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開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：鍋爐；水質(zhì)分析；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；PLC；系統(tǒng)配置
中圖分類(lèi)號(hào)：F49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16723198（2013）11017202
工業(yè)鍋爐作為一種有效的供熱壓力設(shè)備被廣泛應(yīng)用于輸油行業(yè)中。水質(zhì)不良是影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一。沒(méi)有經(jīng)過(guò)凈化的水質(zhì)進(jìn)入鍋爐以及鍋爐的水汽系統(tǒng)，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行之后，就會(huì)在鍋爐受熱面生成水垢。另外，鍋爐在高溫下與水不斷接觸會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。金屬腐蝕產(chǎn)物融入水中，使鍋水的含鹽量增加，進(jìn)一步促進(jìn)了水垢的形成。水質(zhì)的惡性循環(huán)不僅會(huì)縮短鍋爐的使用周期，而且給鍋爐附屬設(shè)備的正常運(yùn)行造成不良影響。因此，要時(shí)刻加強(qiáng)對(duì)鍋爐水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和控制。
目前，企業(yè)內(nèi)部鍋爐操作人員每?jī)尚r(shí)對(duì)鍋爐水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以保證鍋爐的安全運(yùn)行。但是傳統(tǒng)的人工化驗(yàn)在實(shí)際操作中表現(xiàn)出種種弊端，比如：人為誤差的存在，易受環(huán)境變化的影響，穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性差等特點(diǎn)，最重要的是人工化驗(yàn)不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)狀況，適應(yīng)不了自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。而引入水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度高，在一定程度上減小了環(huán)境因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，同時(shí)節(jié)省了人力、物力。因此，鍋爐水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。
1 洪湖站水系統(tǒng)概況
洪湖輸油站鍋爐額定蒸發(fā)量為20t/h，蒸汽壓力為125MPa，屬于鍋外水處理的低壓自然循環(huán)蒸汽鍋爐。洪湖輸油站鍋爐原水為王洲村水廠來(lái)水，站內(nèi)鍋爐水處理工藝流程（見(jiàn)圖1）：王洲村水廠來(lái)水依次進(jìn)入消防水罐、原水罐、穩(wěn)壓水箱、活性炭過(guò)濾器、精密過(guò)濾器、高壓泵、反滲透裝置，經(jīng)鈉離子交換器軟化后，進(jìn)入軟化水罐，再經(jīng)除氧水泵加壓進(jìn)入低位解析除氧器，除氧水經(jīng)除氧水箱密閉儲(chǔ)存后經(jīng)補(bǔ)水泵加壓流入冷凝水罐，通過(guò)冷凝水余熱加熱進(jìn)一步除氧后由給水泵上水進(jìn)入鍋爐。
圖1 洪湖輸油站鍋爐水處理工藝流程示意圖2 水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成
根據(jù)工業(yè)鍋爐水質(zhì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1576-2008，對(duì)于額定蒸汽壓力在1.0-1.6MPa之間的蒸汽鍋爐，為保證鍋爐的安全運(yùn)行，給水中的硬度、PH值、溶解氧、油含量、全鐵、電導(dǎo)率，以及鍋水中堿度、PH值、溶解固形物、磷酸根、亞硫酸根、相對(duì)堿度必須保持在一定的范圍內(nèi)。另外，洪湖輸油站鍋爐給水采用的是低位解析除氧原理，并未使用亞硫酸鹽除氧劑，因此不對(duì)亞硫酸根進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)，站內(nèi)鍋爐為全焊接結(jié)構(gòu)鍋爐，不對(duì)相對(duì)堿度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置
鍋爐給水和鍋水不同水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的確定關(guān)系到整個(gè)在線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。合理的監(jiān)測(cè)位置的設(shè)定不僅能反饋當(dāng)前位置的水質(zhì)狀態(tài)，還能間接反映出系統(tǒng)中各種附屬設(shè)備的運(yùn)行情況，方便操作人員辨識(shí)鍋爐運(yùn)行中所遇到的安全隱患。
鍋水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般設(shè)置在鍋水取樣點(diǎn)處，便于集中管理，如圖1監(jiān)測(cè)點(diǎn)1號(hào)位置，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有堿度、PH值、溶解固形物、磷酸根。
給水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置比較復(fù)雜，具體情況如下：
監(jiān)測(cè)點(diǎn)2號(hào)位置（即軟化水罐之后）監(jiān)測(cè)濁度和硬度。目的是為了考察鍋爐給水濁度和硬度是否達(dá)標(biāo)。如果濁度超標(biāo)，可能是站內(nèi)活性炭過(guò)濾器、精密過(guò)濾器沒(méi)有清洗，或者是反滲透系統(tǒng)的RO膜沒(méi)有定時(shí)更換；如果硬度超標(biāo)，可能是鈉離子交換樹(shù)脂“中毒”，交換劑層高度不夠或運(yùn)行速度太快，鈉鹽濃度太大，反洗閥門(mén)或鹽水閥門(mén)泄漏。
3號(hào)位置為溶解氧監(jiān)測(cè)點(diǎn)。溶解氧控制值適用于經(jīng)過(guò)除氧裝置處理后的給水，此外除氧水箱為在線(xiàn)溶解氧測(cè)試儀提供一定的穩(wěn)壓環(huán)境，因此，將溶解氧監(jiān)測(cè)點(diǎn)定在除氧水箱之后。
4號(hào)位置為電導(dǎo)率、PH和含鐵監(jiān)測(cè)點(diǎn)。這三個(gè)參數(shù)點(diǎn)設(shè)置在鍋爐給水線(xiàn)上，是為了更直接地了解鍋爐給水的品質(zhì)。
5號(hào)位置為含油監(jiān)測(cè)點(diǎn)，處于冷凝水罐的回水線(xiàn)上。主要考慮鍋爐換熱器的冷凝水中是否帶有含油雜質(zhì)。
2.2 水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成
2.2.1 系統(tǒng)硬件配置
水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)層、傳輸層、監(jiān)控層三層配置組成，其配置結(jié)構(gòu)如圖2所示。監(jiān)測(cè)層設(shè)備主要為11臺(tái)在線(xiàn)水質(zhì)分析儀，分別為工業(yè)濁度計(jì)、水硬度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀、工業(yè)PH計(jì)（2臺(tái)）、工業(yè)溶氧儀、含油分析儀、在線(xiàn)鐵離子檢測(cè)儀、工業(yè)電導(dǎo)率、工業(yè)堿濃度計(jì)、總固體溶解控制測(cè)定儀、工業(yè)在線(xiàn)磷酸根分析儀。這些儀表均采用高精度AD轉(zhuǎn)換和單片機(jī)微處理技術(shù)，能完成測(cè)量、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、儀表自檢等多種功能。電流輸出采用光電耦合隔離技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳。具有良好的電磁兼容性。儀表采用RS485通訊接口，方便聯(lián)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和通訊。
圖2 水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配置系統(tǒng)配置圖由于本監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)種類(lèi)較多，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行，傳輸層設(shè)備主要為由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的冗余以太局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)PLC站、上位機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸。計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)采用開(kāi)放式10/100M標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)TCP/IP通信服務(wù)。物理接口為10BASE-T/100BASE-TX （RJ45），傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)或光纖。
監(jiān)控層設(shè)備主要為2臺(tái)工作站（Windows以上版本操作系統(tǒng)）采用CPU冗余配置的法國(guó)施耐德公司Modicon Unity Quantum 140 CPU 671 60可編程邏輯控制器（PLC），Modicon Quantum系列I/O模塊以及與之配套的8口以太網(wǎng)交換機(jī)，完成現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的采集、轉(zhuǎn)換與控制功能。Unity Quantum CPU使用可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器技術(shù)，支持控制器的執(zhí)行存儲(chǔ)和指令集。Modicon Quantum系列I/O模塊與11臺(tái)在線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的接口相匹配。所有I/O模塊均可通過(guò)Unity Pro、Concept或ProWORX進(jìn)行完全配置。系統(tǒng)選用了Modicon Unity Quantum 140 AVI 04000型號(hào)模擬量輸入模塊，輸入電流線(xiàn)性測(cè)量范圍為4-20 mA。輸出模塊為Modicon Unity Quantum 140 DDO 84300型號(hào)數(shù)字量輸出模塊。系統(tǒng)所涉及的11臺(tái)在線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備、電磁閥、變送器等設(shè)備電纜均接到PLC機(jī)柜內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中采集和控制功能。另外，還有1臺(tái)報(bào)警打印機(jī)、1臺(tái)報(bào)表打印機(jī)等附屬設(shè)備。
2.2.2 系統(tǒng)軟件配置
控制系統(tǒng)軟件由上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件和PLC編程軟件組成。上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件主要控制系統(tǒng)的操作和監(jiān)控，上位機(jī)可以對(duì)PLC數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)工況數(shù)據(jù)的采集、傳送以及調(diào)度的自動(dòng)化和信息化。
上位機(jī)監(jiān)控軟件為基于Windows 2000操作系統(tǒng)的InTouch 10.0 HMI組態(tài)軟件。可用于可視化和工業(yè)過(guò)程控制。通過(guò)使用Wonderware智能符號(hào)使用戶(hù)可以快速創(chuàng)建并部署客戶(hù)化的應(yīng)用程序，連接并傳遞實(shí)時(shí)信息。InTouch應(yīng)用程序可以從移動(dòng)設(shè)備、瘦客戶(hù)端、計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)、以及通過(guò)Internet進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，從而在很大程度上提高運(yùn)行和工程的生產(chǎn)率。
PLC編程軟件為法國(guó)施耐德公司開(kāi)發(fā)的Unity Pro4.0軟件，用于Modicon Premium、Quantum以及Atrium PLC。編程語(yǔ)言有5種標(biāo)準(zhǔn)的IEC 61131-3以及C++。同時(shí)與Concept和PL7程序兼容。Unity Pro4.0軟件嵌入了開(kāi)放的XML技術(shù)，利于數(shù)據(jù)交換和定制。以下為PLC控制系統(tǒng)主程序流程圖見(jiàn)圖3。
圖3 PLC控制系統(tǒng)主程序流程圖現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀表內(nèi)部的變送器將化學(xué)信號(hào)或電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為4-20 mA的電流信號(hào)，I/O模塊將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為PLC所需的數(shù)字信號(hào)，PLC與通信設(shè)施實(shí)現(xiàn)向上一級(jí)提供工藝流程圖、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)畫(huà)面、歷史曲線(xiàn)、報(bào)表顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與報(bào)警提示、遠(yuǎn)程操作等多種功能。每種水質(zhì)參數(shù)都顯示在對(duì)應(yīng)的組態(tài)控制界面上。如果水質(zhì)參數(shù)符合要求，報(bào)警指示燈顯示為綠色，復(fù)位按鍵不能點(diǎn)擊；若水質(zhì)參數(shù)超過(guò)報(bào)警值，組態(tài)界面的報(bào)警指示燈顯示紅色，復(fù)位按鍵可點(diǎn)擊。從界面上可直觀地判斷鍋爐給水和鍋水的水質(zhì)不合格狀況，從而快速采取解決措施，提高工作效率。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)采用先進(jìn)的軟硬件配置實(shí)現(xiàn)鍋爐給水和鍋水水質(zhì)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)的自動(dòng)化管理，節(jié)省了人力、物力；通過(guò)對(duì)采集到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確掌握鍋爐的運(yùn)行情況，為鍋爐的節(jié)能降耗提供理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1]趙振榮.鍋爐的水質(zhì)分析與控制[J].水處理技術(shù)，2003，（5）：4546.
【 關(guān)鍵詞 】 物聯(lián)網(wǎng)；南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖；在線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)；在線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
Research and Implementation of online Water Quality Monitoring System of
Penaeus Vannamei farming based on IOT
Yu Bei-yu
（Institute of Information Guang Dong Ocean University GuangDongZhanjiang 524088）
【 Abstract 】 For the current backward water monitoring method of Penaeus Vannamei farming， and based on online water quality monitoring system， it can realize multiparameter， real-time， online， energy-saving， and environmental， reliable， and remote monitoring functions of Penaeus Vannamei farming water. Thereby researchers are able to master water quality effectively and instantly， control the deterioration of water quality in the nascent stage， reduce the faming risk of Penaeus Vannamei farming， and promote sustainable development of Penaeus Vannamei farming in subtropical South America.
