許一明

（北京市水文總站，北京 100089）

WISKI?系統(tǒng)在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

許一明

（北京市水文總站，北京 100089）

水文水環(huán)境基礎(chǔ)信息分析處理系統(tǒng)（WISKI）能針對(duì)不同的水文水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行處理和分析，是一種有效的數(shù)據(jù)處理、分析和管理系統(tǒng)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀易受到水生動(dòng)、植物活動(dòng)的干擾，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多變、不平行。長(zhǎng)期以來(lái)，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)常被質(zhì)疑是否能夠應(yīng)用于實(shí)際，利用 WISKI 系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)修編功能可對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的曲線進(jìn)行平滑和去毛刺處理、手工對(duì)曲線點(diǎn)的自由拉動(dòng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理化修正，可有效提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可利用性。

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)；WISKI；數(shù)據(jù)管理；應(yīng)用

水文水環(huán)境基礎(chǔ)信息分析處理系統(tǒng)（Water Management Information System Kisters，WISKI）是基于 Windows 的水文水環(huán)境數(shù)據(jù)處理、分析和管理系統(tǒng)，可以對(duì)不同的水文水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行處理、分析和管理。通過(guò)使用 WISKI 系統(tǒng)，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的海量數(shù)據(jù)將得到快速處理，生成的數(shù)據(jù)鏈可更有效和真實(shí)地反映各水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)變化的相關(guān)關(guān)系，提高自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)在生產(chǎn)和科研中的可利用性。

1 問(wèn)題的提出

1.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

目前北京市水質(zhì)自動(dòng)采集站點(diǎn)共 26 個(gè)（其中地表水水質(zhì)站點(diǎn) 13 個(gè)，地下水水質(zhì)站點(diǎn) 13 個(gè)），數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔約 1 h。地表水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 14 項(xiàng)：水溫、電導(dǎo)率、pH、溶解氧、渾濁度、氨氮、硝酸鹽氮、水深、葉綠素、藍(lán)綠藻、氟化物、總磷、化學(xué)耗氧量和氧化還原電位[1]。地下水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 8 項(xiàng)：水溫、電導(dǎo)率、pH、渾濁度、氨氮、硝酸鹽氮、氯化物和水深[2-3]。

1.2 存在問(wèn)題

現(xiàn)有的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然能夠完成數(shù)據(jù)采集、分析評(píng)價(jià)和圖表展示等水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)任務(wù)，但該系統(tǒng)最大的不足在于沒(méi)有快捷的手段處理監(jiān)測(cè)設(shè)備上的電極被污泥覆蓋、水中魚(yú)類(lèi)或其它水生生物等非污染性干擾產(chǎn)生的突發(fā)數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)站點(diǎn)每隔一定的時(shí)間段就會(huì)生成各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括正常的和由于干擾出現(xiàn)誤差的數(shù)據(jù)。利用WISKI 系統(tǒng)，對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的數(shù)據(jù)整理、參數(shù)變化圖形繪出和報(bào)表生成等操作，并最終將整理后的整月甚至整年的某一項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入原有水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。該系統(tǒng)的使用可使數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)更加清晰，并更有利于進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目評(píng)價(jià)分析。

2 WISKI 處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 編制 WISKI 系統(tǒng)的主要依據(jù)

WISKI 系統(tǒng)軟件的核心是以時(shí)間序列管理系統(tǒng)為支持的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[4]，WQM 是 Kisters 公司的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析和管理模塊，根據(jù)我國(guó) GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]和 GB/T 14848—93《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[6]為評(píng)價(jià)依據(jù)，通過(guò) WISKI-WQM的工作流程，如圖1 所示，完成創(chuàng)建水質(zhì)站點(diǎn)、配置水質(zhì)參數(shù)和等級(jí)管理、建立和設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分析程序等一系列操作，完成水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的框架結(jié)構(gòu)建設(shè)。

圖1 WISKI-WQM 工作流程

2.2 WISKI 處理系統(tǒng)的工作流程圖

實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站中各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)從已有水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)導(dǎo)入 WISKI 系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)分析、處理生成符合要求的新數(shù)據(jù)，經(jīng)修編的水質(zhì)數(shù)據(jù)也可直接導(dǎo)出并還原到原有自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上。這樣，新數(shù)據(jù)將去除非污染性干擾，從而水質(zhì)變化的趨勢(shì)將更清晰，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性將更強(qiáng)。

