李銘裕

（廣東省揭陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 揭陽 522000）

自動監(jiān)測對于當前的大環(huán)境來講，本身就是尤為有效的環(huán)保督促手段，其不僅具有連續(xù)且高效的優(yōu)勢，更可以準確識別不同類型的污染源，讓環(huán)境質量監(jiān)測不留死角，進一步支持污染減排監(jiān)測體系的構建。早在十二五期間，江蘇、廣東、山東和遼寧等省份，就已經開始構建水質自動監(jiān)測系統(tǒng)，為水環(huán)境的維護帶來了更多的可能性。因此，必須要給予環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)足夠的關注和重視，在未來真正實現常態(tài)化發(fā)展[1]。

1 環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的邏輯內涵和主要功能

1.1 核心概念

通常意義上所說的水質自動監(jiān)測系統(tǒng)，主要是以水質自動監(jiān)測站的運營為基礎，目的是獲得在線且全天候的水質數據，由此來把這些信息傳遞到控制管理中心，進而展開遠程監(jiān)督和把控。在這里，自動監(jiān)測系統(tǒng)是可以實時反映出水質的動態(tài)變化的，因此其數據的收集也足夠真實有效，能夠讓遠程操控人員詳細了解現場的實際情況。水質自動監(jiān)測系統(tǒng)產生的監(jiān)測數據能反映全天水質變化情況，比手工監(jiān)測數據更具代表性，能夠更好地服務于水環(huán)境管理工作。與此同時，水質在線自動監(jiān)測系統(tǒng)也會把不同的監(jiān)測流程充分結合到一起，例如水樣的采集、水質的分析、數據的記錄等等[2]，能夠有效實現人為勞動力的置換，整體的運行過程也極為穩(wěn)定，即便是后續(xù)維護也不會經歷過于繁瑣的步驟和流程。

1.2 主要功能

自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行是為了維護水環(huán)境的質量，所以其主要功能就體現在對污染物的識別和控制上，例如化學需氧量、總氮、濃度、總磷、pH 值等等，而這些污染物的存在也會關系到當地的工業(yè)企業(yè)和污水處理廠，自動監(jiān)測系統(tǒng)可以準確識別區(qū)域內的水質控制指標是否符合國家在宏觀上下達的標準。除此之外，自動監(jiān)測系統(tǒng)還可以發(fā)揮出預警和預報的價值，可以把圖像和表格充分結合到一起，對現場的實時監(jiān)測數據進行解讀，這樣就可以讓生態(tài)環(huán)境工作者獲得更為及時準確的信息。同時，一旦識別到水質存在超標或者是設備出現故障的現象，自動監(jiān)測系統(tǒng)也會及時發(fā)出警報，讓生態(tài)環(huán)境工作者可以第一時間作出反應，并采取應對措施進行處理。另外，水質自動監(jiān)測系統(tǒng)還可以隨時隨地發(fā)布信息并滿足信息隨時查閱的基本需求，即便是現場的監(jiān)測已經完畢，數據也會保存很久。

2 環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)運行的必要價值

2.1 是水環(huán)境保護的重要支撐

自動監(jiān)測系統(tǒng)可以及時識別水質的問題和潛在的風險，直接反映出當下水質的好壞，為水環(huán)境保護提供更為重要的支撐，讓水環(huán)境的治理獲得豐富的數據參考。另外，由于自動監(jiān)測系統(tǒng)是以實時監(jiān)測為主的，因此數據更具真實性，能夠有效排除人為主觀意識帶來的誤差。

2.2 提高了監(jiān)測的效益和質量

自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行可以大大提高水質監(jiān)測工作的效率和質量。在這里，無論是水樣的采集、檢測，還是數據分析，其自身都具有極為明顯的復雜性特點，如果只是依賴人為主體進行運轉，必然會產生各種各樣的失誤。而在自動化系統(tǒng)的支撐下，可大大降低人為主體的勞動強度就可以大大降，使人工操作所產生的誤差明顯減少，水質監(jiān)測數據具有更強的準確性和說服力，一旦出現重大污染事故，系統(tǒng)也可以及時發(fā)出警報[3]。

2.3 有效節(jié)約了成本

自動監(jiān)測系統(tǒng)集合了各種現代技術，免除了人工操作這一環(huán)節(jié)，直接降低了人力成本的投入。盡管自動監(jiān)測系統(tǒng)需要引進各種高科技設備，但相對于長期的勞動力消耗來講，整體上還是性價比極高的選擇。

