘑菇。上为蘑菇伞帽，下为蘑菇杆，这样的设计有利于设备的上浮下潜以及设备在水中的平衡运行。最上层为太阳能电池板，对设备进行电量补给。中间是一个气孔，它能够吸收空气到设备内部使设备变轻，从而方便设备的上浮。旁边以及下面会设有传感器，来监测数据。下面设有螺旋桨，一共设有四个，分别控制设备的上浮下潜和设备的游动。

5结语

本文提出了基于物联网在线水质监测系统构想结合了互联网，实现了互联网+的创意，符合现在时代的发展，能够很好的解决价格昂贵，操作复杂的水质检测，运用了多种比较稳定的传感器，保证了系统稳定性。主要适用于水库，鱼塘等，对人类的健康造成威胁的一切水源都能进行监测，给人们健康美好的生活环境。

参考文献：

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中图分类号：U664文献标识码： A

1、前言

按照GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》规定，水质检测指标为106项，从2012年7月起国家要求各制水企业强制执行该标准生产，并要求管网末梢处水质符合该标准。同时在2011年沈阳水务集团编制完成的《沈阳城市供水发展 “十二五”规划》中，明确提出水质达到的目标――建立本市的全方位的水质在线监测点，提高供水安全保证率，水质综合合格率达到99%。因此从现实出发，为确保实现供水完全符合国标要求，将建立水质在线监测系统。再者由于水质在线监测设备的成熟化及价格的下降，使企业监测成本得到改善，建立水质监测系统成为可能。

2、沈阳市T区供水管网及水质在线监测概况

沈阳市市区分为八个自然行政区， T区位于沈阳市的西部，到2010年底人口统计85万，供水面积484km2，供水水源为7个。经统计水质离线监测点29处，见图1该区拓扑图。是所有供水区中离线监测点最多的区。

水质在线监测系统的建设是一个循序渐进的系统工程，根据水质在线监测点选取的原则，结合沈阳市现有离线监测点位置的实际情况，又经现场查勘，故将T区作为本次水质在线监测点建设的第一试点区域。对现有的29处离线监测点中选取在线监测点的好处是：原离线点的选择也是积于经验积累，避免了选址上的盲目。

图1T区离线水质监测点拓扑图

3、水质在线监测系统的建立

一个完善的供水水质监测系统，包括水源、水厂水质监测系统，同时还应当包括一套完善的管网水质监测系统[1]。目前本企业已建立了水源与水厂的水质监测系统，对于管网的水质监测系统还是空白，本文就是对本企业供水管网水质在线监测系统提出总体设计方案，并实施。而管网水质监测的关键在于要在何处设置水质在线监测仪器，本文在对现有水质监测点布置方法总结的基础上，结合现有离线水质监测地址，优选出在线水质监测点位置，为下一步在全市范围内全面展开管网水质监测点建设提供参考。

供水管网水质在线监测系统主要包括硬件和软件两部分。本文主要讨论沈阳市管网水质在线监测系统的总体设计，即主要涉及相关的硬件设备（如监测仪表、传输设施、接收设施、计算机终端），软件系统主要是指与硬件设备相配套的管网水质管理信息系统以及管网水质模型。相关的软件系统将不再此讨论。

建立管网水质在线监测系统，需要分阶段、分步骤地进行，如监测点的选取、仪表的选取、监测方法的确定、监测参数的选择及原则，以及数据传输与数据处理等将按照水质在线监测系统方案于2014年逐步进行。

3.1 水质在线监测系统概述

水质在线监测系统是由计算机、通讯、控制、传感器“3C+S”（Computer、Communication、Control、Sensor）相结合，发挥综合功效，具有国际先进监控与数据采集技术，以计算机为辅助手段，进行水质监控、数据采集和数据传输。包括以下四个方面：

（1）计算机（Computer）技术

（2）通讯（Communication）技术

（3）控制（Control）技术

（4）传感（Sensor）技术

3.2 水质在线监测系统的功能

水质在线监测系统应该具备以下功能：

采集的功能；传输的功能；显示及分析的功能；显示历史数据、查询、检索、存储、及分析功能；远程网络查询；显示报表及打印；报警及预测预报功能。

3.3 沈阳市T区在线水质监测项目的确定

根据CJ／T 206―2005《城市供水水质标准》的相关规定：管网水质检测必须测定浑浊度、色度、臭和味、余氯、细菌总数、总大肠菌群、CODMn(管网末梢点)这七项指标。又根据《生活饮用水标准检验方法》GB5750―2006中规定：在这七项指标中色度、臭和味是通过人的感觉器官来完成的；细菌总数、总大肠菌群、CODMn是在化验室来完成的，不适合于现场测定；而其它两个监控指标浑浊度、余氯是可以由仪器在现场完成的。

浑浊就是水的澄清度，是评判水质的必要指标，是监测水质的重要的指标，根据浑浊度值直接可以判断供水管网水质是否受到了污染，通常浊度变高，一是微生物、细菌、病原菌入侵，二是无机物或有机物或两者的侵入，三是由于爆管造成水质的突然恶化，也会使浊度急剧升高。曾有人做过浊度对水质影响试验[2]，当浊度降至0.1NTU时，绝大多数有机物被去除，致病微生物也几乎无，有机物的降低，使有机卤代烃这种有毒物质产生的几率降低。这也是西方发达国家把浊度降至0.1NTU甚至接近0的原因。

