单位文秘网 2021-10-08 08:11:23 点击: 次
摘 要 户外水质监测L系统,不仅可对77-Z~进行自动、连续监测,数据远程自动传输,而且还可实现水质信息的在线查询,分析,计算、图表显示、打印等,为领导决策提供了科学依据。本文简要介绍了户外水质监测系统的功能特点、设计方案。
关键词 传感技术;自动控制;监测
中图分类号X832
文献标识码A
文章编号1674-6708(2010)27-0067-02
1 系统概述
户外水质污染监测系统是运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的一个综合性的在线自动监测体系。
水质自动监测仪具有最佳现场使用效果,可以对水质进行自动、连续监测,数据远程自动传输,随时查询所设站点的水质数据。并实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等,随时实现各单位之间水质信息的互访共享,实现全流域水环境综合评价,可迅速为领导决策提供科学依据。使用该系统可尽早发现水质的异常变化,为防止下游水质污染迅速做出预警预报,及时追踪污染源,从而为管理决策服务。
水质自动监测在国外起步较早,我国在水质自动监测、移动快速分析等预警预报体系建设方面处在探索阶段。1998年以来,我国已先后在七大水系的10个重点流域建成了42个地表水水质自动监测系统,黑龙江、广东、江苏和山东等省也相继建成了10个地表水水质自动监测系统。2005年,全国计划在主要流域重点断面水质自动监测站达到100个,实现水质自动监测周报。
2 系统体系结构
水质污染自动监测系统是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基站,由一个中心站控制若干个固定监测基站,随时对区域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。
监测基站内装有传感器,用于测定各种污染物的单项指标、综合指标以及参数的分析仪器,数据采集通信控制器及通信设备。监测基站是长年连续工作的。监测中心是各监测基站的网络指挥中心,又是信息数据中心,它配有功能齐全、存贮容量大的计算机系统。由通信联络设备及数据显示、分析、传输和接收的管理软件构成。
户外水质监测系统在正常运行时一般不需要人的参与,而是在电脑的自动控制下进行工作。其工作系统由监测基站、通信网络以及监测中心3大部分组成(如图1)。
2.1 监测基站
2.1.1 主要任务
监测基站是水质在线监测系统的基础设施。主要负责水质数据采集,水质分析,自动控制,数据上传等工作。可以采用多种不同的传输方式,站点实时在线,实时自动上报站点的数据和系统运行的参数,支持监控中心的各种命令,包括紧急监控、远程校准等。
2.1.2 主要构成(如图2)
1)传感器
在本系统中使用到的传感器主要由水温传感器,溶解氧传感器,浊度传感器,PH/ORP传感器,COD(化学需氧量)传感器,BOD(生化需氧量)传感器,电导率传感器等。
目前,大多水质监测系统把水体的PH值、水温、溶解氧、浊度和电导率五项作为水体监测的重要指标。COD,BOD等指标反映了水体中有机物污染的状况。所以,一般水质监测系统也从环保的角度把COD,TOD等水质特性参数测量出来。具体情况还需要根据水体的实际情况对传感器的种类和数量作出调整。监测指标的选择一方面要能满足水环境监测规范的要求,使其所选择的监测指标尽可能反映比较多的水质特征;另一方面要根据国内外市场上是否有可靠的产品而定,保证监测指标测定结果的可靠性。目前,已被水质自动监测系统采用或可能被采用的监测项目及有关自动检测方法如表1所示。
2)在线分析仪器
如COD、NH分析仪等。COD、NH等分析仪分析得到的结果直接反映水体的污染程度。
3)辅助模块