【 Keywords 】 iot； the farming of penaeus vannamei； online water quality monitoring； online water quality monitoring system
1 引言
世界各國(guó)，特別是許多亞熱帶氣候國(guó)家都在大力發(fā)展南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)，廣東省南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)已成為農(nóng)民發(fā)家致富的一條重要途徑。南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)快，肉質(zhì)佳和產(chǎn)量高，深受消費(fèi)者的歡迎。但在養(yǎng)殖過(guò)程中，南美白對(duì)蝦經(jīng)常由于養(yǎng)殖水質(zhì)問(wèn)題而會(huì)發(fā)生多種病害，特別是桃拉病毒的流行病，使養(yǎng)蝦業(yè)受到巨大的損失。
目前亞熱帶南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)仍是靠天、靠經(jīng)驗(yàn)、粗放式的傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，在養(yǎng)殖過(guò)程中水質(zhì)監(jiān)控及管理手段落后，水質(zhì)及環(huán)境信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平低、投餌、施藥、施肥不科學(xué)不合理，極大地惡化了南美白對(duì)蝦的生存和生長(zhǎng)環(huán)境，極易造成對(duì)蝦疾病的爆發(fā)，給養(yǎng)殖企業(yè)及個(gè)人帶來(lái)巨額經(jīng)濟(jì)損失。上述等突出問(wèn)題已成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)瓶頸，因此對(duì)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)控，降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)亞熱帶南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
2 對(duì)傳統(tǒng)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的分析
目前常用的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)是以在線(xiàn)式自動(dòng)分析儀器為核心，運(yùn)用傳感器技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專(zhuān)用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的一套在線(xiàn)監(jiān)測(cè)體系。與常規(guī)方式相比，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)及裝置有很多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在很多問(wèn)題。
（1）在熱帶亞熱帶地區(qū)暴曬高溫、潮濕、水環(huán)境腐蝕嚴(yán)重的室外對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘環(huán)境下，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力差、設(shè)備故障率高、運(yùn)行穩(wěn)定性差、或者建設(shè)費(fèi)用過(guò)高導(dǎo)致不宜大范圍安裝應(yīng)用。
（2）設(shè)備自動(dòng)化程度低，系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)單一，監(jiān)測(cè)的參數(shù)少、實(shí)時(shí)性差，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，不能有效對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行全天候在線(xiàn)監(jiān)控。雖然國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家有一部分先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，但由于南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖環(huán)境、設(shè)備和技術(shù)成本等原因，并不適用于我國(guó)的實(shí)際情況。
（3）傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法和新型南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖技術(shù)相匹配，高位池地膜技術(shù)、海水提純技術(shù)等新型養(yǎng)殖技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)挑戰(zhàn)，只有不斷地更新水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)才能跟上養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展。
3 基于物聯(lián)網(wǎng)的南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)越性
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。所述的物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)信息智能感知設(shè)備、按約定的協(xié)議，把物體與互聯(lián)網(wǎng)相連，進(jìn)行信息可靠交換和傳輸，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理的一種泛在網(wǎng)絡(luò)。
和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其顯著特征，首先，它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類(lèi)型的智能感知設(shè)備，智能感知設(shè)備能夠按一定的頻率和周期實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。其次，它是以互聯(lián)網(wǎng)作為重要基礎(chǔ)與核心，建立和發(fā)展起來(lái)的一種泛在網(wǎng)絡(luò)。此外，物聯(lián)網(wǎng)不僅提供人與物體的連接功能，還具有智能信息處理能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制，在具體應(yīng)用中比互聯(lián)網(wǎng)具有較大優(yōu)勢(shì)。
4 基于物聯(lián)網(wǎng)的南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
基于物聯(lián)網(wǎng)的南美對(duì)蝦養(yǎng)殖在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供一種節(jié)能環(huán)保、性能可靠，可實(shí)現(xiàn)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖領(lǐng)域水質(zhì)多參數(shù)的實(shí)時(shí)、在線(xiàn)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的基于物聯(lián)網(wǎng)的南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括幾方面。
數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。選用北京聯(lián)創(chuàng)與中國(guó)農(nóng)大開(kāi)發(fā)的具有測(cè)溫和溫度補(bǔ)償功能的PH10、TS10、WL10、DO10 四類(lèi)智能傳感器來(lái)對(duì)水的PH值、濁度、水位、溶氧量、溫度等五項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理后傳送至路由中繼節(jié)點(diǎn)。
路由中繼節(jié)點(diǎn)。接收所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)控制中心。
現(xiàn)場(chǎng)控制中心。接收所述路由中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、查詢(xún)、存儲(chǔ)和下載，并將其傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)。
遠(yuǎn)程監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)。接收所述現(xiàn)場(chǎng)控制中心傳送的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用智能計(jì)算方法對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，并把處理的結(jié)果至現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)殖技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)或手機(jī)上，為調(diào)控水質(zhì)提供決策支持。
1.集節(jié)點(diǎn)；2.路由中繼節(jié)點(diǎn)；3.現(xiàn)場(chǎng)控制中心；4.遠(yuǎn)程監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)；5.計(jì)算機(jī)PC；6.手機(jī)。
（1） 如圖2所示，數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)包括：太陽(yáng)能板，安裝在圓柱形殼體的頂端，負(fù)責(zé)向充電電池充電，充電電池向智能傳感器組、電路板和ZigBee模塊提供電源，圓柱形殼體通過(guò)位于浮漂上端的圓柱型接口與浮漂連接，充電電池、電路板和ZigBee模塊設(shè)置在圓柱形殼體內(nèi)，智能傳感器組的信號(hào)線(xiàn)通過(guò)小孔和信號(hào)線(xiàn)接口與電路板連接。
（2）智能傳感器組包括：采用異步串行接口且具有自識(shí)別、自標(biāo)定、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償和自診斷功能的智能溶解氧傳感器、智能酸堿度傳感器、智能濁度傳感器、智能電導(dǎo)率傳感器和智能水溫傳感器。數(shù)據(jù)采集裝置可同時(shí)連接多個(gè)水質(zhì)智能傳感器，不受任何限制，可根據(jù)水域，氣候，養(yǎng)殖特點(diǎn)等諸多因素因地制宜地進(jìn)行相對(duì)的調(diào)整，從而達(dá)到全面在線(xiàn)掌控水質(zhì)監(jiān)測(cè)的目的。
（3）現(xiàn)場(chǎng)控制中心包括：無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)模塊分別通過(guò)異步串行端口與GPRS模塊和現(xiàn)場(chǎng)TPC模塊相連接，對(duì)所述路由中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和下載；GPRS模塊將所述無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)模塊接收的數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)。
（4）遠(yuǎn)程監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)分別通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或3G信道與所述計(jì)算機(jī)和所述手機(jī)進(jìn)行交互；遠(yuǎn)程監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)運(yùn)用智能計(jì)算方法對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，并把處理的結(jié)果至現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)殖技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)或手機(jī)上，為調(diào)控水質(zhì)提供決策支持。
5 基于物聯(lián)網(wǎng)的南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有益效果
（1）系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能供電，環(huán)保經(jīng)濟(jì)和可靠性高。
（2）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種水質(zhì)參數(shù)連續(xù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的長(zhǎng)時(shí)間在線(xiàn)測(cè)量，至少每隔半個(gè)小時(shí)自動(dòng)對(duì)這些水質(zhì)參數(shù)測(cè)量記錄一次。對(duì)養(yǎng)殖水環(huán)境的溶解氧、酸堿度、濁度、電導(dǎo)率器和水溫等多項(xiàng)基本參數(shù)的監(jiān)測(cè)，另外可根據(jù)養(yǎng)殖戶(hù)的需求，可增加實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，以便及時(shí)了解水環(huán)境參數(shù)。
（3）采用的水質(zhì)智能傳感與變送器，附有自識(shí)別、自標(biāo)定、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償和自診斷算法，從而保證了數(shù)據(jù)的精確性。
（4）數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與處理，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)上報(bào)存儲(chǔ)到服務(wù)器，并可在養(yǎng)殖戶(hù)家用電腦或平板電腦、手機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)信息終端上遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)，具有自主設(shè)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在監(jiān)測(cè)參數(shù)超標(biāo)時(shí)及時(shí)告警或啟動(dòng)反饋控制設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以建立南美白對(duì)蝦在各個(gè)生長(zhǎng)階段的養(yǎng)殖水環(huán)境生長(zhǎng)模型，系統(tǒng)可根據(jù)生長(zhǎng)模型自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)警報(bào)的上下限，能夠?yàn)橛脩?hù)調(diào)控水質(zhì)提供決策支持，從而將水質(zhì)惡化事件控制在萌芽階段，減少南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；管理制度；達(dá)標(biāo)排放
中圖分類(lèi)號(hào)：X84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，對(duì)工業(yè)鍋爐SO2、O2及廢水COD排放總量指標(biāo)的測(cè)定計(jì)量及控制已成為迫切需要。唐山礦業(yè)公司作為主力生產(chǎn)礦井，既要為集團(tuán)公司各項(xiàng)指標(biāo)的完成提供支撐掩護(hù)作用，又要實(shí)現(xiàn)自身科學(xué)發(fā)展。作為全國(guó)唯一的坐落在市區(qū)的生產(chǎn)礦井，對(duì)各種污染物的排放控制就顯得很重要。
1 公司簡(jiǎn)介。我公司是開(kāi)灤（集團(tuán)）所屬大型專(zhuān)業(yè)化礦井之一，其前身是開(kāi)灤礦務(wù)局唐山礦，始建于1878年，是中國(guó)大陸近代采煤工業(yè)的源頭?，F(xiàn)有三大工業(yè)遺跡：一是唐山礦一號(hào)井，于1879年2月開(kāi)鑿；二是中國(guó)第一條標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路，1881年8月，該礦正式出煤，當(dāng)年產(chǎn)煤3613噸，同年底，唐山到胥各莊的鐵路修筑完成，此鐵路是我國(guó)建成的第一條標(biāo)準(zhǔn)鐵路；三是百年達(dá)道，1899年在一號(hào)井至西北井開(kāi)鑿了這條南北走向的隧道式橋洞，稱(chēng)為"達(dá)道"。至今三大工業(yè)遺跡仍在服役，因此唐山礦獲得"中國(guó)第一佳礦"的美譽(yù)。雖然歷經(jīng)130多年的嬗變、發(fā)展，至今仍充滿(mǎn)勃勃生機(jī)。
2 以公司廢氣、廢水排放現(xiàn)狀為依據(jù)，建立并完善在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前，我公司地面污染物主要包括廢氣和廢水兩類(lèi)，其中廢氣主要有中央鍋爐房、十號(hào)井鍋爐房中鍋爐燃燒過(guò)程產(chǎn)生的SO2等污染物，年排放量約為112噸；廢水主要是由井下抽排到地面的礦井水，主要污染物為COD，平均濃度為80mg/L。
為將我公司各個(gè)排污口實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、信息化管理，適時(shí)掌握污染物的處理數(shù)據(jù)，我公司在三個(gè)位置安裝了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備。其中，中央鍋爐房及風(fēng)井鍋爐房分別安裝一臺(tái)煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，用來(lái)監(jiān)測(cè)煙氣達(dá)標(biāo)情況，中央鍋爐房的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備與市環(huán)保局進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)；洗煤廠污水處理廠安裝一臺(tái)COD在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，用來(lái)監(jiān)測(cè)污水達(dá)標(biāo)情況，并與集團(tuán)公司進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)管理。
3 以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，保證污染物達(dá)標(biāo)排放
（一） 煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)我公司煙氣排放情況，我公司選用目前技術(shù)領(lǐng)先、維護(hù)簡(jiǎn)便的SCS-900C型CEMS在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該設(shè)備的監(jiān)測(cè)原理和性能符合《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》。該系統(tǒng)對(duì)固體污染源顆粒物濃度和氣態(tài)污染物濃度以及污染物排放總量進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用直接抽取加熱法對(duì)鍋爐中SO2、O2進(jìn)行分析。并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息傳送到環(huán)保主管部門(mén)，以確保排污企業(yè)污染物濃度和排放總量達(dá)標(biāo)。同時(shí)，各種相關(guān)的環(huán)保設(shè)備如脫硫、除塵等裝置，也依靠煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和管理，以提高環(huán)保設(shè)施的效率。公司鍋爐房安裝煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)之后，我部門(mén)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)掌握廢氣污染物排放的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，依照在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每日儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)定期比對(duì)，可以有效的控制我公司污染物排放，減少污染物排放總量。
（二） 水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)我公司水質(zhì)情況，我公司選用廣州市怡文科技有限公司生產(chǎn)的EST-2001B型CODcr在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。該自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用儀器模塊化、模塊智能化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)思想，并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定水樣中COD濃度，采用重鉻酸鉀消解+硫酸亞鐵銨滴定法對(duì)污水中COD進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為使陡河水質(zhì)還清、使外排礦井水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我公司按照唐山市環(huán)保局要求，在污水處理廠安裝了水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)測(cè)我公司礦井水中COD濃度。聯(lián)網(wǎng)之后，該監(jiān)測(cè)設(shè)備在故障、斷電、試劑存量不足、無(wú)試樣、無(wú)洗凈水、數(shù)值超標(biāo)異常等情況下都會(huì)有自動(dòng)報(bào)警功能，使我公司能夠及時(shí)采取預(yù)防和應(yīng)急措施，確保了公司污染物達(dá)標(biāo)排放。
4 以健全完善制度為核心，促進(jìn)公司節(jié)能環(huán)保工作穩(wěn)步推進(jìn)
（一） 完善制度。根據(jù)《唐山市重點(diǎn)污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安裝運(yùn)營(yíng)管理辦法》的文件精神，為明確我公司在線(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)使用相關(guān)單位的責(zé)任，我部門(mén)制定了《在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備管理制度》及《在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備考核制度》，進(jìn)一步完善公司在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理。為保障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，我公司同綠創(chuàng)環(huán)保公司簽訂《B區(qū)十號(hào)井鍋爐房煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備維護(hù)維修合同》、《COD在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備維護(hù)維修合同》、《COD在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀委托管理合同》等一系列維護(hù)管理合同。確保了我公司鍋爐中顆粒污染物排放達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及外排水中COD濃度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
我公司嚴(yán)格執(zhí)行唐山市環(huán)保局統(tǒng)一要求，為使第三方運(yùn)營(yíng)全面實(shí)現(xiàn)，我公司同唐山市綠創(chuàng)環(huán)保有限公司簽訂了《中央鍋爐房煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行第三方運(yùn)營(yíng)》合同，依據(jù)簽訂合同內(nèi)容，該公司按照技術(shù)要求和規(guī)范及時(shí)會(huì)對(duì)我公司在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和運(yùn)行管理，確保我公司在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)施穩(wěn)定可靠運(yùn)行，正確向唐山市環(huán)保局傳輸污染物正確數(shù)據(jù)。
（二） 日常管理。為了保證監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)行，我部門(mén)制定了每日巡檢制度并建立巡檢臺(tái)帳，按照《現(xiàn)場(chǎng)巡查安排》每日會(huì)有一組人到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)查看設(shè)備設(shè)施運(yùn)行情況及污水煙氣達(dá)標(biāo)排放情況，將巡檢情況匯總到臺(tái)帳中，如有特殊情況及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，保證現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)予以解決，確保公司污染物達(dá)標(biāo)排放。
5 項(xiàng)目實(shí)施效果。今年以來(lái)，由于污染物在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，我公司的廢水廢氣排放各項(xiàng)指標(biāo)始終保持較低水平，在環(huán)保局、城管局、集團(tuán)公司環(huán)保辦等上級(jí)部門(mén)的各類(lèi)檢查中獲得好評(píng)。推進(jìn)污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅僅是為了我們方便地獲得相關(guān)污染物數(shù)據(jù)，更重要的是能利用這項(xiàng)先進(jìn)管理技術(shù)對(duì)我公司污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)采取預(yù)防和應(yīng)急措施，從而確保我公司污染物達(dá)標(biāo)排放，從環(huán)境保護(hù)角度樹(shù)立良好的企業(yè)形象。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】水質(zhì)污染；突發(fā)性事件；應(yīng)急監(jiān)測(cè)；對(duì)策建議
