隋巧寧

內(nèi)容摘要 在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，人們生活水平不斷提高，更加重視身體健康，對(duì)水質(zhì)的要求不斷增加。我國(guó)許多城市十分重視水質(zhì)安全問(wèn)題，要求污水處理廠實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，可實(shí)施有效的應(yīng)對(duì)措施。文章圍繞水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用展開(kāi)討論，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 水質(zhì) 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 污水處理

1 引言

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性、安全性以及可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。污水處理廠在應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，一方面有助于提高污水排放標(biāo)準(zhǔn);另一方面有助于提高水資源的利用率，避免各領(lǐng)域日常生活和工作使用到受污染的水。但是現(xiàn)階段我國(guó)污水處理廠未能廣泛應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要各城市重視水質(zhì)保護(hù)工作，借助水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立完善的水環(huán)境保護(hù)體系，從而推動(dòng)城市水環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展。

2 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

2.1 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成要素

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是由一個(gè)中心站為主體，幾個(gè)監(jiān)測(cè)子站組成，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)采集的水樣進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)處理后采集水質(zhì)信息，并借助信息技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸信息。中心站作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主體，發(fā)揮指揮作用，指揮時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將監(jiān)測(cè)要求、流程等以電子信息的方式傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)子站，監(jiān)測(cè)子站按照傳輸?shù)闹噶睿瓿蓴?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、處理等工作，并將上述過(guò)程形成的信息，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。監(jiān)測(cè)子站是由多個(gè)單元組成，分別為配水單元、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀器、控制單元、配水單元以及子站站房等，監(jiān)測(cè)子站監(jiān)測(cè)一定范圍的水域，將監(jiān)測(cè)水域內(nèi)的信息及時(shí)傳輸至中心站，根據(jù)中心站發(fā)出的指令，分析水質(zhì)情況。中心站和監(jiān)測(cè)子站，是由通訊網(wǎng)絡(luò)建立連接關(guān)系，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和指令的傳達(dá)。

2.2 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為穩(wěn)定性、安全性以及可擴(kuò)展性。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有的穩(wěn)定性特點(diǎn)，可以抵抗電磁的干擾，并且出現(xiàn)故障，可以快速診斷，根據(jù)診斷結(jié)果進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)在高溫、復(fù)雜的環(huán)境中仍能穩(wěn)定地運(yùn)行。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有的安全性特點(diǎn)，可以存儲(chǔ)產(chǎn)生的信息，并備份存儲(chǔ)的信息，即便設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，監(jiān)測(cè)獲得的信息不會(huì)丟失。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有的可擴(kuò)展性特點(diǎn)，可以根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)需求，增加相應(yīng)的硬件和軟件，采用集中式、嵌入式等方法，不斷擴(kuò)充監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能。

3 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)、單位工作及應(yīng)用流程

3.1 監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，基站管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制、管理控制等，具備查詢信息、控制設(shè)備等功能。在系統(tǒng)控制單元中，監(jiān)測(cè)基站系統(tǒng)需要控制基站整體運(yùn)行情況，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)，使新的系統(tǒng)在不同的模式下運(yùn)行，一般分為非管理模式、管理模式、啟動(dòng)緊急監(jiān)測(cè)模式以及開(kāi)始和停止監(jiān)測(cè)模式。在非管理模式下，一般人員無(wú)法操作系統(tǒng)，只能巡查系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不能更改系統(tǒng)的運(yùn)行方式。在管理模式下，管理人員若操作系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)向管理人員提供登錄入口，管理人員正確操作后，才能進(jìn)入到系統(tǒng)中執(zhí)行相應(yīng)的命令。在啟動(dòng)緊急監(jiān)測(cè)模式下，管理人員手動(dòng)操作后，會(huì)使系統(tǒng)進(jìn)入到全新的運(yùn)行周期，在新的周期內(nèi)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)查詢功能，管理人員查詢水質(zhì)檢測(cè)情況，可掌握水質(zhì)的變化狀態(tài)。若對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)整，需要管理人員通過(guò)管理設(shè)置，在功能模塊中調(diào)整以下參數(shù)，分別為監(jiān)測(cè)參數(shù)、通訊參數(shù)、信息參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)。

監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)中使用的監(jiān)測(cè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，管理人員通過(guò)儀器控制及復(fù)位，按照操作方法調(diào)整時(shí)間和復(fù)位儀器。在該系統(tǒng)內(nèi)管理人員可通過(guò)運(yùn)行信息查詢，獲得一個(gè)周期內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等，有助于管理人員全面了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)[1]。

3.2 中心管理系統(tǒng)

中心管理系統(tǒng)具有用戶管理功能、運(yùn)行設(shè)置功能、管理設(shè)置功能、遠(yuǎn)程設(shè)置功能、超標(biāo)報(bào)警功能、故障報(bào)警功能、數(shù)據(jù)維護(hù)功能、手工錄入功能、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)功能、數(shù)據(jù)查詢功能以及報(bào)表輸出功能。中心管理系統(tǒng)借助通訊技術(shù)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，為指揮中心以及各級(jí)監(jiān)測(cè)子站提供數(shù)據(jù)支持。