余氯是国标中规定的检测指标之一。由水厂生产出的合格水在庞大、管材不一的输配水管网输送过程中水质会逐渐下降，在输配水过程中保持一定的余氯，可避免水体的再污染和微生物等的繁殖，确保用户端合格水质。同时水中的余氯量要有一个“度”，过多的余氯量一是造成资源浪费，成本增加；二是在管网中会与有机物发生化学反应，产生“三致”物质，对人体有害；三是由于氯是强氧化剂，过多时会与输水管道反应，腐蚀管道。因此，把测定余氯值作为管网在线监测另一个指标。

如今，还有一些制水企业在管网中监测电导率、PH值、温度等[3]，相较于浊度和余氯这两个监测指标，无论从监测效果与投入成本比较，都无浊度与余氯其对水质的监测更好。

3.4 沈阳市T区供水管网水质在线监测点选址

安装水质在线监测仪器可做到实时监测水质，预测水质变化规律，判断是否需要调整制水工艺。而选取能全面、真实、准确的反映大部分管网内水的质量的监测点是建立在线监测系统的关键与核心。根据沈阳市“十二五”供水发展规划，泵站水质综合管理达标率≥95%，其中包括：泵站水质监测率100%，未发生水质事件100%。今后沈阳水司将陆续上马在线监测设备，主要是余氯检测仪和浊度检测仪。主要安装在水源、二次加压泵站、管网节点等。

从技术和经济的角度考虑，在管网中选择合理的水质监测点，能满足下列要求[4-6]：

（1）以最少的水质在线监测设备投入，而了解整个管网尽可能多的水质信息；

（2）在已知水质监测点数量的前提下，最能代表整个输配水系统供水量的；

（3）供水管网中每个节点都有可能成为潜在的的水质突变污染源，当污染事故发生时，所选的这组监测点集合必须能在最短的时间内捕捉到这一变化；

（4）从污染事件发生到监测到这一污染事件，受到污染的供水量最少的这样的布点。

还有必要处设监测点。在本市管网中，存在一定数量的上个世纪五、六十年代铺设的石棉水泥管、解放前铺设的预应力钢筋混凝土管等。这些管道，一是铺设时间长，管道老化严重；二是内壁没有防腐，管道腐蚀严重。这些管道分布在全市范围内，尤其是老城区比较多，对下游的水质产生恶化影响，水质下降明显，还会增加输水成本。由于本企业资金紧张，要想彻底改造更换管网，不是三、五年内能够做到的事，因此有必要设置水质在线监测点，可选取特别严重的几处管段进行监测，又可为今后研究管材对水质影响提供技术数据。

从以上分析可见，选址主要还是根据经验、实际现场进行监测点的选择。

3.5、沈阳市供水管网水质在线监测仪器的选择

在线仪器的选择要根据企业的发展规划和现场实际状况，比较同行业中使用的同类产品的优缺点，所选择的仪器在未来几十年应该是最先进的、不落伍的。

1、在线浊度仪的比选

本企业选择的是哈希的1720系列在线浊度仪。它是目前国内绝大多数已经建设的管网水质在线监测系统中普遍使用的产品。同时，从仪表的性价比、售后的维修来说，哈希都是最佳的选择。

2、在线余氯仪的比选

由于美国HACH公司是一家生产水质监测仪器的专业厂家，产品具有测量精确、运行可靠、操作简单、低维护量、结构紧凑等特点。其在线化学分析过程更方便、更迅捷、更可靠，本市还有其办事处，为维护与安装提供了便捷条件，同时性价比合理，故本企业在线监测余氯仪全部采用该产品。见图3所示。

图3HACH1720E型浊度仪与HACH CL17余氯仪

3.6 在线监测系统数据传输手段的选择

综合考虑水质监测设置处的现场条件、运行成本及管理方便等诸多因素，本文对2种数据传输通讯手段进行分析与比较。

在供水监测系统建设中，对管网监测数据的传输方式可分为有线和无线两种。

无线通讯方式又分为：电信CDPD（Cellular Digital Packet Data星空数字分组数据）传输，移动GPRS（General Packet Radio Service通用无线分组业务）或联通CDMAIX(Code Division Multiple Access多码分址――数字技术分支)传输、超短波传输、移动（或联通）短信传输、光纤传输、3G、4G等。一般地讲，3G、4G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。

无线通讯网络灵活、经济，成本低、应用越来越广泛，智能化、自动化越来越程度高，因此成为最主要和有效的数据传输方式。

由于本企业现有的泵站远程动态监控系统的传输方式为GPRS通讯传输方式，故本水质监测系统将利用现有网络进行实时传输数据，以实现资源的共享，同时降低了成本。

3.7 在线监测仪表的管理与日常维护

（1）建立与健全一系列严格的水质管理规章制度，包括水质监测操作规程，水质检验项目及频率、水质上报制度，水质监测质量控制制度、各组织职责等。

（2）健全组织机构，明确岗位职责，对制定水质监测计划及保证实施的措施，保证样品质量，标准分析及方法完整、准确。

（3）监测人员具有良好的技能，人员进行专业培训，持证上岗；同时注重技术人员的继续教育与专业人员的技术培训。

（4）记录监测数据，对远传通讯设备进行每日跟踪，由中心控制服务终端建立数据库，对水质数据进行处理。

（5）定期校核仪器测量精度，按照测试试液使用频度定期更换。

（6）对分析数据进行正确处理、校对、审查并形成分析报告，建立分析报告审核制度、保密制度。

（7）建立仪器报警申报制度，及时上报有关部门和人员，对水质当时状况进行取样，留作备查。

4、结论

本文对沈阳市T区水质在线监测系统的建立方案进行了阐述。作为制水企业水质在线监测系统的建立，可以满足用户对水质安全性的要求，为水质安全提供了技术上的保证，是避免发生大规模水质事故和日常水质监控的有力保障。