飲用水安全及保障直接關(guān)系廣大人民群眾身體健康和生命安全。隨著澄城經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切依賴(lài)于城市供水，近幾年來(lái)，我縣供水水源、凈水廠、供水管網(wǎng)的建設(shè)和改造取得較大進(jìn)展，污染源治理和飲用水監(jiān)督管理力度不斷加大。但是飲用水安全問(wèn)題仍然存在，縣城水源地水質(zhì)不合格、污染和水量不足問(wèn)題比較突出，供水管網(wǎng)建設(shè)落后，導(dǎo)致二次污染，水質(zhì)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)能力不足，應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力較低。水源和供水系統(tǒng)的污染直接危及公共安全。建立完善的水質(zhì)預(yù)防監(jiān)測(cè)體系，以應(yīng)對(duì)突發(fā)性環(huán)境污染，迫在眉睫，是十分必要的。
一、我縣水源水質(zhì)預(yù)防監(jiān)測(cè)體系的發(fā)展現(xiàn)狀
在水資源的管理上，中國(guó)過(guò)去一直有“九龍治水”的說(shuō)法，在我縣同樣如此。水保局作為水資源管理的職能部門(mén)，雖然建立了自己的水質(zhì)檢測(cè)中心，但僅限于常規(guī)簡(jiǎn)單項(xiàng)目的分析，隨著新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006的頒布實(shí)施，水質(zhì)指標(biāo)由35項(xiàng)增加至106項(xiàng)，增加了71項(xiàng)，給水質(zhì)檢測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn)和一定的難度。目前，我縣水保局正在籌建新的檢測(cè)中心，購(gòu)置設(shè)備，培訓(xùn)人員，提升檢測(cè)能力。
澄城縣環(huán)境保護(hù)局同樣負(fù)擔(dān)者全縣水資源污染的統(tǒng)一監(jiān)督管理職能，其下屬的環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站經(jīng)過(guò)近20多年的發(fā)展，該站的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、儀器設(shè)備、管理水平在渭南市同行業(yè)實(shí)驗(yàn)室中處于領(lǐng)先水平，目前具備國(guó)家地表水和飲用水標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)能力近40余項(xiàng)。
我縣歷來(lái)重視水源水質(zhì)的監(jiān)督監(jiān)測(cè)工作，目前，縣環(huán)保局依據(jù)國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）和地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我縣主要飲用水源五一水庫(kù)和溫泉，進(jìn)行每季一次的水質(zhì)監(jiān)督監(jiān)測(cè)，并定期向社會(huì)公布水質(zhì)狀況。我縣還建立了縣城供水水質(zhì)月報(bào)制度，依據(jù)國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006），由縣水保局、衛(wèi)生局對(duì)自來(lái)水公司的進(jìn)廠原水、出廠水和管網(wǎng)水實(shí)施每月一次的監(jiān)督檢查，并將檢測(cè)結(jié)果在重要媒體進(jìn)行公示。目前，縣水保局正在承擔(dān)建立全縣范圍內(nèi)的多個(gè)管網(wǎng)水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的論證工作，準(zhǔn)備對(duì)余氯、渾濁度、pH三項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)和壓力進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
總體來(lái)說(shuō)，近幾年來(lái)，我縣的水源水質(zhì)預(yù)防監(jiān)測(cè)體系得到了良好的發(fā)展，取得了令人矚目的成績(jī)。
二、我縣水源水質(zhì)預(yù)防監(jiān)測(cè)體系應(yīng)對(duì)突發(fā)水污染事件的欠缺和不足
作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)代化城市，我們應(yīng)該看到，我縣水源水質(zhì)預(yù)防監(jiān)測(cè)體系在應(yīng)對(duì)突發(fā)水污染事件方面還存在欠缺與不足。
首先，從實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力來(lái)講，我們的常規(guī)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)手段和工作程序不能適應(yīng)突發(fā)性污染應(yīng)急檢測(cè)的需要。從工作程序上來(lái)說(shuō)，完成一套常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室工作程序，包括采樣、下達(dá)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、數(shù)據(jù)匯總與分析，需要至少幾天的周期，越是復(fù)雜性污染，需要分析的項(xiàng)目越多，所花的周期越長(zhǎng)，很難適應(yīng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)的需要。其次，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力和設(shè)備主要根據(jù)國(guó)家相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，而突發(fā)性污染應(yīng)急檢測(cè)注重的是快速檢測(cè)能力、毒性物質(zhì)的快速判斷能力，包括機(jī)動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這方面的配備還有較大的欠缺。
其次，我縣五一水庫(kù)，是縣城供水保障的生命線(xiàn)。然而，我縣水源目前還主要依靠人工定期采樣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)周期較長(zhǎng)，檢驗(yàn)結(jié)果相對(duì)滯后，不能對(duì)突發(fā)水質(zhì)污染作出及時(shí)反應(yīng)。
城市供水和供水管網(wǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，是安全供水中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。供水水質(zhì)督查和月報(bào)促進(jìn)了我縣城縣供水綜合合格率的不斷提高，但其手段仍然是傳統(tǒng)的人工巡檢和實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)，這種定時(shí)采樣方法數(shù)據(jù)量小，且不連續(xù)，每月一次的檢測(cè)頻率不足以反映水質(zhì)連續(xù)變化。目前我縣供水水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還未建設(shè)，對(duì)水廠的管網(wǎng)水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以補(bǔ)充了原有水質(zhì)督查體系的不足，然而，如何將其整合到供水水質(zhì)督查體系中高效運(yùn)行，還需要一段時(shí)間的摸索和完善。
另外，目前的數(shù)據(jù)庫(kù)和水質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還相對(duì)滯后，每年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的共享和擴(kuò)展性不強(qiáng)，導(dǎo)致水質(zhì)信息利用的時(shí)效性較差，不同部門(mén)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)難以得到統(tǒng)一、高效的利用。
我縣目前整體的水源水質(zhì)污染應(yīng)急預(yù)案尚不完善，這樣會(huì)影響對(duì)急性污染的快速反應(yīng)效率。應(yīng)該盡快完善科學(xué)的水質(zhì)管理平臺(tái)，確立應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)，健全統(tǒng)籌運(yùn)行機(jī)制，設(shè)置安全預(yù)警與防范系統(tǒng)，才能滿(mǎn)足水污染突發(fā)事件的應(yīng)急監(jiān)測(cè)與高效處置的需要。
三、對(duì)策和建議
為了保障我縣的供水安全，有必要對(duì)我縣的水源水質(zhì)預(yù)防監(jiān)測(cè)體系從以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善，構(gòu)建反應(yīng)敏捷、機(jī)動(dòng)靈活、機(jī)制科學(xué)的水質(zhì)預(yù)防、應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
1.建立健全從水源地到供水末端全過(guò)程的飲用水安全監(jiān)測(cè)體系，制定和完善應(yīng)急供水預(yù)案。落實(shí)供水監(jiān)測(cè)檢測(cè)值班制度，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，增加重點(diǎn)監(jiān)測(cè)斷面和監(jiān)測(cè)頻次，建立定期會(huì)商機(jī)制。強(qiáng)化水廠處理措施，改善安全供水條件，防患于未然。
2.提高水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的快速監(jiān)測(cè)能力
應(yīng)對(duì)突發(fā)性污染需要水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室建立特定的污染應(yīng)急檢測(cè)工作程序，根據(jù)不同的污染類(lèi)型，如有機(jī)、無(wú)機(jī)、農(nóng)藥、石油類(lèi)污染，制定針對(duì)的檢測(cè)方案，包括現(xiàn)場(chǎng)勘查、采樣程序、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)項(xiàng)目的組合設(shè)置、檢測(cè)結(jié)果反饋途徑等，一旦污染發(fā)生則快速啟動(dòng)工作程序，做到應(yīng)對(duì)突發(fā)污染高效、判斷準(zhǔn)確、跟蹤及時(shí)。
另外，必須調(diào)整實(shí)驗(yàn)室能力結(jié)構(gòu)，補(bǔ)充應(yīng)急檢測(cè)儀器。一方面，發(fā)展質(zhì)譜等有機(jī)物、重金屬污染的快速定性技術(shù)，另一方面，發(fā)展生物毒性監(jiān)測(cè)技術(shù)、分子基因探測(cè)技術(shù)、ELISA等微生物快速鑒別技術(shù)，以便迅速確定污染物范圍和種類(lèi)。
3.加快在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)
針對(duì)水源和供水水質(zhì)污染的應(yīng)急監(jiān)測(cè)要求，水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能連續(xù)、及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)目標(biāo)水域的水質(zhì)變化，是突發(fā)性水質(zhì)污染的有效監(jiān)測(cè)手段。
對(duì)我縣水源重點(diǎn)部位實(shí)行24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控是非常重要的，可以先選擇五一水庫(kù)取水口為試點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，獲得背景參數(shù)，建立運(yùn)行規(guī)程。其后，采取分批、分期的建設(shè)形式，推廣應(yīng)用于我縣其他水源和取水口，設(shè)立覆蓋全縣的水源水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)首先選擇體現(xiàn)水質(zhì)污染的特征參數(shù)，例如，應(yīng)用綜合生物毒性在線(xiàn)分析技術(shù)，能直接、迅速地體現(xiàn)水樣對(duì)生物體的綜合毒性；應(yīng)用水生生物預(yù)警系統(tǒng)效果直觀而成本較低，可與水源在線(xiàn)水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)配合預(yù)警水質(zhì)污染。建議首先配備關(guān)鍵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)參數(shù)，并于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器機(jī)柜預(yù)留足夠的擴(kuò)充空間和接口，以便后續(xù)逐步擴(kuò)大監(jiān)測(cè)指標(biāo)范圍。水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工巡檢方式在即時(shí)性、全局性、連續(xù)性等方面的不足，做到對(duì)供水和管網(wǎng)水質(zhì)的24 小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，提供早期報(bào)警信息，對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)變化作出迅速、正確的反應(yīng)。目前我縣的信息化水質(zhì)監(jiān)測(cè)有了一定的發(fā)展，但范圍較小、基礎(chǔ)還比較薄弱，為充分發(fā)揮該系統(tǒng)的作用，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管，完善供水水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)管工作程序。同時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)一步加強(qiáng)和擴(kuò)展，以適應(yīng)城市建設(shè)的發(fā)展和國(guó)家新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4.提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)的機(jī)動(dòng)能力
突發(fā)性水質(zhì)污染檢測(cè)要求水質(zhì)監(jiān)測(cè)部門(mén)具有機(jī)動(dòng)能力，移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)可以根據(jù)污染事故的監(jiān)測(cè)需要，機(jī)動(dòng)靈活地在野外現(xiàn)場(chǎng)完成水質(zhì)采樣、處理和分析、污染物的追查溯源、影響范圍確定等，是應(yīng)急監(jiān)測(cè)的必要手段。配合應(yīng)急反應(yīng)監(jiān)測(cè)的需要，水質(zhì)監(jiān)測(cè)車(chē)要注重車(chē)載應(yīng)急監(jiān)測(cè)儀器的配備，在面對(duì)微生物、重金屬、有機(jī)物等不同的污染類(lèi)型時(shí)，充分發(fā)揮其快速鑒別能力。同時(shí)，利用車(chē)載移動(dòng)信息傳輸系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)反饋中樞指揮部，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急監(jiān)測(cè)的效率最大化。
實(shí)施水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到及掌握主要流域重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況、預(yù)警預(yù)報(bào)重大或流域性水質(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)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)
2.1水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成
在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，中心站通過(guò)衛(wèi)星和電話(huà)撥叼兩種通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能， 托管站也可以通過(guò)電話(huà)撥號(hào)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)所托管子站的實(shí)時(shí)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(mén)可通過(guò)電話(huà)撥號(hào)方式產(chǎn)現(xiàn)對(duì)相關(guān)子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸或能。
每個(gè)子站是一個(gè)獨(dú)立完整的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一般由6個(gè)主要子系統(tǒng)構(gòu)成，包括：采樣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸子系統(tǒng)及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心、監(jiān)測(cè)站房或監(jiān)測(cè)小屋。目前，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的子系統(tǒng)及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心、監(jiān)測(cè)站房或監(jiān)測(cè)小屋。目前，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的子站的構(gòu)成方式大致有三種：
（1）由一臺(tái)或多臺(tái)小型的多參數(shù)水質(zhì)自動(dòng)分析儀（如：YS1公司和HYDROLAB公司的常規(guī)五參數(shù)分析儀）組成的子站（多臺(tái)組合可用于測(cè)量不同水深的水質(zhì)）。其特點(diǎn)是儀器可直接放于水中測(cè)量，系統(tǒng)構(gòu)成靈活方便。
（2）固定式子站：為較傳統(tǒng)的系統(tǒng)組成方式。其特點(diǎn)是監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇范圍寬。
（3）流動(dòng)式子站：一種為固定式子站儀器設(shè)備全部裝于一輛拖車(chē)（監(jiān)測(cè)小屋）上，可根據(jù)需要遷移場(chǎng)所，也可認(rèn)為是半固定式子站。其特點(diǎn)是組成成本較高。
各單元通過(guò)水樣輸送管路系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、壓縮空氣輸送管路系統(tǒng)、純水輸送管路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)系。
一個(gè)可*性很高的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 必須同時(shí)具備4個(gè)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(jì)；（3）嚴(yán)格的施工管理；（4）負(fù)責(zé)的運(yùn)行管理。
2.2水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的技術(shù)關(guān)鍵
2.2.1采水單元
包括水泵、管路、供電及安裝結(jié)構(gòu)部分。在設(shè)計(jì)上必須對(duì)各種氣候、地形、水位變化及水中泥沙等提出相應(yīng)解決措施，能夠自動(dòng)連續(xù)地與整個(gè)系統(tǒng)同步工作，向系統(tǒng)提供可*、有效水樣。
2.2.2配水單元
包括水樣預(yù)處理裝置、自動(dòng)清洗裝置及輔助部分。配水單元直接向自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器供水，具有在線(xiàn)除泥沙和在線(xiàn)過(guò)濾，手動(dòng)和自動(dòng)管道反沖洗和除藻裝置；其水質(zhì)、水壓和水量應(yīng)滿(mǎn)足自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的需要。
2.2.3分析單元
由一系列水質(zhì)自動(dòng)分析和測(cè)量?jī)x器組成， 包括：水溫、PH、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率、濁度、氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、總有機(jī)碳（TOC）、總氮、總磷、硝酸鹽、磷酸鹽、氰化物、氟化物、氯化物、酚類(lèi)、油類(lèi)、金屬離子、水位計(jì)、流量/流量/流向計(jì)及自動(dòng)采樣器等組成。各主要在線(xiàn)自動(dòng)分析儀器的發(fā)展現(xiàn)狀將地第3節(jié)詳述。
2.2.4控制單元
包括：（1）系統(tǒng)控制柜和系統(tǒng)控制軟件；（2）數(shù)據(jù)采集、處理與存儲(chǔ)及其應(yīng)用軟件；（3）有線(xiàn)通訊和衛(wèi)星通訊設(shè)備。
2.2.5子站站房及配套設(shè)施
包括：（1）站房主體；（2）配套設(shè)施
3、在線(xiàn)自動(dòng)分析儀器的發(fā)展
3.1概述
水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器仍在發(fā)展之中，歐、美、日本、澳大利亞等國(guó)均有一些專(zhuān)業(yè)廠商生產(chǎn)。目前，經(jīng)較成熟的常規(guī)項(xiàng)目有：水溫、PH、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率、濁度、氧化還原電位（ORP）、流速和水位等。常用的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：COD、高錳酸鹽指數(shù)、TOC、氨氮、總氮、總磷。其他還有：氟化物、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物、硫酸鹽、磷酸鹽、活性氯、TOD、BOD、UV、油類(lèi)、酚、葉綠素、金屬離子（如六價(jià)鉻）等。
目前的自動(dòng)分析儀一般具有如下功能：自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換，遙控、標(biāo)準(zhǔn)輸出接口和數(shù)字顯示，自動(dòng)清洗（在清洗時(shí)具有數(shù)據(jù)鎖定功能）、狀態(tài)自檢和報(bào)警功能（如：液體泄漏、管路堵塞、超出量程、儀器內(nèi)部溫度過(guò)高、試劑用尺、高/低濃度、斷電等），干運(yùn)轉(zhuǎn)和斷電保護(hù)，來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)，COD、氨氮、TOC、總磷、總氮等儀器具有自動(dòng)標(biāo)定校正功能。
3.2常規(guī)五參數(shù)分析儀
常規(guī)五參數(shù)分析儀經(jīng)常采用流通式多傳感器測(cè)量池結(jié)構(gòu)，無(wú)零點(diǎn)漂移，無(wú)需基線(xiàn)校正，具有一體化生物清洗及壓縮空氣清洗裝置。如：英國(guó)ABB公司生產(chǎn)的EIL7976型多參數(shù)分析儀、法國(guó)Polymetron公司生產(chǎn)的常規(guī)五參數(shù)分析儀、澳大利亞GREENSPAN公司生產(chǎn)的Aqualab型多參數(shù)分析儀（包括常規(guī)五參數(shù)、氨氮、磷酸鹽）。另一種類(lèi)型（“4+1”型）常規(guī)五參數(shù)自動(dòng)分析儀的代表是法國(guó)SERES公司生產(chǎn)的MP2000型多參數(shù)在線(xiàn)不質(zhì)分析儀，其特點(diǎn)是儀器結(jié)構(gòu)緊湊。
常規(guī)五參數(shù)的測(cè)量原理分別為： 水溫為溫度傳感器法（PlatinumRTD）、PH為玻璃或銻電極法、DO為金-銀膜電極法（Galvanic）、電導(dǎo)率為電極法（交流阻抗法）、濁度為光學(xué)法（透射原理或紅外散射原理）。
3.3化學(xué)需氧量（COD）分析儀
COD在線(xiàn)自動(dòng)分析儀的主要技術(shù)原理有六種：（1）重鉻酸鉀消解-光度測(cè)量法；（2）重鉻酸鉀消解-庫(kù)侖滴定法；（3）重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法；（4）UV計(jì)（254nm）；（5）氫氧基及臭氧（混和氧化劑）氧化-電化學(xué)測(cè)量法；（6）臭氧氧化-電化學(xué)測(cè)量法。
從原理上講，方法（3）更接近國(guó)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(cè)定儀器上已經(jīng)采用。方法（5）和方法（6）雖然不屬于國(guó)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(guó)標(biāo)方法進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ?，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(guó)尚未應(yīng)用（未得到行政主客部門(mén)的認(rèn)可），在我國(guó)尚需開(kāi)展相關(guān)的研究。
從分析性能上講，在線(xiàn)COD儀的測(cè)量范圍一般在10（或30）~2000mg/l，因此，目前的在線(xiàn)COD儀僅能滿(mǎn)足污染源在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的需要，難以應(yīng)用于地表水的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。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(zhǎng)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(jì)的在線(xiàn)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(jiǎn)單，并且由于前者的進(jìn)樣及試劑加入系統(tǒng)簡(jiǎn)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(lèi)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(duì)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(kù)侖滴定法）均有鉻、汞的二次污染問(wèn)題，廢液需要特別的處理。而UV計(jì)法和電化學(xué)法（不包括庫(kù)侖滴定法）則不存在此類(lèi)問(wèn)題。
3.4高錳酸鹽指數(shù)分析儀
高錳酸鹽指數(shù)在線(xiàn)自動(dòng)分析儀的主要技術(shù)原理有三種：（1）高錳酸鹽氧化-化學(xué)測(cè)量法；（2）高錳酸鹽氧化-電流/電位滴定法；（3）UV計(jì)法（與在線(xiàn)COD儀類(lèi)似）。
從原理上講，方法（1）和方法（2）并無(wú)本質(zhì)的區(qū)別（只是終點(diǎn)指示方式的差異而已），在歐美和日本等國(guó)是法定方法，與我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)方法也是一致的。將方法（3）用于表征水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)的方法，在日本已得到較廣泛的應(yīng)用，但在我國(guó)尚未推廣應(yīng)用，也未得到行政主客部門(mén)的認(rèn)可。
從分析性能上講，目前的高錳酸鹽指數(shù)在線(xiàn)自動(dòng)分析儀已能夠滿(mǎn)足地表水在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的需要。另外，與彩和化學(xué)方法的儀器相比，采用氧化還原滴定法的儀器的分析周期一般更長(zhǎng)一些（2h），前者一般為15~60min.