3 環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的應用內容

目前，環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)主要應用于水質指標和水文信息的監(jiān)測。水質指標是集合性的參數，可以對水質量的高低作出精準的描述。水質自動監(jiān)測系統(tǒng)根據監(jiān)測水質的不同，配備相應的監(jiān)測指標。常規(guī)地表水監(jiān)測指標包括水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮等。涉及工業(yè)園區(qū)排水可根據園區(qū)產業(yè)結構增加對重金屬等特征污染物的監(jiān)測。為了更好地對水質變化狀況進行分析，可增加流速、流量等監(jiān)測指標。

3.1 地表水監(jiān)測

環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)可以直接對地表水進行遠程控制，有效地反映出地表水的實時動態(tài)變化，特別是就斷面水體和流域水質來講，能夠及時有效地反映污染事件的發(fā)展形勢，讓區(qū)域之間的協同治理變得更加精準。與此同時，當展開地表水監(jiān)測的時，自動監(jiān)測系統(tǒng)也可以從整體的角度出發(fā)，先對水質的狀況作出大致的判斷。目前，自動監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)已經引起了業(yè)界的廣泛關注，特別是對環(huán)境資源部門來講，更是在這一領域開展了多種多樣的實踐，如在入?？诘奈恢迷O立站點，在重要的河流和湖泊上配備監(jiān)測設備等等，可以進一步維護基礎的水生環(huán)境，為人民群眾創(chuàng)造更加舒適且安全的生活條件。

3.2 水庫水監(jiān)測

水庫水的監(jiān)測主要是為了識別不同類型的污染物，在這其中較為常見的主要有pH、氯離子、TDS、總磷、色度等等[4]。水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的應用可以滿足污染物遠程監(jiān)測的需求，進一步提高水環(huán)境的監(jiān)測力度，能夠準確反映水源地的水質，進而關聯到基層群眾的日常生產生活，保證人們的健康用水。一旦自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現水源地水質存在問題，那么就可以立刻進行預警，并引導環(huán)保部門采取有效的應急預案，進而對水環(huán)境作出系統(tǒng)化的監(jiān)督和管控，嚴格保障飲用水本身的安全系數。

3.3 排污口水質監(jiān)測

排污口對接的是已經過處理的污水，其自身會影響到管網和江河湖海，但排污口的污水最終流向的還是大自然，在這種情況下，水質處理的標準與否會直接影響水環(huán)境的質量。在這里，自動監(jiān)測系統(tǒng)可以針對企業(yè)排放污水的水質進行動態(tài)化的識別，將監(jiān)測數據實時傳送到管理部門，可以及時了解企業(yè)的排污情況，對于污染事件的處理做到可預警、可溯源。

3.4 工業(yè)用水監(jiān)測

工業(yè)用水的開發(fā)本身就對水的質量有著極為嚴格的要求，而且由于生產的用途存在明顯的區(qū)別，不同企業(yè)對水質的要求也不盡相同。如鍋爐用水不能含有大量鈣或者是鎂的硫酸鹽，否則鍋爐的運轉過程中就會產生大量的水垢，進而讓企業(yè)消耗更多的燃料，嚴重時甚至會導致鍋爐爆炸。又或者，就冶金工廠的建設來講，冷卻設備的運行也對水資源的開發(fā)提出了一定的要求。一般情況下，工業(yè)用水監(jiān)測的目的是讓企業(yè)更加適應環(huán)保的需求，在維護自身生產效益的同時，達到節(jié)能減排的目的[5]。在這里，自動監(jiān)測系統(tǒng)的應用能夠讓工業(yè)企業(yè)明確污染物的分布以及污染物的來源，并對當下的污染物防治效果作出綜合性的評價，進而總結出污染存在的原因，為后期的生產優(yōu)化提供有效的參考。

4 環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)建設的方法和路徑

4.1 總系統(tǒng)的開發(fā)

總系統(tǒng)的開發(fā)需要依賴水質自動監(jiān)測站的設計（以下統(tǒng)稱水站），主要涉及點位選取、基礎設施建設、設備的安裝和調試以及工程的驗收等多個環(huán)節(jié)。

其一，要構建起完善的工作協調機制。水站的運行大多都是以河道周邊為參考的，作為一種停留在地表上的建筑物，其自身的開發(fā)也需要向土建部門、水務部門和規(guī)劃管理部門申請并獲得同意，這就有可能牽涉到各種類型的利益沖突。在這種情況下，當地政府就要發(fā)揮出自身的引導和組織作用，構建起統(tǒng)一的領導小組，創(chuàng)設完善的工作協調機制，重點解決在前期規(guī)劃中遇到的突出問題，保證后期的施工能夠順利進行[3]。

其二就是站房的建設，水站站房是支撐自動監(jiān)測系統(tǒng)運行的物質基礎，也是整體項目開發(fā)的起始環(huán)節(jié)，無論是選址還是結構的設計，都會影響到整個監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在這里，當地的環(huán)境部門必須充分積累有用的經驗和教訓，參考國家水站下發(fā)的文件和相關標準，制定出更為完善的建設技術指標，針對選址和施工做出詳細的說明。水站所處的河段水深必須要大于一米，而站房和取水口之間的距離也必須小于300 米，這有利于管線布設，確保水站長期穩(wěn)定運行。