参考文献

[1]郭姣, 刘遂庆等. 供水管网水质监测点布置方法研究与应用. 给水排水， 2007，vol.33 No.8：115

[2]Robert-Nicoud, Y Raphael, B.Smith, I.F.C. Configuration of Mersurement Systems Using Shannon’s Entropy Function. Computers and Structures,2005,83：599-612

[3]Saskia K Van Bergen, Irina B Bakaltcheva, Jeffrey S Lundgren, et al. Environ Sci Technol, 2000,34(4):704-706

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一、制药工程纯化水系统概述

制药工程中，不可避免地需要用到纯化水。而制药方面所用纯化水对于整体制备过程中的各项过程有着严苛的需求。在对于整体的制备过程中，制药企业现阶段使用的纯化水系主要是将正常市政中的自来水，进行一系列加工处理，去除水体中不符合药物生产制造中对于水质要求的物质，最终达到纯化水质的目的，满足制药过程中对于纯化水的需求。

二、制药工程纯化水系统的在线检测与自动控制设计

1.制药工程纯化水生产的特点

在大多数制药工程中，纯化水的生产制备都是企业进行药品生产的一个重要环节，许多制药企业在纯化水生产过程中采取 24 小时持续作业的方式，这也对纯化水生产系统的持续运行能力提出了较高的要求。

2.纯化水系统的在线检测与自动控制

由于纯化水系统需要 24 小时持续运行，因此，自动化控制模块的设计就显现出了极大的必要性。纯化水系统的自动检测与在线控制主要由实时控制系统及相关模块实现的，实时控制系统主要负责对纯化水系统的生产运行整个流程中的各个环节进行实时的监管与控制，包括实时生产管理、生产过程互连锁、安全方面的连锁包括报警、供给顺序的过程控制、开关量与模拟量控制、过程I＼O等，水质的在线自动检测也可以通过在系统中配置在线电导率仪或在线电阻率仪等检测装置，实现实时的纯化水在线水质检测，并通过对水质检测数据的自动传输与分析，及时发现水质不合格的纯化水产品不进行有效处理，并通过实时控制系统对各设备的监控，找出生产设备中的故障部分，对故障予以及时排除。

三、制药工程纯化水系统自控流程

纯化水的生产与制备是制药工程中的重要环节，通常，纯化水系统的作业方式为24小时持续生产，由此，要求纯化水系统具有非常高的持续运行能力。在对持续生产过程进行制时，主要包含两个方面，一是实时控制层面，包含实施生产管理、生产过程互连锁、攻顺序的过程控制等，一是生产管理层面，包含准备各生产计划、调度方案等。在制药工业纯化水系统，自动控制流程主要包含四个部分，具体如下。

1.原水

原水罐、原水进水阀以及原水泵共同组成了原水部分，主要的功能是预处理原水，并将理之后的原水供给纯化水系统，在原水自动控制系统中，包含原水罐液位和原水进水阀锁操作，以便于保证原水管液位的数值与运行要求相符合。

2.预处理系统

在预处理系统中，主要包含多介质过滤器和软化器。原水即为市政供水，通过物理方法市政供水进行相应的处理，以便于保证其与膜纯化系统对水的要求相适应，具体说来，处理的措施主要包含将原水的浊度、硬度及污染指数降低，并将其中的氯化物等化学分的含量减少，将原水的pH值调节至规定范围之内，并对其他基本的水指标进行调整，满足膜纯化系统的进水要求之后，进人到此系统中l1]。实施预处理之后的水进人膜纯化系统后，可将系统的压力减轻，延长系统RO膜的使用寿命，并加快工作速度。

3.纯化制备

纯化制备中由三部分组成，分别为保安过滤器、RO膜和EDI监测仪，其所包含的自控系统操作比较多，如原水过滤、软化、温度控制。EDI、紫外设备状态等。

4.纯化水的储存与分配

在纯化水的储存系统中，组成部分包含罐体、温度和液位传感器、进出水阀和呼吸器。

纯化水制备完成之后，由储存系统负责储存，在纯化水机和储罐之间的循环、储罐和各用水点之间的循环工作中为自动控制系统的主要操作方式。而纯化水的分配系统中，主要的功能是输送纯化水，满足各个用水点的纯化水需求，控制泵的变频器纯化水在管道中的运行速度、电导率的检测控制为分配系统自控系统的主要操作。

四、关于纯化水系统在软硬件控制上的设计理念

1.软件

将纯化水系统的控制软件需具有三方面的条件，一是对于整个纯化水系统的控制；第二是对在软件上要能反映出对于设备在处理水质过程中每个步骤的控制；第三是在设计界面与结构上要能体现出对于设备上相应的基本操作与稻菹允尽K悸飞洗炕水系统控制软件的设计应基于PLC与上位机关联的应用，在系统编程的过程中满足对于设备各项常用功能的控制，充分考虑到在纯化水质过程中各设备所需的各种需求。

2.硬件

硬件上应该根据实际需求对于纯化水系统中的各项处理单元中的仪器配件，仪表选择，水体传输和制备的过程中可能用到的管路，阀门等设施静心严格筛选。对于使用PLC与上位机控制的方式时，对于模块的选择应当选取常规上能够具备微调功能的量程模块。在整体的设备运行方面要保证设备的流畅运行，确保在整个纯化水的制备过程中不出现任何人为不可控环节。