從儀器結(jié)構(gòu)上講，兩種儀器的結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜。
3.5總有機(jī)碳（TOC）分析儀
TOC自動(dòng)分析儀在歐美、日本和澳大利亞等國(guó)的應(yīng)用較廣泛，其主要技術(shù)原理有四種：（1）（催化）燃燒氧化-非分散紅外光度法（NDIR法）；（2）UV催化-過(guò)硫酸鹽氧化-NDIR法；（3）UV-過(guò)硫酸鹽氧化-離子選擇電極法（ISE）法；（4）加熱-過(guò)硫酸鹽氧化-NDIR法；（5）UV-TOC分析計(jì)法。
從原理上講，方示（1）更接近國(guó)標(biāo)方法，但方法（2）~方法（4）在歐美等國(guó)也是法定方法。將方法（5）用于表征水質(zhì)TOC，雖然在日本已得到較廣泛的應(yīng)用，但在歐美各國(guó)尚未得到行政主管部門(mén)的認(rèn)可。
從分析性能上講，目前的在線(xiàn)TOC儀完全能夠滿(mǎn)足污染源在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的需要，并且由于其檢測(cè)限較低，應(yīng)用于地表水的自動(dòng)監(jiān)測(cè)也是可行的。另外，在線(xiàn)TOC儀的分析周期一般較短（3~10min）。
從儀器結(jié)構(gòu)上講，除了增加無(wú)機(jī)碳去除單元外，各類(lèi)在線(xiàn)TOC儀的結(jié)構(gòu)一般比在線(xiàn)COD儀簡(jiǎn)單一些。
3.6氨氮和總氮分析儀
氨氮在線(xiàn)自動(dòng)分析儀的技術(shù)原理主要有三種：（1）氨氣敏電極電位法（PH電極法）；（2）分光光度法；（3）傅立葉變換光譜法。在線(xiàn)氨氮儀等需要連續(xù)和間斷測(cè)量方式，在經(jīng)過(guò)在線(xiàn)過(guò)濾裝置后，水樣測(cè)定值相對(duì)偏差較大。
總氮在線(xiàn)自動(dòng)分儀的主要技術(shù)原理有兩種：（1）過(guò)硫酸鹽消解-光度法；（2）密閉燃燒氧化-化學(xué)發(fā)光分析法。
3.7磷酸鹽和總磷分析儀
（反應(yīng)性）磷酸鹽自動(dòng)分析儀主要的技術(shù)原理為光度法?？偭自诰€(xiàn)自動(dòng)分析儀的主要技術(shù)原理有：（1）過(guò)硫酸鹽消解-光度法；（2）紫外線(xiàn)照射-鉬催化加熱消解，F(xiàn)LA-光度法。
從原理上講，過(guò)硫酸鹽消解-光度法是在線(xiàn)總氮和總磷儀的主選方法，也是各國(guó)的法定方法?；诿荛]燃燒氧化-化學(xué)發(fā)光分析法的在線(xiàn)總氮儀以及基于紫外線(xiàn)照射-鉬催化加熱消解，F(xiàn)IA-光度法的在線(xiàn)總磷儀主要局限于日本。前者是日本工業(yè)規(guī)格協(xié)會(huì)（JIS）認(rèn)可的方法之一。
從分析性能上講，目前的在線(xiàn)總氮、總磷儀已能滿(mǎn)足污染源和地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)的需要，但靈敏度尚難以滿(mǎn)足評(píng)價(jià)一類(lèi)、二類(lèi)地表水（標(biāo)準(zhǔn)值分別為0.04mg/l和0.02mg/l）水質(zhì)的需要。另外，采用化學(xué)發(fā)光法、FIA-光度法的儀器的分析周期一般更短一些（10~30min），前者一般為30~60min.
從儀器結(jié)構(gòu)上講，采用化不發(fā)光法或FIA-光度法的在線(xiàn)總氮、總磷儀的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單一些。
3.8其他在線(xiàn)分析儀器
TOD自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為燃燒氧化-電極法。
油類(lèi)自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為熒光光度法。
酚類(lèi)自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為比色法。
UV自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理為比色法（254nm）。具有簡(jiǎn)單、快捷、價(jià)格低的特點(diǎn)。不適于地表水的自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，國(guó)外一般是用于污染源的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并經(jīng)常經(jīng)換算表示成COD、TOC值。應(yīng)用的前提條件是水質(zhì)較穩(wěn)定，在UV吸收信號(hào)與COD或TOC值之間有較確定的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系。
關(guān)鍵詞：地表水；STM32單片機(jī)；水質(zhì)傳感器；智能監(jiān)測(cè)
中圖分類(lèi)號(hào)：S273.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）16-4283-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.054
中國(guó)是人均淡水資源貧國(guó)，水資源可用量、人均和單位面積的水資源數(shù)量極為有限[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工廠廢棄物直接排放到河流中，導(dǎo)致水質(zhì)污染日益嚴(yán)重，因此保護(hù)水環(huán)境迫在眉睫，浙江省政府為確保水質(zhì)安全推出“五水共治”的政策[2]，該政策主要為了治理自來(lái)水、江水、河水等的污染問(wèn)題。而水質(zhì)監(jiān)測(cè)就是對(duì)水環(huán)境中的污染物及污染因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其目的是評(píng)價(jià)污染物產(chǎn)生的原因及污染途徑為防治污染提供技術(shù)支持[3]。因此監(jiān)測(cè)水質(zhì)的必要性不言而喻，依靠水質(zhì)監(jiān)測(cè)手段可以確定水環(huán)境控制目標(biāo)及改善水環(huán)境質(zhì)量狀況的效果[4]。
目前，水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法主要有兩種方式：人工采集[5]和水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。人工方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，難以全面準(zhǔn)確反映水質(zhì)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)周期長(zhǎng)投資成本高，覆蓋水域有限，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)范圍小，不能同時(shí)對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[6]。若出現(xiàn)極端突況，水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，如工業(yè)廢水傾倒，甚至受到二次污染，則傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)反映水質(zhì)動(dòng)態(tài)情況。因此，本研究設(shè)計(jì)了表水水質(zhì)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
1 總體方案設(shè)計(jì)
根據(jù)國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[7]，包括溫度、pH、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總磷（以P計(jì)）等項(xiàng)目。主要對(duì)地表水物理特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定將溫度、酸堿度、溶解氧、濁度和電導(dǎo)率5個(gè)參數(shù)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)5個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，在LCD顯示屏上實(shí)時(shí)顯示采集的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPRS通訊模塊上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
根據(jù)上述功能要求，系統(tǒng)主要由單片機(jī)主控模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊和通訊模塊組成，系統(tǒng)框架如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由主控模塊、傳感器檢測(cè)模塊、存儲(chǔ)模塊和顯示模塊以及其他模塊組成。水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器模塊采集水質(zhì)參數(shù)，由主控模塊處理采集到的水質(zhì)參數(shù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊中，并且把結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在LCD顯示屏上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)。
2.1 最小系統(tǒng)
最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部分組成[8]，其中單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)控制中心。該系統(tǒng)采用STM32系列閃存微控制器作為主控模塊，該模塊采用ARM公司最新的Cortex-M3內(nèi)核架構(gòu)，具有高性能、低功耗、性?xún)r(jià)比高的特性[9]，最小系統(tǒng)電路如圖2所示。
2.2 數(shù)據(jù)采樣模塊
數(shù)據(jù)采樣模塊是水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要部分[10]，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)需實(shí)時(shí)采集pH、溫度、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率5個(gè)參數(shù)。系統(tǒng)采用的水質(zhì)傳感器型號(hào)分別為ZA-TU-A101型濁度傳感器、ZA-CDT-A101-485型電導(dǎo)率傳感器、ZA-DO-A101-485溶解氧傳感器的型號(hào)是、ZA-PH-A101-485型酸堿度傳感器。
除濁度傳感器采用12位的A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)進(jìn)行通訊外，其余傳感器均采用MODBUS協(xié)議，通過(guò)RS485接口與單片機(jī)進(jìn)行通訊。傳感器接口電路見(jiàn)圖3～圖7。
2.3 存儲(chǔ)模塊
存儲(chǔ)模塊是采集器的關(guān)鍵模塊，要求存儲(chǔ)可靠，寫(xiě)入速度快、容量大，實(shí)現(xiàn)本地備份防止數(shù)據(jù)無(wú)故丟失[11]。系統(tǒng)采用SD卡（Secure digital memory card）作為存儲(chǔ)模塊[12]。每小時(shí)發(fā)送N組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)有5個(gè)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)大小為8 bit，則一天發(fā)送的數(shù)據(jù)為N×24×5×8 bit。當(dāng)N=3時(shí)，采用128 Mb的SD卡，那么SD卡約能存儲(chǔ)一年的數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的可調(diào)行。
SD卡與單片機(jī)通訊模式可分為SD卡模式與SPI模式[13]，系統(tǒng)采用SD卡模式，該模式需要4條數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，各個(gè)引腳功能如表1所示，存儲(chǔ)模塊的硬件電路如圖8所示。
2.4 液晶顯示模塊
LCD液晶顯示模塊主要是為了實(shí)時(shí)顯示水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)、采集時(shí)間、采集點(diǎn)，系統(tǒng)采用ILI9341型號(hào)液晶屏[14]。為了提高顯示圖片速度和圖像質(zhì)量，該系統(tǒng)采用16 bit并行接口與單片機(jī)通訊，接口電路如圖9所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
STM32軟件的開(kāi)發(fā)基于IAR embedded workbench開(kāi)發(fā)平臺(tái)[15]，整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)、調(diào)試和仿真都在Window7操作系統(tǒng)下完成。
3.2 系統(tǒng)主程序流程
系統(tǒng)工作時(shí)首先要進(jìn)行初始化，需要初始化的模塊包括USART、GPGS、DS1302、KEY、GPIO、LCD等。系該統(tǒng)主要包括3個(gè)模塊，分別為MODBUS協(xié)議模塊、按鍵模塊、GPRS模塊，系統(tǒng)主程序流程圖如圖10所示。
3.3 系統(tǒng)主要模塊
按鍵模塊，按下鍵同時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)，根據(jù)按鍵功能不同操作進(jìn)入數(shù)據(jù)界面。模塊中包含以下功能鍵：選擇、確認(rèn)、加和減。開(kāi)始進(jìn)入IP地址調(diào)試，通過(guò)選擇、確認(rèn)、加和減的功能鍵調(diào)試，然后對(duì)時(shí)間點(diǎn)及測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)。
MODBUS協(xié)議模塊，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485將數(shù)據(jù)發(fā)送給傳感器，然后置于接收狀態(tài)，傳感器接到主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)返回給主機(jī)，最后將數(shù)據(jù)傳到液晶的數(shù)據(jù)口并顯示。
GPRS模塊經(jīng)過(guò)IP和端口數(shù)據(jù)讀取后，進(jìn)行串口初始化，發(fā)送，等待接受。GPRS模塊首先配置APN進(jìn)入TCP功能，打開(kāi)一條TCP連接，每隔1 h發(fā)1次，每次發(fā)3組數(shù)據(jù)到TCP終端，直至1 h后關(guān)閉GPRS。
3.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心模塊
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的地址為http：//60.190.216.49：8002。
4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備及過(guò)程
系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試地點(diǎn)分別選取浙江農(nóng)林大學(xué)東湖、臨安苕溪河、臨安東湖水庫(kù)。時(shí)間分別于2015年1月27-29日、1月30日、2月2日對(duì)3個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)實(shí)物如圖11所示。
上電開(kāi)機(jī)并完成設(shè)備初始化后，設(shè)備每隔1 min定時(shí)采集傳感器數(shù)據(jù)并通過(guò)LCD液晶屏實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包封裝后通過(guò)GPRS模塊上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心。為了系統(tǒng)備份的需要，采集的數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)于本地SD卡中。根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心獲得的數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行分析處理后可得表2。
4.2 數(shù)據(jù)分析與討論
本試驗(yàn)主要對(duì)水質(zhì)的濁度、酸堿度、溫度、溶解氧、電導(dǎo)率5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值以及地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)可知[16]。由表3可知，浙江農(nóng)林大學(xué)東湖水質(zhì)符合Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，臨安東湖村水庫(kù)和臨安苕溪河水質(zhì)符合Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，根據(jù)臨安苕溪河濁度大于東湖水庫(kù)的濁度。結(jié)果表明，浙江農(nóng)林大學(xué)東湖的水質(zhì)優(yōu)于東湖村水庫(kù)、臨安苕溪河。
5 結(jié)語(yǔ)
本研究開(kāi)發(fā)了一種能檢測(cè)水質(zhì)溫度、酸堿度、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率5個(gè)水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能在液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心。通過(guò)對(duì)浙江農(nóng)林大學(xué)東湖、臨安東湖村水庫(kù)、臨安苕溪河3個(gè)地點(diǎn)的河流水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，處理水質(zhì)數(shù)據(jù)，表明浙江農(nóng)林大學(xué)東湖的水質(zhì)優(yōu)于東湖村水庫(kù)、臨安苕溪河。該系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定，具有低功耗、低成本、配置靈活、應(yīng)用范圍廣、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)。
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【關(guān)鍵詞】水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)；問(wèn)題
引言
通過(guò)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)控制的相關(guān)技術(shù)，建設(shè)一套綜合性的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要核心是水質(zhì)自動(dòng)分析儀器。隨著我國(guó)不斷出臺(tái)相關(guān)環(huán)境管理政策以及眾多要求，對(duì)于水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)就顯得越來(lái)越重要，及時(shí)建設(shè)地表水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為了目前必須實(shí)施的一項(xiàng)重大項(xiàng)目。但是由于我們?cè)谶@方面仍然處于剛起步階段，所以建設(shè)過(guò)程中有眾多問(wèn)題都需要研究分析，最后給出相應(yīng)的解決方案。
1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成
一般來(lái)說(shuō)，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（on-line Water Quality Monitoring System）主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：分析測(cè)量單元、采水單元、預(yù)處理單元、輔助單元、數(shù)據(jù)采集和傳輸單元、過(guò)程邏輯控制（PLC）單元、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心等，并且各個(gè)單元之間相互聯(lián)系，實(shí)時(shí)通信，它們之間主要依靠水樣輸送系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、純水輸送系統(tǒng)、壓縮空氣出送系統(tǒng)等一系列處理系統(tǒng)進(jìn)行相互聯(lián)系通信。該系統(tǒng)是一套以在線(xiàn)自動(dòng)分析儀器為核心，運(yùn)用自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代傳感器技術(shù)以及相關(guān)的通訊網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)用分析軟件所組成的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)集采樣、預(yù)處理過(guò)濾、數(shù)據(jù)采集、儀器分析及存儲(chǔ)的綜合功能于一體，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)的在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，并具系統(tǒng)具備擴(kuò)展工程，可根據(jù)需要增加檢測(cè)項(xiàng)目和軟件升級(jí)。（期系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，虛線(xiàn)部分為自動(dòng)站組成部分）
2 水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)
（1）系統(tǒng)高度集成，儀器、管道-體化，機(jī)電、防腐蝕，防堵塞，防雷電，抗電磁干擾。
（2）系統(tǒng)采用開(kāi)放式屏架結(jié)構(gòu)，操作方便，自由組合，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍廣，組網(wǎng)靈活。
（3）該系統(tǒng)具有檢測(cè)項(xiàng)目超標(biāo)和一起狀態(tài)信號(hào)顯示、報(bào)警工程；并運(yùn)用通訊和分析軟件采集統(tǒng)計(jì)和處理在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，可生成年、季、月、周、日的平均數(shù)據(jù)以及各種監(jiān)測(cè)、圖表（棒狀圖、對(duì)比圖、曲線(xiàn)圖多軌跡圖等）。
（4）系統(tǒng)可以自動(dòng)運(yùn)行、停電保護(hù)、維護(hù)檢測(cè)狀態(tài)測(cè)試、來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)功能，便于維修和應(yīng)急故障處理等功能。
3 在地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中應(yīng)注意的若干問(wèn)題
3.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
我們?cè)诮ㄔO(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程中，首先要考察研究所有可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，即就是要在建設(shè)初期進(jìn)行相關(guān)調(diào)研，分析來(lái)自檢測(cè)儀器以外都存在那些干擾因素，并且通過(guò)對(duì)這些干擾的研究做出相應(yīng)的排除干擾的方案。例如：檢測(cè)過(guò)程中水體的流動(dòng)快慢對(duì)溶解氧帶來(lái)的干擾；礦物質(zhì)以及長(zhǎng)菌污染對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的干擾；水體中酸堿度受到水體中氯離子的干擾等等。
3.2 系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中要充分考慮水體的特性和功能
在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，我們有很多的外部因素需要考慮。比如：假如我們要將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)在河流旁邊，我們就必須考慮到以下幾個(gè)方面：第一，要考慮到河水的流量；第二，要考慮到河流的深度；第三，要考慮到河水水流速度；第四，還要考慮到河流的漲落潮等一系列的人文因素，與此同時(shí)，我們還要考慮到河流的使用功能，比如航運(yùn)等。我們可以依靠河流中的懸浮物以及礦物質(zhì)所含比重，并且參考其他相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，在河流旁邊選擇較為合適的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)，通過(guò)對(duì)這些特殊監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，我們就可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析分析出這一地域在每一時(shí)期的水質(zhì)情況，為相應(yīng)的工作作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考。
3.3 在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中要充分考慮外部環(huán)境因素的影響
在建設(shè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)程中，我們應(yīng)當(dāng)充分考慮外部環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)的影響。首先，我們?cè)诮ㄔO(shè)系統(tǒng)時(shí)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)站的主體結(jié)構(gòu)通常采用的都是以混凝土為主要的原料，處于防護(hù)考慮，應(yīng)該在監(jiān)測(cè)站的周?chē)O(shè)置響應(yīng)范圍的防護(hù)措施，以防止遭到人為的破壞；其次，我們還應(yīng)該考慮到自然因素可能帶來(lái)的影響。主要需要考慮的包括以下幾點(diǎn)：粉塵以及腐蝕性氣體對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備的腐蝕程度；系統(tǒng)的溫度是否需要借助空調(diào)等制冷設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)；監(jiān)測(cè)站地區(qū)的濕度以及降水量對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響程度。一般的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部配置都會(huì)包含以下系統(tǒng)：照明以及電源控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)以及水樣的排水系統(tǒng)、檢測(cè)取樣以及儀器的系統(tǒng)等。所以，在建設(shè)規(guī)劃過(guò)程中，在站點(diǎn)內(nèi)部要配置足夠大的面積來(lái)放置這些系統(tǒng)，并且可以對(duì)這些系統(tǒng)以及周邊的儀器進(jìn)行人工維護(hù)。在對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地址進(jìn)行選定時(shí)，應(yīng)該綜合考慮交通、通訊以及自然環(huán)境對(duì)其可能的影響。通常情況下，我們會(huì)選擇污染源較為集中的上游或者下游作為監(jiān)測(cè)站選址；在選址時(shí)盡可能不要破壞其周?chē)淖匀画h(huán)境，并且要便于管理；還有就是應(yīng)該使進(jìn)水口與監(jiān)測(cè)站之間的距離越短越好。
