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水质在线监测系统

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水质在线监测系统(WQMS)是一套以在线自动分析仪器为核心,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。WQMS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。
 
中文名
水质在线监测系统
外文名
On-line Water Quality Monitoring System
学    科
水文地质学
本    质
综合性的在线自动监测体系
作    用
可尽早发现水质的异常变化
性    质
以在线自动分析仪器为核心

目录

  1. 1 
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  3. 6 
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  2. 8 
  3. 9 

主要特征

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水质在线监测系统(On-line Water Quality Monitoring System)是一个以在线分析仪表和实验室研究需求为服务目标,以提供具有代表性、及时性和可靠性的样品信息为核心任务,运用自动控制技术、计算机技术并配以专业软件,组成一个从取样、预处理、分析到数据处理及存贮的完整系统,从而实现对样品的在线自动监测。自动监测系统一般包括取样系统、预处理系统、数据采集与控制系统、在线监测分析仪表、数据处理与传输系统及远程数据管理中心,这些分系统既各成体系,又相互协作,以完成整个在线自动监测系统的连续可靠地运行。 [1] 

发展历史

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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尚处于探索阶段。1998年以来,我国已先后在七大水系的10个重点流域建成了100个国家地表水水质自动监测站,各地方根据环境管理需要,也陆续建立了400多个地方级地表水水质自动监测站,实现了水质自动监测周报。当前国内所用的自动化监测系统多为国外进口设备,水质自动化监测装置在制造上已不能满足快速发展的水质监测的需要,因此,国产化自动监测仪有广阔的开发前景和潜在的销售市场。[1] 

主要类型

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多参数水质在线自动监测系统又名多参数水质在线分析仪器集成系统适用于:水源地监测、环保监测站,市政水处理过程,市政管网水质监督,农村自来水监控;循环冷却水、泳池水运行管理、工业水源循环利用、工厂化水产养殖等领域。
 



分析仪器
水质在线分析仪器按测量方式通常分为和光度法两种,应根据使用环境的不同作相应的选择。
当前常见的水质在线分析仪器生产商有:美国HACH,法国SERES、德国WTW、德国E+H、德国KUNTZE、日本岛津、日本Horiba、奥地利SCAN等。
按测量的参数划分水质在线分析仪器有以下种类:
序号
中文名称
英文名称
电极法
光度法
1
温度
Temperature
 
2
PH
Ph
 
3
溶解氧
Dissolved Oxygen(DO)
 
4
电导率
Conductivity
 
5
浊度
Turbidity
 
6
叶绿素
Chlorophyl
 
7
蓝藻
blue algae
 
8
高锰酸盐指数
Permanganate Index
 
9
化学需氧量
Chemical Oxygen Demand(COD)
9
生物需氧量
Biological Oxygen Demand (BOD)
 
10
氨氮
Ammonium
11
硝酸盐氮
Nitrates
12
亚硝酸盐氮
Nitrites
13
总磷
Total Phosphorus
 
14
磷酸盐
Phosphates
 
15
总氮
Total Nitrogen
 
16
总有机碳
Total Organic Carbon
17
水中油
Hydrocarbons
 
18
余氯
Free Chlorine
 
19
氯离子
Chlorides
 
20
总氯
Total Chlorine
 
21
硬度
Hardness
22
氟化物
Fluorides
 
23
氰化物
Cyanide
 
24
总酚
Phenols
 
25
大肠杆菌
Coliform Bacteria
 
26
硅酸盐
Silica
 
27
硫酸盐
Sulfates
 
28
硫化物
Sulfides
 
29
臭氧
Ozone
 
30
重金属
Heavy Metals
30.01
铜离子
Copper
 
30.02
铝离子
Aluminium
 
30.03
六价铬
Chromium VI
 
30.04
铁离子
Iron
 
30.05
总铁
Total Iron
 
30.06
铅离子
Lead
 
30.07
锰离子
Manganese
 
30.08
镍离子
Nickel
 
30.09
锌离子
Zinc
 
30.10
钠离子
Sodium
 
30.11
镉离子
Cadmium
 
30.12
铀化物
Uranium
 

取水系统

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取水系统的设计主要针对满足水样的代表性、可靠性和连续性来设计的,该系统的主要组成部分有:取水头、取水泵、水样输送管道和流速流量调节几个部分组成。按照取水方式的划分主要分为直取式和浮筒式两种,直取式主要针对水位变化小的环境使用,如污水厂、污染源、自来水涵管取水等,而浮筒式主要针对水位变化较大的环境使用,如地表水等。

预处理系统

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水样预处理的设计主要是为了既要消除干扰仪表分析和影响仪表使用的因素,又不能失去水样的代表性。预处理的手段通常有自然沉降、物理过滤及渗透等。通常是根据水样的纯度来决定预处理的级别。有些分析仪器在设计时已经考虑了进样的预处理,需在系统集成时考虑与之配合使用。

数据采集控制

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数据采集控制系统的主要由PLC、现场工控机、中心站计算机以及变送器、执行机构等组成,其功能主要有:
(1)控制整个在线监测系统的自动运行,这部分主要由PLC写入程序后完成;
(2)采集、存储并传输仪表分析的数据,这部分主要由现场工控机与数据采集传输模块协作完成。

集成辅助系统

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辅助系统的设计主要是为了保障在线监测系统的连续稳定的运行,它需要根据现场情况的变化而作相应的调整。总体来说有以下几个方面需要注意:
(1)管路的清洗:由于管路中残留的污垢以及因此而孳生的藻类会对水样造成污染,所以需要对管路进行定时定量的清洗,清洗的方式和内容多种多样,目标都是为了保证水样的真实性和代表性。
(2)电力的保障:电力的稳定直接关系到仪表分析的准确性和连续性,因此首先尽可能选择稳定的交流电网以供接入;其次,在交流电进入自动监测系统前,需要对电流再次整流,以便应对突发性电流不稳情况的发生;最后,如果有必要的话,可以配备后备电源以供停电时在线监测系统的正常运行。
(3)预防雷击:防雷主要分为站房防雷、电源防雷和通讯防雷,当遭遇雷击时电流首先击穿防雷器以达到保护仪表及系统设备的目的。这一点在雷雨多发的地区尤其重要,当发生雷雨后工作人员要尽快检查防雷器的状态,如损毁要及时更换。
(4)调节温湿度:适合的温度和湿度对于仪表的稳定运行也很重要,这部分功能主要由空调和除湿设备来实现。 [2] 

研究意义

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水质在线监测系统可以实现监测自动化、实现水污染的预警预报,对于防止污染事件的进一步发展可起到至关重要的作用;水质在线监测系统还可以实现水质信息的在线查询和共享,可快速为领导决策提供科学依据。
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