五、纯化水的制备

1.预处理

预处理系统部分是纯化水原水处理的重要环节，主要由多介质过滤器、软化器等部分构成，根据不同制药工程药品生产实际情况的差异，所用设备可能有所不同。这一部分的主要功能在于通过一系列的物理手段，对进入正式膜纯化处理前的原水进行初步的处理，由于市政自来水系统在自来水的效度过程中会使用氯化物进行消毒，并且原水中本身也可能存在一些其他化学成分或较大颗粒物，在预处理过程中，要对原水的化学成分进行过滤或消除，并要对酸碱值进行相应调整，同时还要尽可能降低其硬度、池度及污染指数，使其满足膜纯化处理的基本要求。这一阶段的自动控制，主要是进出水阀门与管道压力的监控，以及对预处理设备的自动控制与管理。

2.制备过程

纯化制备部分是纯化水系统自动控制的最主要环节，也是原水纯化的关键环节，在这一环节中，主要是通过膜纯化技术对经过预处理的原水进行纯化处理，生产出适用于药品生产的纯化水。纯化制备部分的构成因制药企业的生产条件不同，设备也有所区别，通常情况下都是由保安过滤器、RO 膜处理系统、监测仪器系统等构成，条件较好的制药企业会采用 TO C 检测仪器设备，进行对水质的实时在线检测，不具备条件的制药企业则是安装在线电导率仪来实现对水质的在线检测。纯化制备部分的自动控制主要包括原水自动过滤与软化、进水 /出水 /回水点到、温度自动控制、反渗透、ED I、液位、紫外设备状态、CIP/SIP 状态等。

3.储备与分配

制备完成后，所得纯化水要经特殊管道进入储备系统进行储备，实际的药物制造过程中，需要纯化水的部分会有相应的系统分配入所需的药品生产部门。因此在纯化水的储备与分配问题上，对于储备本身的容器有着极为系统的要求，包括相应的温度、液位、水质监测系统，对于传输管路的监测控制系统，相关的阀门控制系统等。在分配过程中对于水的输送动力通常有专门的水泵进行纯化水的输送。

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1、前言

汽化冷却系统是采用除盐水汽化的方式冷却冶金部件并吸收热量，从而产生蒸汽的装置，在原理上可视为一种特定锅炉。

唐钢第一钢轧厂150吨转炉汽化烟道每年都要更换活动烟罩、炉口段、移动段和末段，新烟道在大修更换后的第2个月就开始出现泄漏，直至下一年的设备大修。汽化烟道设备使用寿命低，成本消耗较大，同时造成蒸汽回收不稳定。烟道漏水直接影响转炉冶炼安全，由于烟道漏水后在线维修工作环境恶劣、在线修补又很难达到连续使用要求，反复修补严重影响生产节奏。根据对国内外转炉运行经验的分析，水冷部件正常的寿命应在2年以上。

A.泄漏 B.爆管

C.堵塞 D.结垢

2、汽化冷却系统水处理的意义

现代大型钢铁企业的运行经验表明，水系统是连续、安全、高效钢铁生产的重要保障。水系统的良好运行，对于减少检修频度及费用，延长设备寿命，稳定高效生产，降低综合生产成本、避免意外事故等方面，具有重要意义。

2.1 结垢的形成机理与危害

水中的钙、镁离子与碳酸根、磷酸根等结合生成难溶的小晶体，这些小晶体不断碰撞并按一定的方向增长变成大晶体。水中的钙、镁盐晶体及其不溶性微粒同时受到两个力的作用，即与管壁上的水垢结合生成体积更大的垢的结晶力和水流的剪切力，当结晶力较大时便易使垢增长，当结晶力较小时（如加入阻垢剂后）或剪切力较大（如水流速较大的部位）时，垢无法增厚，水中的微粒只能以水渣的形式被水冲走。一旦结垢，将会导致锅炉管壁温度大幅度上升，如图1所示。

A.清洁的内部传热面，T1为冷却水温度，T2为受热面温度；

B.结垢的表面，若想管壁温度达到T2，则冷却水温度需由T1降至T0

C.若冷却水温度仍为T1，则表面结垢的管壁热源侧温度由T2升高到T4，T3影响金属结构。

图2 汽化管道清洁表面与结构表面温度对比

2.2 腐蚀的形成机理与危害

给水和低压系统因溶氧存在而发生氧腐蚀。炉水中的游离氢氧化钠过高或PH值过低，又含有较多中性盐等情况下，会导致锅炉金属腐蚀，壁厚减薄。腐蚀产物又会导致沉积，产生沉积物下腐蚀。

为此，第一钢轧厂在2012年通过对转炉汽化冷却系统进行设备改造的同时，又提出了一套汽化水质综合处理方案。

3、汽化水质处理综合方案

转炉冶炼具有一定的周期性，约40分钟冶炼一炉钢，其中吹氧时间为14分钟，吹氧时烟气量、烟气温度均达到最高，其最高温度可达1700℃，热负荷明显增大，停止吹炼时烟气总量为零，热负荷减小，管壁温度随之骤降，使受热管产生周期性的热交变应力，极易造成热疲劳破坏。另外由于结垢、腐蚀、杂物等因素造成汽化冷却水管堵塞，进一步降低冷却效果，导致水管局部干烧，出现爆管。工艺条件恶劣变化会影响汽化系统的各种部件的使用寿命。而且，这种影响往往是突发性的。为此，第一钢轧厂采取了汽化水质处理综合方案，该水处理方案包括水质在线监测及控制自动化设备和投加水处理化学药剂两部分内容。可以为锅炉提供最有效的保护。

3.1 水质在线监测及自动化控制设备

通过腐蚀应力监测系统可以探测锅炉给水系统的腐蚀应力并作出实时响应，实现工作条件下的直接测量。此外，锅炉水自动控制系统还采用荧光示踪技术来防止锅炉内结垢。

锅炉给水系统腐蚀控制：腐蚀应力监测系统在锅炉实际工作温度和压力条件下测量净氧化还原电位，根据电位的变化作出响应，实时调节除氧剂或金属钝化剂的投加量，优化腐蚀控制，以保护锅炉系统。因此，锅炉技术能够在实际的锅炉给水工作温度和压力条件下测量并立即作出响应，以保证锅炉系统的卓越性能。