3.4 系統(tǒng)取樣和過(guò)濾時(shí)要注意的問(wèn)題
在這一自動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，其取樣過(guò)程與過(guò)濾過(guò)程有許多問(wèn)題需要注意。在取樣時(shí)，我們要充分考慮該系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間取樣的狀態(tài)下，有可能管道會(huì)因?yàn)槟嗌?、長(zhǎng)菌等長(zhǎng)時(shí)間堆積造成堵塞，這樣不但會(huì)造成取樣不暢，更重要的是會(huì)污染水樣。所以，我們應(yīng)該在以下幾方面加強(qiáng)注意：第一，關(guān)于水樣采集系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，水樣采集系統(tǒng)常采用雙泵取樣系統(tǒng)或者是雙過(guò)濾系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，人們通常還會(huì)應(yīng)用流量傳感器判斷管道是否堵塞或者判斷采樣泵是否發(fā)生故障，還可以通過(guò)采用管道自動(dòng)清洗系統(tǒng)以及自動(dòng)殺菌系統(tǒng)自動(dòng)清洗污染物以及細(xì)菌的有機(jī)物，從而消除這些物質(zhì)對(duì)水樣的污染；第二，通常影響進(jìn)水的因素包含以下幾點(diǎn)：
（1）當(dāng)河流處于豐水期或者枯水期兩個(gè)不同的時(shí)期時(shí)，造成的水位變化會(huì)嚴(yán)重影響進(jìn)水取樣口的深度造成嚴(yán)重影響；
（2）由于河流中的不同水質(zhì)，即正常水質(zhì)或者異常誰(shuí)知也會(huì)嚴(yán)重影響取樣；
（3）無(wú)法預(yù)期的暴雨也會(huì)嚴(yán)重影響進(jìn)水口；
（4）假如進(jìn)水口一旦堵塞，就會(huì)嚴(yán)重影響取樣。因此，這些問(wèn)題在系統(tǒng)取樣以及過(guò)濾時(shí)要非常重視。
3.5 水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的管理、維護(hù)以及保養(yǎng)工作
建設(shè)這樣一個(gè)監(jiān)測(cè)站其投資是非常高的，所以我們應(yīng)該配置相關(guān)的管理人員對(duì)其時(shí)刻進(jìn)行看護(hù)以及維修，并且應(yīng)該對(duì)這些管理人員進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)培訓(xùn)，保證其有能力勝任管理工作。通常來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)設(shè)備的保養(yǎng)工作主要涉及以下幾個(gè)方面：定期清洗和校正相關(guān)設(shè)備；及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷異常情況以及排除故障。
4 總結(jié)
隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，這些年來(lái)，已經(jīng)建設(shè)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)為相關(guān)部門(mén)提高了很多重要的數(shù)據(jù)，為國(guó)家的相關(guān)決策提供依據(jù)，所以我們必須將建設(shè)一個(gè)高效益的系統(tǒng)作為工作的重中之重，這次過(guò)程中我們也必須考慮到上述的相關(guān)問(wèn)題。
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關(guān)鍵詞： 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；水產(chǎn)養(yǎng)殖；水質(zhì)監(jiān)測(cè)；ZigBee
中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）05-0263-03
Monitoring of Water Quality in Aquaculture Based Wireless Sensor Networks
ZHANG Lin-jiang，LIU Zhi-long，TANG Guo-pan
（Henan University of Animal Husbandry and Economy， Zhengzhou 450011，China）
Abstract：Water quality of aquaculture enterprises related to aquatic animals living environment， directly affect the economic efficiency of enterprises. Through wireless sensor networks， real-time monitoring of water quality in aquaculture. Sensor detection points each pond obtain pond water temperature， dissolved oxygen value， pH and other parameters； wireless sensor network each node sensor data collected by the route summary， through GPRS module remote in time to the monitoring center； water quality index system based on the data， thus develop appropriate water quality regulation measures or automatically start the appropriate equipment to regulate water quality， to achieve water quality monitoring homes pond.
Key words： Wireless sensor networks； aquaculture； water quality monitoring； ZigBee
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)多以追求產(chǎn)量、短期經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，保護(hù)養(yǎng)殖水質(zhì)意識(shí)淡薄，養(yǎng)殖病害逐年加重，時(shí)有藥物濫用現(xiàn)象發(fā)生，養(yǎng)殖水域環(huán)境遭到不同程度的破壞，水產(chǎn)品質(zhì)量安全得不到有效保障，解決水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)狀況已經(jīng)成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要研究方向。水質(zhì)良好程度對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖（魚(yú)、蝦、螃蟹等）具有十分重要的作用。從水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的角度出發(fā)，及時(shí)掌握水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)變化，有效規(guī)避養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，提高養(yǎng)殖產(chǎn)量，建立成本合理、反饋實(shí)時(shí)性高的水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)才能有效保障養(yǎng)殖安全。
1 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀分析
目前，國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)大多還是通過(guò)人工取樣、化學(xué)分析的檢測(cè)方式進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，耗時(shí)費(fèi)力、實(shí)效性差，一些水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)還需要有專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作。由于市場(chǎng)上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器價(jià)格昂貴，各水產(chǎn)養(yǎng)殖公司、水產(chǎn)研究機(jī)構(gòu)和水產(chǎn)院校除極少數(shù)配備了以外，一般單位不會(huì)采用這種監(jiān)測(cè)儀器。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的信息化技術(shù)的發(fā)展，水產(chǎn)行業(yè)將發(fā)生經(jīng)營(yíng)手段的轉(zhuǎn)變，逐步選擇先進(jìn)的、成本低廉的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)于養(yǎng)殖作業(yè)流程。
2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)
本研究基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)ZigBee、GPRS、視頻監(jiān)控等信息化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)企業(yè)遠(yuǎn)程水質(zhì)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)，順應(yīng)信息化時(shí)代的要求。
2.1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包含有節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和軟件。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，測(cè)量節(jié)點(diǎn)與傳感器連接，路由器就是一種測(cè)量節(jié)點(diǎn)，它能延長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，并能增加可靠性。數(shù)目巨大的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)隨機(jī)或固定布撒的方式，布置在給定的監(jiān)測(cè)區(qū)域，每個(gè)節(jié)點(diǎn)收集監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域的信息，采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)多跳的方式傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為匯聚節(jié)點(diǎn)（sink節(jié)點(diǎn)）。匯聚節(jié)點(diǎn)將收集到的數(shù)據(jù)直接或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星上報(bào)給管理者。使用軟件平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。
2.2 ZigBee
本研究所采用的ZigBee技術(shù)是一種成本、功耗和速率都較低的雙向無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)。主要用于短距離、低功耗、傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可工作在2.14GHz、868MHz和915MHz3個(gè)頻段上，它的傳輸距離在10m至75m的范圍內(nèi)。具有ZigBee功能的設(shè)備能非常容易的在一個(gè)小范圍內(nèi)組成臨時(shí)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，方便地建立一種標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)連接，取代有線(xiàn)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.3 傳感器
傳感器能按一定規(guī)律能將感受到被測(cè)量的信息轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，輸出其他所需形式的信息，滿(mǎn)足信息的傳輸處理和存儲(chǔ)等要求。傳感器的智能化讓物體有了人類(lèi)一樣的觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)等感應(yīng)器官。使用環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器采集池水溫度、PH值、溶氧值、亞硝酸鹽、氨氮、硫化氫、CO2濃度等衡量池塘水質(zhì)好壞的環(huán)境信息，監(jiān)控養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境，確保養(yǎng)殖安全。
2.4 GPRS
GPRS（General Packet Radio Service），是一項(xiàng)基于GSM系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)處理的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)，以"分組"的形式傳送資料到使用者，提供端到端與廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。本研究通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
2.5 B/S和移動(dòng)終端
B/S（瀏覽器/服務(wù)器）的客戶(hù)端用戶(hù)界面是瀏覽器，服務(wù)器端由WEB和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的系統(tǒng)架構(gòu)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)模式， 簡(jiǎn)化了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的流程，管理者可以隨時(shí)隨地在系統(tǒng)平臺(tái)監(jiān)測(cè)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境信息，使用和維護(hù)非常方便快捷。
2.6 視頻監(jiān)控
在水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境全過(guò)程視頻監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于極端天氣引起的養(yǎng)殖場(chǎng)水質(zhì)快速變化和水產(chǎn)動(dòng)物異常反應(yīng)問(wèn)題，并采取相應(yīng)措施，在節(jié)約人力成本、提升安全管理水平方面起到明顯作用。項(xiàng)目采納了深圳福斯康姆智能科技有限公司的視頻監(jiān)控方案，在養(yǎng)殖場(chǎng)安裝無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視像頭，通過(guò)WIFI連接互聯(lián)網(wǎng)，基于百度云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖場(chǎng)的視頻管理監(jiān)控。同時(shí)，視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了手機(jī)APP的在線(xiàn)瀏覽，管理者可以通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)各種場(chǎng)景的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。
3 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
基于ZigBee技術(shù)，設(shè)計(jì)以由CC2530微處理器芯片和CC2591射頻前端組建的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件電路，構(gòu)建由協(xié)調(diào)器、路由器、傳感器節(jié)點(diǎn)等組成的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。以無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)為主要研究對(duì)象，根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)可對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息進(jìn)行采集，然后將采集到的信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再通過(guò)串口將數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式發(fā)往數(shù)據(jù)管理中心，數(shù)據(jù)中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的決策和管理，從而實(shí)現(xiàn)了科學(xué)的水產(chǎn)養(yǎng)殖。基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集匯聚節(jié)點(diǎn)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸、智能控制系統(tǒng)（PC機(jī)或手機(jī)智能控制）四部分組成，如圖2所示。
3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)
考慮到亞硝酸鹽傳感器、氨氮傳感器、硫化氫傳感器價(jià)格比較貴，實(shí)驗(yàn)池塘監(jiān)測(cè)代價(jià)可能太高，目前設(shè)計(jì)為三路傳感器，分別為水溫傳感器、PH 值傳感器、溶解氧傳感器，智能控制平臺(tái)預(yù)留檢測(cè)模塊，方便以后擴(kuò)充檢測(cè)功能。傳感器環(huán)境節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)水質(zhì)環(huán)境信息的采集、處理和發(fā)送。
3.2 數(shù)據(jù)采集匯聚節(jié)點(diǎn)
匯聚節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)部分主要包括CC2530微處理器芯片和CC2591射頻前端，遵循RS232串口通信協(xié)議進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)傳輸，依據(jù)ZigBee協(xié)議進(jìn)采集各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。該模塊放在一防護(hù)等級(jí)為 IP65 的防水盒中（可防止淋雨），主要實(shí)現(xiàn)對(duì)多路傳感器節(jié)點(diǎn)信號(hào)的路由、采集、放大、曲線(xiàn)校準(zhǔn)、串口發(fā)送、告警等功能。數(shù)據(jù)通過(guò) RS232 串口發(fā)送給GPRS數(shù)傳設(shè)備。
3.3 GPRS數(shù)據(jù)傳輸
采用GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)雙向透明傳輸?shù)脑O(shè)備，無(wú)需搭建有線(xiàn)網(wǎng)，建設(shè)和維護(hù)成本低。在 GPRS 傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)按客戶(hù)數(shù)據(jù)幀傳輸，避免一幀用戶(hù)數(shù)據(jù)被多次打包發(fā)送，從而導(dǎo)致流量增大的情況；采用動(dòng)態(tài)域名解析方式，節(jié)省服務(wù)器端固定IP 的使用費(fèi)；自帶設(shè)備與 SIM 卡綁定功能，防止 SIM 卡被盜用替換；數(shù)據(jù)按幀發(fā)送，采用完備的防掉線(xiàn)機(jī)制，節(jié)省流量，保證數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線(xiàn)。
3.4 智能控制系統(tǒng)
傳感器采集存儲(chǔ)的養(yǎng)殖水環(huán)境的水溫、PH值、溶氧度（DO）等多個(gè)水質(zhì)參數(shù)，可通過(guò)GPRS向數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心發(fā)送采集的數(shù)據(jù)，并通過(guò)手機(jī)短信的方式向集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖管理者發(fā)送水質(zhì)DO預(yù)警信息。管理者除了可通過(guò)計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)查看和控制，按照設(shè)定的時(shí)間采集水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在曲線(xiàn)圖上，根據(jù)實(shí)際水質(zhì)狀況，系統(tǒng)自動(dòng)或手動(dòng)打開(kāi)增氧機(jī)、噴灑水質(zhì)調(diào)理劑等方式改善水質(zhì)。
4 基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)
1）預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)?；跓o(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、數(shù)值輸出快而精確，實(shí)時(shí)的監(jiān)控并快速采取相應(yīng)措施，預(yù)防極端氣候造成水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)引起的病害，規(guī)避水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。
2）安裝和擴(kuò)展方便。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)免布線(xiàn)、維護(hù)方便、擴(kuò)展性好，ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立于具體的應(yīng)用環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的修改就可很容易擴(kuò)展到其他應(yīng)用領(lǐng)域。
3）不間斷監(jiān)測(cè)。可實(shí)時(shí)24小時(shí)連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的水溫、溶氧、氨氮、PH值等各項(xiàng)參數(shù)情況，實(shí)時(shí)顯示和記錄存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)信息。
4）監(jiān)控方便。不管在辦公室還是在家中，通過(guò)任何一臺(tái)接入互聯(lián)網(wǎng)的電腦或智能手機(jī)都可以訪(fǎng)問(wèn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在線(xiàn)查看監(jiān)控點(diǎn)位的水質(zhì)變化情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
5）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能繪制柱狀圖和餅圖，可隨時(shí)打印每時(shí)刻的水溫、溶氧，氨氮、PH值等數(shù)據(jù)及運(yùn)行報(bào)告。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化應(yīng)用的迅速發(fā)展，水產(chǎn)集約化養(yǎng)殖采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已逐漸成為養(yǎng)殖業(yè)的關(guān)注的熱點(diǎn)。研究設(shè)計(jì)基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖各種水質(zhì)環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且為進(jìn)一步降低養(yǎng)殖成本，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高養(yǎng)殖收益，實(shí)現(xiàn)科學(xué)養(yǎng)殖提供一種可行的信息化技術(shù)手段。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展
前言：
現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展以及城市建設(shè)工作的推進(jìn)等人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極大的影響，造成了現(xiàn)代全球生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化的現(xiàn)狀。作為影響人類(lèi)生存環(huán)境與生活質(zhì)量的重要因素，生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作已經(jīng)成為世界各國(guó)密切關(guān)注的重點(diǎn)。在我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)展活動(dòng)中，生態(tài)環(huán)境也同樣發(fā)生了發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展中的生態(tài)環(huán)境破壞問(wèn)題。
1.我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)歷史概述
我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展起步于上世紀(jì)七十年代。與發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)工作一樣經(jīng)歷了以典型污染事故調(diào)查為主、以污染源監(jiān)督性監(jiān)測(cè)為主以及以環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)為主的三個(gè)階段。在“六五”和“七五”期間，我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)站的建設(shè)有了跨越式的發(fā)展。至“八五”我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作日趨成熟。借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況制定了檢測(cè)工作的基本方針。我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)在這一過(guò)程中也得到快速發(fā)展。由傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、自動(dòng)化檢測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)三方面組成主要技術(shù)。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)需求將GPS遙感技術(shù)等應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2.環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