2.3 WISKI 系統(tǒng)的功能

應(yīng)用 WISKI 系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1）水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目管理。用戶(hù)可創(chuàng)建新的水質(zhì)站點(diǎn)，通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入功能，創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)水質(zhì)站。2）水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)列表配置。水質(zhì)參數(shù)列表用于管理所有水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，根據(jù)所監(jiān)測(cè)的水質(zhì)項(xiàng)目，對(duì)其進(jìn)行取名、編號(hào)、設(shè)置有效位數(shù)等，除了對(duì)單個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行管理外，還可以對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目進(jìn)行分組管理；對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置最大、最小值，以便與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，確定是否超出該范圍；水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的數(shù)值是用儀器或某種實(shí)驗(yàn)方法得到的，而每種方法都有一個(gè)特定的有效值范圍，通過(guò)定義檢出限范圍，可以避免超出檢出限范圍數(shù)據(jù)，對(duì)統(tǒng)計(jì)分析的影響；針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)方法和儀器，可以設(shè)置不同的檢出限組；通過(guò)水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)系統(tǒng)，可以確定水質(zhì)等級(jí)；通過(guò)指定水質(zhì)項(xiàng)目、水質(zhì)項(xiàng)目最大最小值、檢出限和水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)等列表，配置出符合用戶(hù)要求的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法。

3 WISKI 的應(yīng)用

由于水質(zhì)采集系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完成，將采集數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此水質(zhì)數(shù)據(jù)只能通過(guò)單獨(dú)開(kāi)發(fā)的接口軟件，通過(guò)自動(dòng)或人工的方式將數(shù)據(jù)從采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，并生成 WISKI 系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別的數(shù)據(jù)交換文件，由 WSP 服務(wù)自動(dòng)導(dǎo)入到 WISKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)于個(gè)別站點(diǎn)，也可以通過(guò)人工方式將交換文件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入 WISKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中。導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)還要經(jīng)過(guò)完整性檢驗(yàn)，由于采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)可能存在各種異常情況，如毛刺、系統(tǒng)偏差等情況，通過(guò) WISKI 的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理，去除異常數(shù)據(jù)，并保存成生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以便今后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)。到目前所有水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均已導(dǎo)入 WISKI 數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)目前應(yīng)用情況，著重整理了水溫、pH、溶解氧、藍(lán)綠藻和葉綠素指標(biāo)的數(shù)據(jù)處理，因?yàn)樵谌コ俏廴拘砸蛩氐母蓴_后，通過(guò)這些指標(biāo)的變化，可以直接顯示水質(zhì)變化的情況，并作為參考應(yīng)用在以后的水質(zhì)分析評(píng)價(jià)中。以北海站為例，具體對(duì)照?qǐng)D如圖2 所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)使用 WISKI 軟件，經(jīng)過(guò)修編后，數(shù)據(jù)的可視度要清晰得多，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的海量數(shù)據(jù)得到快速處理，生成的數(shù)據(jù)鏈更有效和真實(shí)地反映了各水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)變化的相關(guān)關(guān)系，使自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)在生產(chǎn)和科研中得到了實(shí)際應(yīng)用，有較好的實(shí)用推廣價(jià)值。

[1] 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站. 地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：HJ/T 912002[S]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002: 6-9

[2] 長(zhǎng)江流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心. 水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范：SL 219—2013[S]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2013: 4-8.

[3] 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站. 地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：HJ-T 164-2004[S]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2004: 5-12.

[4] 水利部水利信息中心. 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范：SL 61—2015[S]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2015: 4-1

[5] 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院. 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB 3838—2002[S]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002: 3-6.

[6] 地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)環(huán)境管理司. 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1484—93[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993: 5-6.

Application of WISKI system in automatic water quality monitoring

XU Yiming

（Beijing Hydrological Center, Beijing 100089, China）

Water Management Information System Kisters （WISKI） is an effective data processing, analysis and management system for different hydrological and water environmental parameters. Water quality automatic monitoring is easy to be disturbed by the activities of aquatic animals and plants, resulting in unstableness and nonparallelism of monitoring data. For a long time, water quality automatic monitoring data is often questioned whether it can be applied to the actual. WISKI with powerful data correction and edit function can smooth, burring water quality automatic monitoring curve and realize manual drag curve. The availability of monitoring data can be effectively improved by WISKI correcting monitoring data reasonably.

automatic water quality monitoring; WISKI; data management; application

圖2 北海原始數(shù)據(jù)與修編后數(shù)據(jù)對(duì)比組圖

X832

A

1674-9405（2017）03-0038-03

2017-03-12

許一明（1975-），男，北京人，工程師，主要從事信息系統(tǒng)技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究。

10.19364/j.1674-9405.2017.03.009