锅炉结垢和沉积控制：采用荧光仪结合最先进的炉内水处理剂控制锅炉内结垢和沉积。该控制系统探测锅炉系统的变化，确定正确的化学品加药量，实时调节投加速率。

锅炉水自动控制系统也可以帮助优化锅炉排污控制。水质检测系统与汽包连排阀门连锁，通过电导率控制排污；系统浓缩倍数控制在5-8倍左右。同时根据水质检测结果调整各段烟道排污频率。总之，锅炉控制系统可以提高热效率，降低能耗，提高水的循环利用率，防止设备腐蚀和结垢。

3.2 水处理化学药剂

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随着社会经济的不断发展，人们生活水平日益提高，人们对生存环境质量也更为关注，环境意识的提升使我国的生态经济的发展取得了良好的进展，我国的生产和可持续发展能力得到了较大的提升，改善生态环境，促进生态经济的发展，调整产业结构是实现人民生活富裕、生态良好文明的必经之路。目前随着我国经济的发展和工业化水平的提高，工业废水和城乡生活污水的排放量大大增加，致使水质日趋恶化，资源短缺和水污染加重等水环境问题日益突出，使人们的健康和经济的发展受到了严重的威胁和制约。因此，要加大水污染治理的力度，加强对水污染的控制，采用新技术对水质进行全时段的动态监控。水质参数在线监测及远程传输系统是目前广泛应用的一种技术装置，用现代管理手段对水环境质量进行检测，是我国实现对水质变化和污染物总量进行控制的重要方法。

1 水质监测技术的现状

通过加大环境保护力度，优先发展环境产业可以有效实现对生存环境质量的提升和保护，我国主要是通过制定一系列污水排放标准并加监管力度的手段，对水质分析项目分析进行定期监测，对污水和废水排放标准进行严格把关，辅助罚款、停产整顿等手段来实现对水污染的整治和对水资源进行有效保护的。我国普遍采用通过人工采集、分析数据、手工汇总制表等工作手段来实现对环境的监理，这些手段存在一定的缺陷，比如采样间隔时间长，数据分析汇总慢且传递不及时，对当地环境现状的反映不及时、不准确等。目前我国从事水质参数检测研究工作的比较少，尽管环境监测部门现在已经计划实施城市水质参数与污水流量监测网络项目，通过数据传输网络对水质情况和污染物排放情况进行监测，但是到目前为止还缺乏基层水环境在线监测与数据远程传输的仪器设备。因此，需要发展环境监测仪器设备项目，通过研制一种连接基层监测部门与辖区内企业之间的现场参数在线监测与远程传输系统，来实现对水质进行全时段的动态监控，以便对环境能够最好的进行保护。国外目前已经早在20世纪70年代就已经发展了水质移动监测系统和自动监测系统。通过在一个水系或一个地区设置若干个有连续自动监测仪器的监测站，由一个中心站控制若干个子站，随时对该区的水质污染状况进行连续自动监测，形成一个连续自动监测系统的方式对水质污染综合指标进行有效监测，并通过全球卫星定位系统和GPRS/GSM无线数据通讯装置对信息进行传输，建立网络化的“环境评价体系”和“自然灾害防御体系”，来实现对水环境质量进行综合性评价，从而有效防治和控制水污染及保护水资源。

2 水质监测系统的设计

为了实现对水质进行有效监测，需要研制和开发出水质监测系统，以美国GLOBAL WATER公司的wQ系列水质参数检测传感器为研究模型，通过在线监测仪器，单片机电路、信号调理电路、A/D转换电路和液晶显示器电路的硬件设计，以及A/D转换程序、数字平滑滤波程序、数据运算处理程序和字体显示程序的编写，把MSP430单片机作为现场参数在线监测子系统的核心器件与电路进行合理配置，把水质传感器监测到的电信号转换成4-20mA/0—5V的标准信号，并通过数据运算处理得出实际化学或物理量的数据对现场参数在线监测子系统、数据远程传输子系统和数据管理子系统进行合理化设置，实现监控中心的服务器与监测站点的水质监测仪之间的远程通讯和对辖区内监测站点的各项水质参数的数据接收、存储、查询、统计以及通行分析，来建立一个完整的水质参数在线监测及远程传输系统。

2.1 监测系统的软件构架——水资源质量评价系统

客观、科学、公正地监测、评价水资源质量是反映水环境状况的首要表征，水质水量同步监测、资料配套是相关部门及时、快速、准确地提供水质动念信息的主要手段。在实际工作中要以社会需要为前提，通过多种方式向社会展开全方位服务。通过有效地采集、存储、分析、报告、预测、公布的手段把实时、大量的监测数据及时、准确的上报，通过科学依据和技术支撑为水行政主管部门提供决策的考量和执法的依据，以有效做好水资源保护工作。目前我国广泛采用的水环境管理信息系统是通过应用Internet技术、GIS技术，以Microsoft的XML语言为基础，在的服务平台上，应用W EB G I s，有机结合地理信息系统的空间图形与水环境评价属性数据，实现对各层空间信息、属性数据进行自动采集、实时传输、分类存储、更新显示、分析评价、有效管理、报告和。这个系统最用覆盖面广、运行费用低、安全、稳定、可扩充性强、业务操作简捷、日常运行维护简便的特点。