2.1實(shí)驗(yàn)室分析檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀分析
在我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，室外采樣、實(shí)驗(yàn)室分析是較為常用監(jiān)測(cè)方法。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)的應(yīng)用需求。實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)也從傳統(tǒng)的手工檢測(cè)方式向著全自動(dòng)檢測(cè)方向發(fā)展。利用氣象色譜、液相色譜、紅外光譜等自動(dòng)化儀器對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)采集樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，得出檢測(cè)結(jié)果后有專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)人員對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。在目前環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的今天，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)藥殘留、高精度水源、空氣質(zhì)量分析等領(lǐng)域。利用實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)以及專(zhuān)業(yè)人員的操作實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高精度需求。
2.2自動(dòng)化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析
針對(duì)現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)需求，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將成熟技術(shù)和產(chǎn)品運(yùn)用到大氣、地面水、企業(yè)“三廢”檢測(cè)以及城市綜合污水監(jiān)測(cè)等方面。我國(guó)目前也針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化需求開(kāi)發(fā)了一系列產(chǎn)品。主要針對(duì)城市廢氣監(jiān)測(cè)、工業(yè)園區(qū)污水監(jiān)測(cè)等作為重點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。但是在檢測(cè)項(xiàng)目上存在很多的不足，而且自動(dòng)化程度與降低故障率等方面仍有很多工作要做。目前，我國(guó)有限的幾個(gè)直轄市及省會(huì)城市建立了城市污水與空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。設(shè)備來(lái)源主要依靠于進(jìn)口。從使用效果來(lái)看，空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，但是水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行故障率居高不下。其一方面與管理工作及資金投入因素有關(guān)，另一方面也與我國(guó)污水治理程度以及地面水實(shí)態(tài)有著很大的關(guān)系。針對(duì)這樣的情況，在我國(guó)污水與空氣自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)引進(jìn)與運(yùn)行管理中，應(yīng)科學(xué)的進(jìn)行實(shí)地調(diào)研工作，以此避免盲目引進(jìn)造成的資金浪費(fèi)。對(duì)于現(xiàn)代自來(lái)水監(jiān)測(cè)需求，城市環(huán)境檢測(cè)部門(mén)可以采用國(guó)產(chǎn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。針對(duì)自來(lái)水水質(zhì)較好、監(jiān)測(cè)難度相對(duì)較低、公民關(guān)注度高的現(xiàn)狀優(yōu)先考慮自來(lái)水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用。同時(shí)，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)城市自來(lái)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)進(jìn)行公示，為提高城市形象、提高城市公信度奠定基礎(chǔ)。
為了促進(jìn)我國(guó)自動(dòng)化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加快對(duì)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)注。借鑒國(guó)外先進(jìn)講演促進(jìn)我國(guó)自動(dòng)化環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，為推廣這一技術(shù)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以降低故障率、提高自動(dòng)化程度、增加監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為主要發(fā)展方向，促進(jìn)我國(guó)環(huán)保工作的開(kāi)展。
2.3現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析
現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中主要應(yīng)用與突發(fā)性環(huán)境污染事故的檢測(cè)與研究。通過(guò)對(duì)突發(fā)性環(huán)境污染事件的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，為應(yīng)急預(yù)案的提出與實(shí)施提供一手資料。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)還應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)等沒(méi)有監(jiān)測(cè)能力的環(huán)保機(jī)構(gòu)。以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供數(shù)據(jù)信息。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)需求，快速檢測(cè)一起設(shè)備多為便攜式設(shè)備，沒(méi)有繁雜的手續(xù)與過(guò)程，通過(guò)人員的快速掌握、設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)目的。目前，現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在上文所述的突發(fā)性環(huán)境抗污染調(diào)查以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的環(huán)保工作中。在我國(guó)多年的環(huán)保工作以及環(huán)境監(jiān)測(cè)開(kāi)展中，現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)一直占有重要地位。針對(duì)近年來(lái)自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)的不斷應(yīng)用，快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用方向以及需求也發(fā)生了變化。快速檢測(cè)技術(shù)正向著高精度、應(yīng)急突發(fā)事件檢測(cè)的方向發(fā)展。針對(duì)這一需求，我國(guó)相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也加快了自身的研發(fā)進(jìn)度。借鑒國(guó)外先進(jìn)儀器設(shè)計(jì)思路、結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情進(jìn)行新型快速自動(dòng)化檢測(cè)儀器的研發(fā)。這為我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的運(yùn)用奠定了良好的基礎(chǔ)，也為我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)與設(shè)備支持。
3.環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向分析
通過(guò)上文的論述以及現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的需求可以看出，目前我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)根據(jù)不同的需求也向著三個(gè)方向發(fā)展。高精度實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、高精度自動(dòng)化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)是環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要方向。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)大范圍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、氣象觀測(cè)系統(tǒng)、局域環(huán)境監(jiān)測(cè)需求，遙感技術(shù)也正在與環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行整合優(yōu)化。通過(guò)遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用是環(huán)境監(jiān)測(cè)工作能夠以更大范圍監(jiān)測(cè)形成預(yù)警體系，為預(yù)防環(huán)境污染以及突發(fā)事件奠定基礎(chǔ)。
4.結(jié)論
綜上所述，我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需要環(huán)境監(jiān)測(cè)工作作為基礎(chǔ)，需要環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)行支持。本文以環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析為我國(guó)環(huán)保工作的開(kāi)展提供更多的分析資料，以對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的需求分析促進(jìn)我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：環(huán)境質(zhì)量；在線(xiàn)監(jiān)控；指揮系統(tǒng)；管理
中圖分類(lèi)號(hào)： X8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）20-122-2
0 引言
環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)是以環(huán)境為對(duì)象，在物理、化學(xué)和生物技術(shù)的支持之下，對(duì)染污物進(jìn)行定性、定量的系統(tǒng)分析，它相較于傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，運(yùn)用了電子信息輔助技術(shù)，可以構(gòu)建環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的支持下，實(shí)時(shí)地傳遞監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)各個(gè)分散監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)施信息采集、分析、處理和共享，形成一套綜合性的環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)，實(shí)施有效的城市環(huán)境監(jiān)測(cè)工作和污染控制。
1 環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)的概念及分類(lèi)
環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)涵蓋了環(huán)境質(zhì)量管理的多種要素，如污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、主要水域水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、城市空氣質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、城市噪音質(zhì)量監(jiān)測(cè)等，在這個(gè)環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)下，可以實(shí)施自動(dòng)采樣，對(duì)污染源實(shí)施有效的監(jiān)督和管理。
環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)可以劃分為以下幾個(gè)類(lèi)別：
①空氣質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)?？諝赓|(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)控管理要由統(tǒng)一的中心站實(shí)施控制，對(duì)分散的子站進(jìn)行自動(dòng)連接，監(jiān)測(cè)空氣污染的因子的濃度與時(shí)間、空間之間的關(guān)系狀況，并且可以實(shí)施對(duì)同一區(qū)域內(nèi)多點(diǎn)的同時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，從而獲取準(zhǔn)確的大氣污染信息。
②水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)。對(duì)于水質(zhì)的污染狀況的監(jiān)控和管理較為困難，由于水環(huán)境中的污染物種類(lèi)較為復(fù)雜，在監(jiān)測(cè)時(shí)需要進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，在采水設(shè)備、水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)儀器和檢測(cè)儀器的應(yīng)用之下，要運(yùn)用電子信息技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳遞和管理。
③煙氣在線(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)。煙氣在線(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)主要以煙塵、二氧化硫、一氧化氮為監(jiān)測(cè)對(duì)象，在線(xiàn)記錄煙氣中污染物的實(shí)時(shí)濃度，系統(tǒng)對(duì)于大氣污染源煙氣的排放量要進(jìn)行自動(dòng)采集、記錄和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣環(huán)境的數(shù)據(jù)傳輸與處理。
④環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)控和調(diào)度指揮中心系統(tǒng)。城市環(huán)境中存有各種污染源，這就需要各類(lèi)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)中心，進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理，要在電子通信技術(shù)之下，對(duì)前端監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，由監(jiān)控中心系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)控和指揮的無(wú)縫對(duì)接。
2 環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)的總體要求及原則
2.1 先進(jìn)性原則
環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)要利用先進(jìn)而成熟的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，采用B/S模式結(jié)構(gòu)的中心軟件，在無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字?jǐn)U頻微波傳輸方式的支持下，運(yùn)用先進(jìn)的信息備份技術(shù)、集中管理技術(shù)、災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)、超短波無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、GPRS/GSM通信技術(shù)等，提升系統(tǒng)的傳輸性能和抗干擾能力。
2.2 通用性原則
環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)要充分考慮其可擴(kuò)充性和可維護(hù)性，用模塊化的構(gòu)造和參數(shù)化的方式，對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行配置、刪減和擴(kuò)充等，從而使系統(tǒng)具有良好的可移植性，并且在參數(shù)的定義和生成方式之下，使系統(tǒng)的功能具有普遍適應(yīng)性，可以支持多種新的應(yīng)用。
2.3 成熟性原則
環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)是基于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸之下的成熟技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于電力、供水、環(huán)保等領(lǐng)域，具有快速的傳輸速率以及安全可靠的性能。
3 環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)建設(shè)
3.1 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)
3.1.1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前端儀表
這主要有廢水排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和廢氣排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中：廢水排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，對(duì)污染源的排放狀態(tài)實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)參數(shù)有：化學(xué)耗氧量、流量、氨氮、pH值、重金屬等。廢氣排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)煙氣中SO2、NOX、CO以及顆粒物的排放濃度，主要選用顆粒物測(cè)定儀設(shè)備，對(duì)廢氣排放濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.1.2 通信系統(tǒng)
在環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)中，電子通信技術(shù)系統(tǒng)主要采用無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)和IP網(wǎng)絡(luò)的方式，可以選擇多種傳輸方式，如GSM/GPRS、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸專(zhuān)網(wǎng)、數(shù)傳電臺(tái)、電話(huà)線(xiàn)等，這些電子通信技術(shù)各有其優(yōu)劣勢(shì)，可以進(jìn)行選擇式的使用。
3.1.3 指揮中心系統(tǒng)
這是環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)的核心和首腦，它對(duì)于污染源數(shù)據(jù)的功能在于分析和指揮全局，其硬件設(shè)備主要有中心數(shù)據(jù)通信機(jī)、數(shù)據(jù)采集工作站、投影設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，對(duì)于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理具有快捷處理和存儲(chǔ)穩(wěn)定的功能。
3.2 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)
3.2.1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中心軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
①數(shù)據(jù)采集傳輸平臺(tái)。它是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的功用在于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和圖像的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并提供控制功能和應(yīng)用程序的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。在這個(gè)平臺(tái)上，主要是采用TCP/IP的方式加以實(shí)現(xiàn)，具體運(yùn)用GPRS和ADSL兩種不同的方式，從而保證系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)、快速地響應(yīng)。
②數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。它是系統(tǒng)平臺(tái)的核心，對(duì)分散的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)原始信息可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)和分析，并生成圖表，用于數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)查詢(xún)，需求者可以通過(guò)WEB瀏覽平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)的應(yīng)用與共享，在提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式接口的條件之下，采用XML的形式，整合各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源，達(dá)到數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、備份和恢復(fù)的使用目標(biāo)。
③應(yīng)用程序平臺(tái)。在這個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)之下，采用統(tǒng)一的用戶(hù)認(rèn)證服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)瀏覽、管理與控制、信息配置管理的功能，在簡(jiǎn)潔而便捷地應(yīng)用程序平臺(tái)界面之下，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和處理。
④WEB瀏覽平臺(tái)。這個(gè)瀏覽平臺(tái)是一種便捷的體現(xiàn)方式，它在授權(quán)的安全認(rèn)證方式之下，實(shí)現(xiàn)瀏覽功能，它集成了業(yè)務(wù)部門(mén)的基本，也添加了排污申報(bào)、排污收費(fèi)、項(xiàng)目審批等模塊，生成了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、匯總圖表等，最終實(shí)現(xiàn)信息資源共享的電子化工作模式。
⑤系統(tǒng)接口平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步傳輸，要轉(zhuǎn)發(fā)約定格式的數(shù)據(jù)，確保其同步、無(wú)誤上傳，由此可知，這個(gè)系統(tǒng)接口平臺(tái)的可擴(kuò)展性和強(qiáng)大的靈敏性特點(diǎn)，在這個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上，可以通過(guò)特定部門(mén)的不同要求，自動(dòng)生成特定格式的文件，并在網(wǎng)頁(yè)方式下實(shí)現(xiàn)傳送和添加功能。
3.2.2 不同子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)
①污染源在線(xiàn)監(jiān)控子系統(tǒng)。在這個(gè)子系統(tǒng)之下，需要建構(gòu)以下幾大模塊，即通信采集模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)報(bào)表模塊、網(wǎng)頁(yè)瀏覽模式、GIS顯示平臺(tái)、視頻監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染數(shù)據(jù)的處理和分析、上報(bào)、數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)等功能。
②空氣質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)控子系統(tǒng)。這是在集成系統(tǒng)之下，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信，構(gòu)建智能化程度較高的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中心，從而提升和優(yōu)化空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)的可持續(xù)發(fā)展能力。
③噪音在線(xiàn)監(jiān)控子系統(tǒng)。這是在國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范之下，對(duì)環(huán)境噪音進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、，對(duì)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和傳輸，最大程度地提高噪音監(jiān)測(cè)的精度、頻度。
總之，環(huán)境質(zhì)量管理在線(xiàn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)可以確保數(shù)據(jù)信息的原始性和可靠性，在科學(xué)先進(jìn)而成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，可以極大程度地減少人為誤差，實(shí)現(xiàn)不間斷的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和傳輸，從而提高管理控制效能。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王金南，秦昌波.環(huán)境質(zhì)量管理新模式：?jiǎn)⒊膛c挑戰(zhàn)[J].中國(guó)環(huán)境管理，2016（01）.