如液位系统,取水系统,清洗系统,防雷辅助系统等构成。除了监测水质的特征参数之外,还要监测给水排水系统的相关工作参数数据,比如说,液位、流量、压力等等。由于水质环境比较复杂,涉及到监测的信息种类比较多,必须根据实际情况进行调整。此外,对取水单元以及水样处理单元进行维护的主要手段是进行清洗,这样才能够确保进入自动监测仪器的水样满足技术要求,尽可能避免水样中颗粒物和微生物对测量分析结果的影响。
4)键盘控制单元
用户通过键盘进行操作,实现监测参数的选择,以及通信、运行参数的设置。
5)LCD显示单元
显示经过在线分析仪分析,中央处理器处理后的相关结果。
6)数据转换单元
用A/D转换器将各种传感器采集到的模拟数据进行转换,转换成中央处理器可以识别处理的数字量。
7)中央处理单元CPU
中央处理单元主要完成对采集到数字信号量进行处理,然后传送到分析仪器进行分析,同时返回分析得到的结果。
8)存储单元
存储中央处理器处理的结果。通常存储单元需要的容量不需要很大。
2.2 通信网络
信息传输系统充分利用流域现有的通信网和计算机网络,建立覆盖流域水资源监测实验室的计算机网络系统,实现水资源信息的网上传输和资料共享,以达到快速、准确地传递水质信息的目的,为充分利用水资源提供服务。在本系统中,监测基站可以使用3种方式接人Intemet。同时支持用户手机短信方式。
1)GSM下的短信方式
手机短信是一种通过无线控制信道传输简短指令的业务。GSM标准中定义的点到点的短信业务使短信能够在移动终端和短信服务中线之间传递。手机短信具有覆盖面广、在线保持、自动传送、费用低、稳定性较高等特点,适合于小流量,频繁远距离传输数据的领域。
2)GPRS
GPRS是在全球移动通信系统上开发的一种新的承载业务,能为用户提供高速无线IP。它具有网络覆盖率高、实时性好、数据传输速率快、运行费用低、安全可靠等特点。GPRS采用分组交换技术,使每个用户都可以同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以被多个用户所共享。因此,资源的利用率比较高。另外,GPRS采用全双操作,间隙收发,永久在线的工作方式,只有在收发数据的时候才占用系统资源,计费方式以数据的传输量为依据,与GSM网络下SMS短信方式更具实时性、成本更低。
3)CDMA
CDMA系统采用码分多址技术及扩频通信原理,使得可以在系统中使用多种先进的信号处理技术,为系统带来许多优点。比如说信道容量大、抗干扰能力强、保密性能好等特点。
4)ADSL
ADSL是一种有线的传输方式,具有很高的传输速率,用户可以独享带宽安全可靠,通信费用比较低等特点。
总之,要充分利用各站现有的水情和通信条件,对比选择合适的通信方式,重点站点可选用一种以上的通信方式,确保数据的可靠传输。
2.3 监测中心
监测中心是户外水质监测系统的上层管理者,它通过运用先进的通信技术和计算机网络技术,可以实现准确、及时、快速的与远程监测基站进行通信,是整个系统中实现分析、控制、管理、维护的指挥中心。
监测中心支持对水质的在线监控;采用可视化的分析,计算功能强大;提供了强大的数据访问引擎和通信接口,方便了数据的共享。其中:
1)监测中心应用服务器
应用服务器是监测中心的核心管理平台系统。它负责系统中指令的发送和数据的收发,主要实现监测基站的远程监控。
2)监测中心数据服务器
是户外水质监测系统的数据中心,负责保存所有监测得到的数据和系统运行的一些基础数据。
3)监测中心Web服务器
进行户外水质监测系统数据的在线发布,对公众公开监测数据、历史数据、相关日志,也是用户检索、查询、打印报表等的操作基础。
4)监测中心报警服务器
当有关数据超标,或者仪器发生故障时,及时通知相关负责人,报警方式有短信报警、语音报警等。
3结论
户外水质监测系统可用于海洋、湖?自、沼泽、水库、管道和地表水、城市污水、工厂排水、农业用水、养殖业的水质检测。本系统可以根据监测基站所处环境自由选择组网模式,具有水样监测范围广、数据传输不受地理气候限制、数据处理及时、提供预警提示等优点。系统运行和维护费用较低,节省大量人力和物力。
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