2.2 监测系统的硬件构架——立体化监测解决方案

实验室、移动和自动监测立体化共同构成了立体化的监测解决方案。实验室是四级监测体系中进行同常水质分析工作的基本单位，实验室监测具有监测数据规范、统一的特性。建立起相应的移动监测系统是预防重大流域的突发性水污染事故和灾害的重要手段同，通过应急移动监测解决方案可以使实现对污染物质的迅速监测。自动站监测解决方案是通过自动水质监测站对水质进行连续或间歇地实时监控。

3 水质监测系统的总结与展望

我国通过单片机数据检测技术与数据传输技术进行合理组合设计出了适合在我国基层环境与水质监测单位应用的水质在线监测及远程传输系统，这一系统的设计为我国基层水环境及水质监测提供了一种新的检测手段和系统设备。通过综合应用解决方案，在提高水质监测信息数据传输和分析效率的同时，还有效提升了有关部门对突发、恶性水质污染事故的预警预报及快速反应能力，使水质量实现了应急移动监测，有效提升了我国水质监测的水平。

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早在上世纪70年代初期，美国和日本等国开展了自动在线监测系统的研究，并率先在城市、企业、污水处理厂等区域开展自动在线监测，并逐渐形成了两种在线监测技术，一种是实时在线监测技术，另一种是间歇式在线监测技术，这两种监测技术的测定内容有水温、浊度、电导率、DO、氰化物、氟化物等[1]。随着总量控制制度的全面施行，在70年代末期又在测定内容中增添了T-N、T-P、COD等监测项目，通过远程监控体系将监测到的数据传送至环境执法部门，为其作出行政决策提供参考资料。近年来，随着环境保护力度的加大，地表水质环境得到极大改善，一些发达国家开始将市政污水排放监测纳入自动监测体系中，并将其视为重点监测项目。随着自动监测系统的推广和成熟，人们逐渐意识到一个新的问题：自动监测数据能否代表某一区域的水环境质量状况，也就是判断监测结果是否具有代表性。经过技术人员的改进研究发现，通过监测布点的优化可以提高监测结果的可靠性。此外，随着水土流失现象的加重，其水样监测再次成为在线监测系统的重点内容，新增监测项目促使自动监测系统需同时具备自动校正、自动清洗、报警、远程传输等功能[2]。

1.2自动在线监测系统的成熟和COD监测体系的应用

经过几十年的发展，水质环境自动监测系统已相当成熟，并逐渐展现出新的发展活力，世界各国对有机污染物监测的重视程度不断提高，使得COD（锰法和铬法）监测项目得到快速发展。水质富营养化的重要指标是T-N、T-P，关于这两项指标的监测系统开发得较早，相比之下水温、电导率、DO、浊度等监测项目的迫切性则远不如前述。COD监测体系的施行方法较多，从所用氧化剂角度分析可以分为锰法、铬法、OH-法、紫外法，其中，紫外法并不适用氧化剂，从测量方法角度分析可以分为库仑法和光学法。由于锰法、铬法所用氧化剂Mn、Cr6+都是有毒重金属，因此，以日本为代表的国家率先采用光吸收UV法来代替COD法，日本目前的COD自动在线监测仪保守量为3500台，UV仪有2500台。

2简易现场监测技术及其仪器的发展

由于我国幅员辽阔，水环境污染事故频发，简易现场监测技术与自动在线监测技术相比更加具有发展前景。在诸多简易现场监测技术中，XRF（车载型X线荧光光谱仪）是应用最多、测量最简便的一种监测手段，尤其在固体样品的监测中更加具有技术优势，不经消解处理即可直接用于监测。车载型GC是测量有机物污染的首选方法，在发达国家已得到普遍应用，但在我国的起步时间较晚，从技术优势来看，在我国有着广阔的市场前景。在现有推广应用的便携监测仪器中，最具发展前景的是PASTELUV型水质快速监测仪，该监测仪可在40s的时间内快速监测样品中的COD、TOC、BOD含量，这取决于其巧妙的设计原理和高集成的中心处理器[3]。其中心处理器可同时存储成千上万个样品实测图谱，通过对比分析实测图谱与标准方法的测量结果，可以得出最终测量值。因此，借助PASTELUV型水质快速监测仪不仅可以大大缩短监测时间，提高监测效率，而且还有效省略了繁杂的前处理程序，从而减少了使用化学试剂带来的二次污染。

3实验室监测技术及其仪器的发展

在第五次全国环境监测会议的倡导下，实验室监测技术及配套仪器得到快速发展，各级监测站也都添置了许多实验室监测分析仪器。这类仪器除可以用于常规环境监测外，还可用于实验室精密分析和科研分析，GS-MS（气相色谱-质谱仪）、HPLC-MC（液相色谱-质谱仪）、XRF、ICP-AES（等离子发射光谱仪）等都是监测站水环境监测常用的大型实验分析仪器[4]。

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物联网是新一代信息技术的重要组成，是在互联网基础上的延伸，其将用户端扩展到物与物之间，实现了物与物、物与人、人与环境之间的信息传递交换。物联网系统通过各种传感设备获取信息，与互联网结合，形成巨大的网络进行传递，实现各信息的智能识别、定位、跟踪、监控和管理。将物联网应用于水质监测系统能实现水质数据的实时采集，还可以对水质进行智能分析，及时对水质做出评价，并将监测结果及时反馈到用户端，从而提高水质管理水平。物联网应用于水质监测领域，可推动环境信息化建设。