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[3] 楊帆.創(chuàng)新我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理體系的策略初探[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（10）.
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；監(jiān)管系統(tǒng)；水產(chǎn)養(yǎng)殖
中圖分類(lèi)號(hào)：S951.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2013）08-0001-04
物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)化、互聯(lián)化、智能化的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⑿畔⒌墨@取延伸到池塘的每一個(gè)角落，并通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)更廣域的互聯(lián)互通[1]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)中的具體應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在逐步改變傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)親自到池塘邊進(jìn)行觀察、采集、檢測(cè)獲取環(huán)境信息和現(xiàn)場(chǎng)管理的模式。傳統(tǒng)模式不但耗時(shí)長(zhǎng)，還會(huì)造成生產(chǎn)措施的延后，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。本文提出并構(gòu)建了水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中的4個(gè)系統(tǒng)：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象個(gè)體行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、“氣象預(yù)報(bào)式”信息服務(wù)系統(tǒng)。其中，水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的測(cè)控；水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)可以進(jìn)行精細(xì)投喂和水產(chǎn)品的疾病診斷；水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象個(gè)體行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)水產(chǎn)品個(gè)體行為進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控，進(jìn)行動(dòng)物行為診斷；“氣象預(yù)報(bào)式”信息服務(wù)系統(tǒng)可以為水產(chǎn)養(yǎng)殖進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)式的預(yù)測(cè)和采取防范措施。水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)可以有效解決傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖在養(yǎng)殖業(yè)中的不足，實(shí)現(xiàn)降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)、提高水產(chǎn)質(zhì)量和水質(zhì)的目標(biāo)。
1我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)狀與對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求
我國(guó)是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)，同時(shí)又是一個(gè)水產(chǎn)弱國(guó)。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要沿用消耗大量資源和粗放式經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)方式[2]。水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占到了全世界的73%。養(yǎng)殖過(guò)程中不合理投喂和用藥極大地惡化了水質(zhì)環(huán)境，影響水產(chǎn)品質(zhì)量，加劇水產(chǎn)病害的發(fā)生，使得水產(chǎn)品質(zhì)量安全、水環(huán)境污染、養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題非常嚴(yán)重[3]。同時(shí)，缺少水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)范，雖然農(nóng)業(yè)部制定了一批無(wú)公害水產(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)范，但是由于我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的現(xiàn)狀無(wú)法確切地執(zhí)行，導(dǎo)致養(yǎng)殖過(guò)程中無(wú)法按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程實(shí)行喂養(yǎng)、漁藥等[4]。
當(dāng)前在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求突出表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：①水產(chǎn)品養(yǎng)殖場(chǎng)缺乏有效信息監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段，水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制水平低，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)和環(huán)境信息的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、水質(zhì)異常報(bào)警與預(yù)警等是迫切需求；②國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)傳感器應(yīng)用較多，但存在穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確性低、維護(hù)成本較高的問(wèn)題；③水產(chǎn)品病害發(fā)生情況嚴(yán)重，相關(guān)技術(shù)人員缺乏，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品精細(xì)喂養(yǎng)與疾病預(yù)測(cè)、建設(shè)水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)將在一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題；④目前盡管有農(nóng)業(yè)網(wǎng)站、農(nóng)林電視節(jié)目等資源，但沒(méi)有將信息充分整合到一起，養(yǎng)殖戶(hù)也缺乏“天氣預(yù)報(bào)式”的服務(wù)。
2水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)（圖1）
針對(duì)水產(chǎn)品養(yǎng)殖場(chǎng)缺乏有效信息監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段，水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制水平低等問(wèn)題，采用智能水質(zhì)傳感器、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)、3G、IPV6、智能控制等技術(shù)，建設(shè)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)和環(huán)境信息的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、水質(zhì)異常報(bào)警與預(yù)警，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等信息傳輸通道，以計(jì)算機(jī)、手機(jī)等不同的終端設(shè)備，將水質(zhì)異常報(bào)警信息及水質(zhì)預(yù)警信息及時(shí)通知養(yǎng)殖管理人員和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。同時(shí)根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整控制措施，自動(dòng)啟動(dòng)增氧機(jī)等控制設(shè)備，保持水質(zhì)穩(wěn)定，為水產(chǎn)品創(chuàng)造健康的水質(zhì)環(huán)境，確保水產(chǎn)品養(yǎng)殖的環(huán)境安全。
2.1水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
主要包括以下幾個(gè)方面的建設(shè)內(nèi)容：
2.1.1基于智能感知技術(shù)的水質(zhì)及環(huán)境信息智能感知技術(shù)采用具有自識(shí)別、自標(biāo)定、自校正、自動(dòng)補(bǔ)償功能的智能傳感器，對(duì)水質(zhì)和環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，全面感知養(yǎng)殖環(huán)境的實(shí)際情況。
2.1.2基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)及環(huán)境信息無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)當(dāng)前無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控基本處于成熟階段[5，6]，可運(yùn)用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、嵌入式測(cè)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)短距離通訊和無(wú)線(xiàn)通信；研制系列無(wú)線(xiàn)采集節(jié)點(diǎn)、無(wú)線(xiàn)控制節(jié)點(diǎn)和無(wú)線(xiàn)監(jiān)控中心，開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理軟件，構(gòu)建適合集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的水質(zhì)及環(huán)境信息無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)，將有效解決水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域應(yīng)用覆蓋范圍大、能耗約束強(qiáng)、環(huán)境惡劣和維護(hù)能力差等條件下信息的可靠傳輸難題。
2.1.3水質(zhì)管理決策模型建設(shè)水質(zhì)好壞影響水產(chǎn)品的生長(zhǎng)速度和健康水平，最終影響水產(chǎn)品的質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖的重大損失。養(yǎng)殖環(huán)境信息、水質(zhì)信息、養(yǎng)殖措施和養(yǎng)殖生物量間的定量關(guān)系描述是水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化、精細(xì)化管理的前提和難題。本系統(tǒng)將根據(jù)氣溫對(duì)水溫的影響，餌料及水產(chǎn)品的代謝物對(duì)養(yǎng)殖水體pH值的影響，養(yǎng)殖密度對(duì)日增重量、日生長(zhǎng)量和成活率的影響，水體增氧對(duì)養(yǎng)殖水體中溶氧量和氨氮的影響，氨氮、亞硝態(tài)氮對(duì)化學(xué)需氧量（COD）的影響，氨氮、亞硝態(tài)氮對(duì)葡萄糖吸收能力的影響，殘餌、糞便對(duì)水質(zhì)的影響等，建立水質(zhì)參數(shù)預(yù)測(cè)、生物增長(zhǎng)等系列定量關(guān)系動(dòng)力學(xué)模型，解決水質(zhì)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)問(wèn)題，為水質(zhì)預(yù)警控制、飼料投喂和疾病預(yù)防預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。
2.1.4基于智能控制技術(shù)的環(huán)境設(shè)備控制技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有養(yǎng)殖設(shè)備（如增氧機(jī)）工作效率低、能耗高、難以用精確數(shù)學(xué)模型描述等問(wèn)題，通過(guò)分析研究控制措施與參數(shù)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，動(dòng)態(tài)調(diào)整環(huán)境控制措施，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖設(shè)備的智能控制，以降低能量消耗，節(jié)約成本。
2.2水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)
整合水產(chǎn)品精細(xì)喂養(yǎng)與疾病預(yù)測(cè)、診斷決策等子系統(tǒng)，建設(shè)水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)，形成一套包括硬件裝置和軟件系統(tǒng)的集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)健康養(yǎng)殖數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖全過(guò)程可視化、自動(dòng)化、科學(xué)化管理。主要建設(shè)內(nèi)容包括：
2.2.1水產(chǎn)品精細(xì)投喂智能決策系統(tǒng)依水產(chǎn)品在各養(yǎng)殖階段營(yíng)養(yǎng)成分需求，根據(jù)各養(yǎng)殖品種長(zhǎng)度與重量的關(guān)系，光照度、水溫、溶氧量、養(yǎng)殖密度等因素與魚(yú)餌料營(yíng)養(yǎng)成分的吸收能力、餌料攝取量的關(guān)系，借助養(yǎng)殖專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)建立不同養(yǎng)殖品種的生長(zhǎng)階段與投喂率、投喂量間定量關(guān)系模型。利用數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)技術(shù)，對(duì)水產(chǎn)品精細(xì)飼養(yǎng)相關(guān)的環(huán)境、群體信息進(jìn)行管理，建立適合不同水產(chǎn)品的精細(xì)投喂決策系統(tǒng)，解決喂什么、喂多少、喂幾次等精細(xì)喂養(yǎng)問(wèn)題，精細(xì)投喂系統(tǒng)也可以為水產(chǎn)品質(zhì)量追溯提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.2.2自動(dòng)化投飼系統(tǒng)利用監(jiān)控軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)局域網(wǎng)、手機(jī)等工具，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地監(jiān)控。在人員不在養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的情況下，能實(shí)時(shí)掌握投料情況、養(yǎng)殖產(chǎn)品的進(jìn)食情況。利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，進(jìn)行定時(shí)定量精準(zhǔn)投喂控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定時(shí)精準(zhǔn)投料養(yǎng)殖，減少飼料損耗。在相對(duì)集中的養(yǎng)殖場(chǎng)所建立監(jiān)控平臺(tái)，在零星養(yǎng)殖場(chǎng)所可通過(guò)手機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。
2.2.3水產(chǎn)品疾病診治系統(tǒng)水產(chǎn)品用藥很多，要對(duì)癥下藥才可以[7]。從水產(chǎn)品疾病早預(yù)防、早診治的角度出發(fā)，在對(duì)氣候環(huán)境、水環(huán)境和病源與水產(chǎn)品疾病發(fā)生關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，確定各類(lèi)病因預(yù)警指標(biāo)及其對(duì)疾病發(fā)生影響的可能程度，建立水產(chǎn)品預(yù)警指標(biāo)體系，根據(jù)預(yù)警指標(biāo)的等級(jí)和疾病的危害程度，建立水產(chǎn)品疾病預(yù)警模型；建立疾病診斷推理網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型，建立水產(chǎn)品典型病蟲(chóng)害圖像特征數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品疾病的早預(yù)防、及時(shí)預(yù)警和精確診治。
2.3水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象個(gè)體行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
養(yǎng)殖場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理?，F(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)采用全封閉管理方式，有利于水產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，可有效杜絕外界環(huán)境對(duì)水產(chǎn)品的不利影響，為了方便外界人員觀看水產(chǎn)品養(yǎng)殖加工的實(shí)時(shí)情況，在水產(chǎn)養(yǎng)殖及加工場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置可移動(dòng)的監(jiān)控設(shè)備，利用視頻攝像頭的動(dòng)態(tài)可視化特點(diǎn)，將水產(chǎn)養(yǎng)殖及生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)予以實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要建設(shè)內(nèi)容包括：
①水產(chǎn)環(huán)境視頻采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的采集功能；②傳輸系統(tǒng)；③遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；④移動(dòng)終端，通過(guò)手機(jī)等移動(dòng)終端可以異地監(jiān)測(cè)水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)的情況。
2.4“氣象預(yù)報(bào)式”信息服務(wù)系統(tǒng)
整合當(dāng)?shù)責(zé)峋€(xiàn)、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站資源等的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)新聞及市場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息，利用網(wǎng)格技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)異構(gòu)分布技術(shù)、中間件技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能等技術(shù)充分融合現(xiàn)有的水產(chǎn)信息資源，采用三網(wǎng)融合技術(shù)，為養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶(hù)提供水產(chǎn)養(yǎng)殖信息服務(wù)，解決生產(chǎn)管理、養(yǎng)殖技術(shù)推廣、市場(chǎng)信息服務(wù)等問(wèn)題。采用手機(jī)報(bào)、惠農(nóng)短信、農(nóng)林電視節(jié)目等信息技術(shù)手段，為養(yǎng)殖戶(hù)提供適時(shí)的水質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、應(yīng)急防范、技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)。
3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的應(yīng)用前景
雖然當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中還未廣泛應(yīng)用，僅處于試驗(yàn)階段，但江蘇無(wú)錫市山區(qū)鵝湖鎮(zhèn)物聯(lián)網(wǎng)智能養(yǎng)魚(yú)、蘇州昆山陽(yáng)澄湖漁業(yè)產(chǎn)業(yè)園、金壇長(zhǎng)蕩湖漁業(yè)科技示范園[8]、無(wú)錫宜興物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)螃蟹[9]等實(shí)驗(yàn)區(qū)均取得了可喜的成果，說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面發(fā)展?jié)摿薮?，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持，水產(chǎn)養(yǎng)殖會(huì)發(fā)展得更快。物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)未來(lái)幾年的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，得到了政府的大力支持[10]，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將在“十二五”期間快速發(fā)展，技術(shù)體系會(huì)更加完善，相關(guān)的政策會(huì)更加健全。
“十二五”規(guī)劃中對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、增殖漁業(yè)、捕撈業(yè)、加工業(yè)和休閑漁業(yè)五大產(chǎn)業(yè)體系做出了詳細(xì)規(guī)定。其中，水產(chǎn)養(yǎng)殖在產(chǎn)業(yè)中所占比重被再度要求加重[11]。這就要求水產(chǎn)養(yǎng)殖向高密度、集約化發(fā)展，這就需要水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，在保持水環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ)上，實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，保證水產(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。水產(chǎn)養(yǎng)殖在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下將會(huì)得到更快的發(fā)展。