在用戶管理功能中，管理人員通過(guò)所對(duì)應(yīng)的權(quán)限實(shí)施管理措施，一般情況下管理權(quán)限分為三個(gè)級(jí)別，最高級(jí)別負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)，中等級(jí)別負(fù)責(zé)控制對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，普通級(jí)別只能查詢數(shù)據(jù)信息。運(yùn)行設(shè)置功能負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)在正確的參數(shù)下運(yùn)行。管理設(shè)置功能用于管理人員設(shè)置不同的標(biāo)準(zhǔn)，主要分為行政管理和地方管理[2]。遠(yuǎn)程設(shè)置功能，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)水質(zhì)范圍內(nèi)，所有運(yùn)行設(shè)備的維護(hù)和控制工作。超標(biāo)報(bào)警功能，負(fù)責(zé)水質(zhì)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)向中心系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信息。故障報(bào)警功能，負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。數(shù)據(jù)維護(hù)功能，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、恢復(fù)以及清理數(shù)據(jù)。手工錄入功能，負(fù)責(zé)研究監(jiān)測(cè)水質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以便對(duì)不同時(shí)期水質(zhì)情況進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)校準(zhǔn)功能，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)查詢、日志查詢以及排放量查詢等。報(bào)表輸出功能，負(fù)責(zé)制定水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，向監(jiān)測(cè)中心和上級(jí)主管部門，以報(bào)表的形式報(bào)告水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況。

3.3 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)RTU

監(jiān)測(cè)站點(diǎn)RTU由兩部分組成，分別為IPC和PLC，并且配置編程控制器，可以對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并具備通訊控制和設(shè)備監(jiān)控等功能。在IPC運(yùn)行過(guò)程中，為管理人員提供界面操作，方便管理人員建立數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)易于維護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備。

3.4 水樣采集單元

水樣采集單元是水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重要的組成部分，該單元由多個(gè)設(shè)備組成，分別為取水泵、取水龍頭、控制閥以及壓力監(jiān)控設(shè)備等。

3.5 水樣預(yù)處理單元

為保證水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器正常的運(yùn)行，需要監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中水樣預(yù)處理單元發(fā)揮處理作用，水樣預(yù)處理單元首先采集水質(zhì)，然后去除水質(zhì)中大顆粒雜質(zhì)，最后將采集的水樣放入到分析儀器中。

3.6 清洗除藻單元

在污水中會(huì)產(chǎn)生大量的水藻，清洗除藻單元會(huì)根據(jù)監(jiān)測(cè)要求，定期清理監(jiān)測(cè)水質(zhì)中的水藻。該單元由多個(gè)設(shè)備組成，包括計(jì)量泵、電動(dòng)閥，計(jì)量泵和電動(dòng)閥由三條支路連接，在PLC軟件操作下進(jìn)行清洗除藻。

3.7 空氣壓縮單元

空氣壓縮單元用于保持監(jiān)測(cè)水質(zhì)設(shè)備的暢通狀態(tài)，避免水質(zhì)中的雜質(zhì)堵塞管道?？諝鈮嚎s單元由多個(gè)設(shè)備組成，主要構(gòu)件為無(wú)油空壓機(jī)、管路控制電磁閥。無(wú)油空壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，既能保證供水管路在暢通的狀態(tài)，還不會(huì)破壞水體。空氣壓縮單元在運(yùn)行過(guò)程中，是由PIC控制。

3.8 電力保證單元

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，需要持續(xù)不斷的電力供應(yīng)，電力保證單元為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供電力能源，并且該電力能源為直接供應(yīng)，避免間接電力能源出現(xiàn)波動(dòng)，影響到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。電力保證單元由多個(gè)裝置組成，分別為總配電箱、電源穩(wěn)壓以及停電保證等。

3.9 防雷設(shè)計(jì)

由于水具有導(dǎo)電性，在遇到雷電天氣時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)極易受到雷電攻擊。防雷設(shè)計(jì)是基于保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中配置防雷裝置，一方面保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中高科技精密儀器不受破壞，另一方面延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用壽命。現(xiàn)階段防雷設(shè)計(jì)主要分為三種，一種為系統(tǒng)電源防雷設(shè)計(jì)，一種為通訊線路防雷設(shè)計(jì)，最后一種為儀器本身防雷設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，污水處理廠應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以及時(shí)掌握水質(zhì)情況，并且針對(duì)水質(zhì)存在的問(wèn)題，及時(shí)實(shí)施有效的處理措施，有效保護(hù)水體不受污染。水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用過(guò)程中，仍處于發(fā)展階段，需要研究人員根據(jù)水體變化、污水廠處理要求等進(jìn)行優(yōu)化和完善，從而提高系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力，以便有效防控水環(huán)境，為人們生活和工作使用健康水資源發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

（作者系沈陽(yáng)市環(huán)境保護(hù)局沈河分局環(huán)境監(jiān)測(cè)站 工程師）

【參考文獻(xiàn)】

[1]張鵬.水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城鎮(zhèn)污水處理廠的應(yīng)用分析[J].環(huán)境與發(fā)展.2018（1）：141-142.

[2]劉玉紅.水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2009（20）：24.