水质监测是管理供水安全与排水情况的基础。国外在城市污染源及江河流域的水质监测方面起步较早，美国在20世纪中叶就已建立自动水质监测系统，用以代替人工监测网络的工作。到了20世纪70年代，英国、日本、荷兰、德国等国都先后建立了水质污染连续监测系统。我国对水污染自动监测系统的研究始于20世纪80年代。我国从最初由人工对水质进行检测分析，发展到用水质监测的专业仪器进行水质监测，到如今实现了水质自动监测，做到及时反馈分析和预警。如今的在线监测不仅有物理、化学在线监测技术，还有生物监测技术，水质监测技术的不断发展，可保证水质监测的全面性和可靠性。相比传统检测手段存在监测周期长、监测点局限、数据采集速度慢等问题，采用物联网监测水质更能高效地反映水质结果。

二、 物联网在水质监测中的应用

通过水质监测物联网，监管部门可以从客户端清楚地看到各个监测点的水质情况。监测系统中还存在警报系统，一旦出现水质污染，系统将会将相关数据反馈给监管部门客户端，监管就能及时做出控制管理，因此水质监测物联网的应用在水质监管方面发挥了很大的作用。如今我国多个院校、科研机构、企业在水质监测方面采用物联网技术成效突出，已在多个地区实施应用。

1.无锡太湖运用物联网对太湖水环境质量进行监测

无锡太湖充分利用物联网等新一代信息技术，对太湖水环境质量进行监测，感知节点的传感器装有360度摄像头、6个精密探头、集成光学感知芯片，对应6种水质指标，可以立体呈现水体情况，结合陆上屏控及环境卫星遥感，形成太湖水域“三位一体”监测体系。以感知为先，传输为基，计算为要，管理为本，构建环境与社会全向互联的智慧型环保感知网络，率先实现环境监测监控的现代化和智能化，率先实现环保物联网技术的标准化和产业化。

2. 浙江富阳物联网管控平台在线监测水质

浙江富阳是浙江省率先建立农村生活污水智能管理监测的地区，将物联网技术应用于污水管理方面，一旦水质不达标，系统将会自动将信息传递给技术人员的用户端。富阳环保部门也能通过用户端查看各个监测点的视频和水质、水量等数据，一方面从视觉上观察水质，另一方面从实时传回的COD、BOD、氨氮、浊度、pH、总氮、总磷、金属离子等监测项目的数据对水质做出评价。如今富春江富阳段水质稳定保持在Ⅱ类水标准以上，富阳12个地表水监测断面及6个集中饮用水源地达标率为100%，全区境无劣Ⅴ类水。

3.浙大海滨研究院开展智慧水务

浙大研究院的“天津泰达智慧水务建设”在水环境的实时数据采集与可视化、大数据分析与优化决策、集群控制与智能调度等方面取得了丰硕成果，形成了世界领先的智慧水务技术产业模式。在管网模型和数据监控的地图上，只需点击管网上的任意一点，就能直观地看到这个点的材质、管径、压力、流量等信息，实现快捷管理。

三、物联网在水质监测应用方面存在的问题

1. 水质监测设备的局限性

物联网水质监测的检测设备主要依赖于国外进口的设备仪器，由于国内水质监测设备存在技术不成熟、性能稳定性不好、容易发生故障、检测的准确性和灵敏度都不高等问题，致使外国检测水质的仪器在国内更受欢迎。虽然国外监测设备质量存在优越性，但由于不同地区水质特点不同，一些设备在国内水质的监测方面也会存在误差，不能因地制宜地应用到监测中。

2.监测规范不统一

物联网检测手段与传统检测手段存在差异。例如，采用传统方法检测水中COD时应先将取得的水摇匀，再进行检测分析；但采用自动在线监测系统的检测仪检测的是将悬浮颗粒物过滤掉的水样，两组数据对应的水体性质存在本质上的差异，且在线监测技术发展更新得快，因此应对采用自动检测手段监测出的水质标准规范及时更新。

3. 信息透明度不高

物联网在水质监测的客户端一般只是监管部门，而不熟悉该事物的群众只能从新闻等渠道间接获取信息，监管不能很好地展开，致使一些企业存在偷排污水的侥幸行为。因此，让用户获取水质信息，开放大多数部分监测结果是有必要的，这有利于强化公众的参与和社会监督意识，提高群众对水质的信任度。

四、对策

为应对上述提出的几点问题，提出以下几点对策：第一，提高国内科研发展水平，加大研发力度，重点培养引进研究环境监测方面的高技术人才，开发出符合国内水质特点的技术设备；第二，相关部门要建立自动在线监测各检测项目的标准，并随着技术仪器的更新及时做出调整；第三，政府应将实时监测数据直接向社会公布，出现水质问题时，政府应及时对污染企业进行现场监督检查并作出处罚，公布相应的处罚结果和处理后的水质信息，有助于全社会的监督管理，做到公开透明，也有助于政府各部门信息的共享和相应措施的实施。

将物联网技术应用于水质监测为水环境监测提供了很好的发展方向，我国在利用物联网技术监测水质方面的应用已经产生较好效应，但仍存在一些问题。物联网在水质监测的应用是一个长期投入的^程，其对水质的改善也是潜移默化的，但效果也将是有目共睹的，加大物联网在水环境方面的应用对优化水环境有极其深远的意义。

参考文献：

[1]张 珏.基于无线传感器网络的水质在线监测系统研究[D].重庆：重庆大学，2010.