4結(jié)語(yǔ)
建立水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖的必然趨勢(shì)。該系統(tǒng)可以對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程進(jìn)行測(cè)控，成為水產(chǎn)養(yǎng)殖的“管家”[12]；還可以對(duì)水產(chǎn)環(huán)境變化、水質(zhì)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并準(zhǔn)確投喂，及時(shí)增氧，對(duì)可能出現(xiàn)的水產(chǎn)疾病進(jìn)行預(yù)報(bào)，及時(shí)采取措施；還可完善水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)，保證養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，進(jìn)一步提高水產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力成本上升，最終可獲得更好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
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關(guān)鍵詞：地表水環(huán)境方法監(jiān)測(cè)發(fā)展方向發(fā)展對(duì)策
中圖分類(lèi)號(hào)：X83文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
我國(guó)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)，整體是起步較晚，發(fā)展速度較快，但是與國(guó)外的發(fā)展還有一定的差距，其發(fā)展仍然是任重道遠(yuǎn)。今后的發(fā)展方向，就是要在提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)先監(jiān)測(cè)給予重視，特別是要重視有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)。在做好常規(guī)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，逐步推進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代化，有計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，借鑒并引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，并將遙感及地理信息系統(tǒng)等高新技術(shù)與水環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)。
一、地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)概況
1、水環(huán)境監(jiān)測(cè)方法
我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)方法可以歸為三類(lèi): ①自動(dòng)監(jiān)測(cè)。執(zhí)行國(guó)家環(huán)保局、美國(guó)EPA 和EU 認(rèn)可的儀器分析方法, 并按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)局批準(zhǔn)的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行；②常規(guī)監(jiān)測(cè)。執(zhí)行GB 3838 ——2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)分析方法；③應(yīng)急監(jiān)測(cè)。凡有國(guó)家認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)方法的項(xiàng)目, 必須采用標(biāo)準(zhǔn)方法。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)方法的項(xiàng)目, 采用等效方法進(jìn)行測(cè)定。
在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域, 針對(duì)不同流域和管理需要,一般采取常規(guī)監(jiān)測(cè)和水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)有機(jī)地結(jié)合的方式。早在20 世紀(jì)70 年代初期, 美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家就對(duì)河流、湖泊等地表水開(kāi)展了水文水質(zhì)同步連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)及污染源水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測(cè), 日本則有以流域?yàn)橹骱鸵晕廴驹礊橹鞯膬深?lèi)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 其特點(diǎn)是只測(cè)水質(zhì)參數(shù)而不測(cè)水文參數(shù)。20 世紀(jì)80 年代末, 我國(guó)開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 水環(huán)境實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)逐漸受到重視。自1998年以來(lái), 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站有了較快的發(fā)展。
2、水環(huán)境監(jiān)測(cè)站網(wǎng)
目前, 我國(guó)地表水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)由260 個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)站組成, 監(jiān)測(cè)250 條河流、18 個(gè)湖泊和10 個(gè)水庫(kù), 監(jiān)測(cè)斷面759 個(gè); 全國(guó)省控以上站網(wǎng)監(jiān)測(cè)1 868 條河流、182 個(gè)湖泊和440 個(gè)水庫(kù), 共設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面9000多個(gè)。另外, 國(guó)家已經(jīng)建成82 個(gè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站,地方投資建設(shè)的有79 個(gè)。水利系統(tǒng)已建成由水利部、流域、省及其地( 市) 水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、分中心共251 個(gè)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)組成的四級(jí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系; 已有水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)3 240 處, 基本覆蓋了全國(guó)主要江河湖庫(kù); 有51 家水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了國(guó)家級(jí)計(jì)量認(rèn)證, 占水利系統(tǒng)質(zhì)檢中心的61.4%。環(huán)保系統(tǒng)共有國(guó)家、省、地、縣四級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)站2 268 個(gè), 絕大多數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)站也從事著水環(huán)境監(jiān)測(cè)及其相關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作; 已有80%~ 85%的市級(jí)站、56%的縣級(jí)站正常開(kāi)展地面水的常規(guī)監(jiān)測(cè)。
全國(guó)的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)主要是以常規(guī)監(jiān)測(cè)為主, 還未形成水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定差距。美國(guó)1975 年在各州共有13 000 個(gè)監(jiān)測(cè)站組成水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng), 分為國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和州及地區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng), 前者主要分布于美國(guó)的18 條主要河流流域中, 后者按照《清潔水法》中規(guī)定的目標(biāo)設(shè)立。我國(guó)的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅限于一些重點(diǎn)流域, 數(shù)量較少, 與水污染現(xiàn)狀相背離。
3、水環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括必測(cè)項(xiàng)目、選測(cè)項(xiàng)目和特定項(xiàng)目, 根據(jù)不同水體有不同的要求。自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括必測(cè)項(xiàng)目有7 種和選測(cè)項(xiàng)目14 種。我國(guó)水污染以有機(jī)物污染為主的現(xiàn)狀使水環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測(cè)提上了日程。1992 年, 國(guó)家環(huán)保局公布水中優(yōu)先控制的污染物黑名單, 共68 種, 其中有毒有機(jī)污染物58種。它代表我國(guó)的水環(huán)境污染狀況, 標(biāo)志著我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)從宏觀走向微觀、從監(jiān)測(cè)重金屬和綜合性指標(biāo)轉(zhuǎn)向以監(jiān)測(cè)有毒有機(jī)物為主的監(jiān)測(cè)技術(shù)路線(xiàn)。
國(guó)外許多國(guó)家很早就注意到這個(gè)問(wèn)題, 并開(kāi)始了水環(huán)境優(yōu)先控制污染物的監(jiān)測(cè)。美國(guó)是最早開(kāi)展水中優(yōu)先監(jiān)測(cè)的國(guó)家, 已建立了一套完整的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)體系。1976 年美國(guó)公布了《清潔水法》,受控的水中優(yōu)先控制污染物129 種, 其中114 種為有毒有機(jī)污染物, 建立起了EPA 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)庫(kù)和配套的600 系列監(jiān)測(cè)分析方法, 制定了嚴(yán)格的QA/ QC 措施; 前蘇聯(lián)繼1975 年公布了496 種有毒有機(jī)污染物在水中的最高允許濃度之后, 又在1984 年公布了水中561 種有毒有機(jī)物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)1996 年7月頒布了GB 8978 —— 96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》, 除了對(duì)原來(lái)的GB 8978 ——88 內(nèi)容作了部分修改外, 主要還增加了約30 余項(xiàng)有毒有機(jī)物的排放標(biāo)準(zhǔn), 標(biāo)志著我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向以無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物的全面控制。與此同時(shí),HJ/T91——2002《水和廢水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》也做了適當(dāng)?shù)男抻? 與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào), 增加了一些有毒有機(jī)物監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
4、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)展水環(huán)境監(jiān)測(cè)的依據(jù), 沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)也就無(wú)法判斷水質(zhì)的優(yōu)劣及污染物的超標(biāo)情況。我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有: GB 3838—— 2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、GB 3097 —— 1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 11607 —— 89《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范、漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 5084——92《農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。在排放標(biāo)準(zhǔn)方面, 頒布了GB 8987——96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》和近20 多個(gè)行業(yè)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
近年來(lái), 世界各國(guó)為適應(yīng)發(fā)展變化的水資源管理和監(jiān)測(cè)形勢(shì), 不斷修訂和實(shí)施水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)更加重視。我國(guó)最新的GB 3838——2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》在1999 年標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上又增加了五氯酚、丙烯腈、氯乙烯、苯、甲苯等苯系物及三溴甲烷等揮發(fā)性鹵代烴類(lèi)的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn), 項(xiàng)目總數(shù)達(dá)40余項(xiàng), 重視了有毒有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè), 可以更有效的控制水污染現(xiàn)狀。
美國(guó)沒(méi)有全國(guó)統(tǒng)一的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)環(huán)保局只是負(fù)責(zé)建立各類(lèi)水質(zhì)基準(zhǔn), 各州根據(jù)聯(lián)邦環(huán)保局提供的水質(zhì)基準(zhǔn)并結(jié)合水體具體功能制定各州和流域的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 即水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家統(tǒng)一的, 主要是根據(jù)全國(guó)的情況制定的,針對(duì)共性問(wèn)題。我國(guó)幅員遼闊, 各地水文和氣候條件差異較大, “一刀切”模式的標(biāo)準(zhǔn)存在弊端, 因此各地方要根據(jù)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境狀況和管理水平制定地方標(biāo)準(zhǔn), 解決環(huán)境的個(gè)性問(wèn)題, 地方標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)更嚴(yán)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
二、地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)展
1、水環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展方向
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展, 各種新的技術(shù)也不斷地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際工作中。水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范鼓勵(lì)各級(jí)水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中積極采用新技術(shù)、新方法、新材料、新設(shè)備等。但應(yīng)注意所采用的新技術(shù)、新方法要經(jīng)過(guò)驗(yàn)證, 證明行之有效方可使用。水環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)基于實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的現(xiàn)狀對(duì)分析方法進(jìn)行選擇, 積極鼓勵(lì)采用新的先進(jìn)技術(shù)（ 如等效或參照采用有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等）, 以提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)水平。
隨著科技的發(fā)展及自動(dòng)化程度的提高, 對(duì)水環(huán)境的監(jiān)測(cè)應(yīng)實(shí)行水污染的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。水污染動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是在常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的, 是針對(duì)水污染特點(diǎn), 在時(shí)間或水質(zhì)水量方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)的同步監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、時(shí)間、頻率以及監(jiān)測(cè)范圍方面, 是根據(jù)各河道污染的主要水質(zhì)指標(biāo), 分河段按不同水情和污染狀況, 采取不同監(jiān)測(cè)頻率, 對(duì)河道水污染進(jìn)行跟蹤性或監(jiān)視性監(jiān)測(cè), 以確定污染的影響范圍與程度, 便于管理部門(mén)及時(shí)采取對(duì)策。同時(shí), 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能及時(shí)掌握河道水量水質(zhì)變化。水污染動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息傳遞, 要做到迅速、準(zhǔn)確，以提高監(jiān)測(cè)資料的時(shí)效性。
目前, 我國(guó)要積極發(fā)展在線(xiàn)監(jiān)測(cè), 提高監(jiān)督監(jiān)測(cè)能力。雖然我國(guó)目前對(duì)廢水的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)尚屬試驗(yàn)推廣階段, 但隨著技術(shù)條件的成熟, 已在全國(guó)很多地方陸續(xù)開(kāi)展。
隨著遙感技術(shù)的進(jìn)步, 遙感監(jiān)測(cè)在水環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用引起了環(huán)境保護(hù)部門(mén)較廣泛的重視。國(guó)內(nèi)外通過(guò)各方面的努力實(shí)踐認(rèn)為, 各種水體污染在遙感圖像上除有的不清晰外, 都有不同程度的反映。目前, 遙感已成為我們用以監(jiān)測(cè)的依據(jù), 其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用是一先進(jìn)的技術(shù)途徑。遙感監(jiān)測(cè)能有效解決水環(huán)境監(jiān)測(cè)的大范圍性、連續(xù)性、動(dòng)態(tài)性以及高效性等技術(shù)問(wèn)題。
2、水環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展對(duì)策
積極發(fā)展在線(xiàn)監(jiān)測(cè), 提高監(jiān)督監(jiān)測(cè)能力。經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐, 在取得豐富的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上, 廢水CEMS將會(huì)在全國(guó)各地全面鋪開(kāi)。建立有效的生態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制, 全面真實(shí)地反映環(huán)境質(zhì)量變化狀況。生態(tài)監(jiān)測(cè)克服了理化監(jiān)測(cè)的缺陷, 它有理化監(jiān)測(cè)所不能替代的作用和所不具備的一些特點(diǎn),在環(huán)境監(jiān)測(cè)中占有特殊的地位, 它的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：① 能綜合地反映環(huán)境質(zhì)量狀況；②具有連續(xù)監(jiān)測(cè)的功能；③具有多功能性；④監(jiān)測(cè)靈敏度高。
建立監(jiān)督監(jiān)理快速反映隊(duì)伍, 為監(jiān)理執(zhí)法撐硬腰桿。合理利用水資源、切實(shí)改善水環(huán)境, 努力做好水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作, 確保人民群眾的用水安全。積極應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水環(huán)境。遙感能進(jìn)行大范圍、連續(xù)、動(dòng)態(tài)、有效的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào), 為水環(huán)境的各種污染的治理工作提供依據(jù)。
綜上所述, 在中國(guó)現(xiàn)階段杜絕污染事故的發(fā)生還非常困難, 水污染事故的發(fā)生呈突然的、隨機(jī)的特點(diǎn), 然而由于缺乏危險(xiǎn)源信息, 缺乏先進(jìn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 無(wú)法實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)流域和重點(diǎn)污染源的實(shí)時(shí)監(jiān)控,環(huán)保部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察、監(jiān)測(cè)能力十分薄弱, 所以突發(fā)環(huán)境事件時(shí)難以形成統(tǒng)一、高效的指揮體系。當(dāng)事故發(fā)生后, 現(xiàn)有監(jiān)測(cè)能力和技術(shù)難以為應(yīng)急搜索工作提供技術(shù)保障, 對(duì)流域事故污染源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理體系, 已成為中國(guó)環(huán)境管理工作的當(dāng)務(wù)之急。
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