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1、前言

我国是一个严重缺水的国家，淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。我国城市因缺水，每年经济损失达1200多亿元人民币，而工业用冷却水要占工业水总量的70%左右，因此，通过节水提高水的重复利用率是现代工业的重点工作。

河北钢铁集团邯钢分公司（以下简称邯钢）位于严重缺水的河北南部，作为国有特大型钢铁企业，已经跨入千万吨级钢铁企业行列，随着企业规模的扩大，水资源的大量消耗势必造成水资源短缺及水污染。水质在线监测系统作为一种高新技术，能够实现水质的不间断监测，为生产运行提供及时数据，提高水处理效率，减低补充水的用量，从而节约水资源；降低污水排放量，减少对环境的污染，同时节约了水处理剂的使用成本。

2、邯钢东区高炉循环水系统

邯钢东区5#、7#、8#高炉循环水泵站采用通风冷却塔、蒸发式空冷器和干式空冷器冷却方式，生产的开路净环水主供高炉风渣口各套及炉身喷水；软水闭路循环水主供高炉炉体及热风阀系统。在开路净环水中投加缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂，对软水闭路循环水投加缓蚀阻垢剂。

3、水质重点监测指标

3.1 PH值

pH值有时也称为氢离子指数。由水中氢离子的浓度可以知道水溶液是呈碱性、中性或酸性，它是循环冷却水处理过程中的重要控制指标之一。我国大部分水处理药剂采用磷系配方，PH值的调节失控，会对水处理药剂效果产生负面影响，甚至会造成系统腐蚀，结垢等问题，常用的磷系配方水处理法，要求PH值范围较小，故控制好PH值指标是水处理的关键。

3.2 硬度

硬度是指水样中钙镁离子的总浓度，由于工业循环水中水的蒸发浓缩，很容易形成水垢；而投加的磷系药剂与产生硬度的阳离子结合，形成保护膜附着在管道内壁，最终目的是降低系统结垢几率，这样硬度的高低也是发挥药剂最大能力的体现。

3.3 氯离子

氯离子有很强的穿透性，它的原子半径小，并有很高的极性，能促进腐蚀反应，又容易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙和空蚀等局部腐蚀。另外氯离子也是确定水系统浓缩倍数的一种方法，用于指导系统的补水及排污。

3.4 总磷

循环水中总磷包括有机磷和无机磷，它是衡量阻垢缓蚀剂的投加量的指标，若阻垢缓蚀剂的投加量过高，在水中有机膦容易转化为磷酸盐而产生结垢的倾向，并加剧水中菌藻微生物的繁殖，投加量过低，则不能起到阻垢和缓蚀的作用。保证总磷指标，即保证药剂发挥最理想效果时的投加量，相应最大限度降低药剂使用成本。

4、在线监测仪器的应用

对于邯钢而言，在节水方面还存在着大的潜力，循环水浓缩倍数的控制直接影响到钢铁企业的用水成本，提高循环冷却水的浓缩倍率，减低补水的用量，降低排污量，进而降低水处理药剂的消耗量。这就需要有及时的数据传输，及时反映循环冷却水的水质情况。

邯钢东区高炉循环冷却水系统总磷监测以往依靠手工取样化验，这种离线分析往往会造成采样误差大，分析周期长，数据代表性差，不能及时反映水质的瞬时状况，进而对药剂的投加量把握失衡，人工检验带来药剂投加效果的滞后，难以满足企业进行有效水质管理的需求。因此，只有对水质进行实时自动监测，并将数据及时传递给水站岗位，才能评价水质状况和变化规律，车间及时掌握循环水的总磷变化，进而科学合理调整水质加药，把握排污量和补水量。邯钢东区有3座高炉循环水系统加装水质总磷在线监测系统，进行多通道监测，经过半年的调试运行后，为验证在线监测系统使用情况，比较实验采用国家标准监测分析方法进行实验室分析，并与在线仪器的测定结果相对比（见表1，2，3）。

4.1 结果分析

（1）分析方法：相对误差：γ=（x/x）×100%，其中，x表示手工总磷监测值，x表示两种方法的差值。

显著性检验：根据实际情况，本文采取置信度为95%时，F、t检验法对实验结果进行分析。

（2）结果对比：（表4）

4.2 结论

查看F值，Fn

根据高炉循环冷却水对水质的要求，在线监测系统运行中，总磷的日常数据符合规定的水质指标范围内。因此可以得出结论， 总磷在线分析仪测得的数据真实可靠，可以用于高炉循环冷却水日常生产的监督和指导。

5、仪器运行、维护

由于进口总磷在线监测系统设备昂贵，操作界面复杂，成本较高，邯钢东区高炉循环水系统引进的核工业北京化工冶金研究院的HGY-Tp型总磷在线分析仪，采用大屏幕液晶显示器，中文界面操作，对水质进行在线即时监测，并将所得到的水质情况信号即时传送给岗位监控画面，实现了对循环水中总磷含量的实时监控。

5.1 仪器的检查

（1）保持仪器内外清洁，每日打开仪器前门观察仪器工作状态，检查试验过滤器有无泄漏等。

（2）根据实际生产情况及被检测水体的水质状况来确定校准周期，清洗仪表探头，及时

更换试剂，六个月更换一次泵管，一年更换一次阀管，更换试剂、配件后对仪器进行标定。

5.2 质量控制管理

（1）试液的质量控制：在线监测仪器所需的试液需要定期检查，如发现有沉淀、变色等现象，应及时更换、重配。

（2）比较实验控制：发现数据异常时，采用实验室手工取样分析，并与在线仪器的测定结果相对比，来判断在线仪器测定的准确度。

6、结语

6.1 经济效益

考虑到减轻手工化验负担后，年可节约人工费用18万元；现在每月3座高炉减少投加缓蚀阻垢1500kg，每吨缓蚀阻垢剂按照1万元计算，年可节约药剂成本18万元；通过药剂投加量的调整后，在保证药剂的停留浓度前提下，东区高炉循环冷却水系统平均每天节约河水补充量400吨，水价参照1.76元/吨合计，年可节省对外付水费用约26万元。

6.2 社会效益