其三就是數據管理平臺的搭建。從上文的敘述中可以看出，環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行可以滿足遠程控制的需求，所以其自身也會牽連到幾十甚至上百個水站的建設。系統(tǒng)每天都會收集海量的數據信息，這些資料的處理對于人為主體來講也是一項挑戰(zhàn)。在這種情況下，就要構建起更為完善的數據管理平臺，監(jiān)測部門要結合平臺的運行，定期審核上報本地的監(jiān)測信息，然后由上級部門作出統(tǒng)計，展開統(tǒng)一的總結與評估，最后編制出完善的報告，整體的運行如圖1 所示。只有這樣才可以有效滿足自動化管理的需求，省略更多繁瑣的步驟和流程。

圖1 數據管理平臺

最后就是系統(tǒng)的驗收，在監(jiān)測設備入網之前，驗收就是最后一道關卡，能夠充分體現出監(jiān)測數據本身的有效性。當水站的儀器設備安裝完畢之后，建設方必須要有足夠的自覺性和主動性，對設備進行驗收和調試，保證水站的運行狀態(tài)是足夠穩(wěn)定的[4]。這里說的驗收主要牽涉到站房的檢驗、儀器設備的清點、儀器性能的評估、儀器配置結構、系統(tǒng)功能描述等多個方面的內容。當各區(qū)水站的驗收告一段落的時候，也要把這些收集的資料完整上報，真正做到一站一檔，這樣也有利于后期的查閱和搜集。

4.2 強化過程性的運行管理

4.2.1 水站本身的運行維護

當水站投入使用之后，其自身狀態(tài)的穩(wěn)定與否與后期的運行管理存在密切的聯系。維護管理工作的落實，能夠進一步提高自動監(jiān)測數據的可靠性，所以必須獲得更高的認可與青睞。在這里，生態(tài)環(huán)境部門可以自主進行運維，也可以委托第三方機構進行運維。相對于自主運維來講，第三方運營機構的專業(yè)隊伍建設要更加突出，而且有更強的獨立性，不會因為行政干預而影響工作的結果。因此，生態(tài)環(huán)境部門必須更加重視與第三方運營機構的對接和溝通，要構建起長效合作機制，特別是水站公開招標的時候，環(huán)保部門也要把建設和運營打包到一起，這樣可以避免多個參與主體之間的矛盾。

4.2.2 日常工作中的監(jiān)督和管理

這一領域的重點是維護儀器設備本身的穩(wěn)定性。具體來講，無論是受主觀因素影響還是受客觀因素的影響，儀器設備導致的誤差都是難以避免的，這就有可能造成監(jiān)測數據的異常，所以對儀器設備的監(jiān)督管理與數據審核也是極為必要的。

4.2.3 制度的進一步完善

環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)包括數據收集、數據傳輸和數據應用這三個核心環(huán)節(jié)，而這三個環(huán)節(jié)是相互聯系且密不可分的，無論哪一個環(huán)節(jié)出現問題，都勢必會影響整個系統(tǒng)的質量[5]。所以為了確保數據的整合萬無一失，也必須構建起更為完善的管理機制。具體來講，運營單位要有信息反饋的自覺性，要統(tǒng)籌管理水站的日常運行。此時，監(jiān)測部門要及時審查并上報數據，上級管理部門需要對上報數據進行匯總和評估，然后對整個區(qū)域內的水質進行評估，進而做好后續(xù)的預警工作。

4.2.4 巡查工作的落實

水站的運行與周邊的環(huán)境有著密切的關系，有可能會受到各種主客觀因素的影響，因此必須要定期展開巡查工作，對比設備運行的前后狀態(tài)，提高數據的準確性和可靠性。在這里，臺賬就是對工作最為有效的反應，當地的生態(tài)環(huán)境部門不定時對水站進行隨機巡查，通過周期性的對比，檢查試劑更換是否妥當、儀器維修記錄是否健全。在這里，巡查人員還需要攜帶一些質控的樣品，在到達工作現場之后及時通知水站的運營方，如果最終的測試結果不合格，那么要及時進行公開通報，這樣也可以做到信息的透明化。

4.3 系統(tǒng)的階梯性維護

4.3.1 檢測站系統(tǒng)的維護

主要包括定期清洗、不定期清洗和定期維護這三個板塊。就定期清洗來講，主要對應的是取水管路本身的運行質量，能夠有效防止泥沙堵塞、藻類吸附等現實問題[6]。在這里，操作人員必須定期拆卸或者清洗取水口，以一個季度為周期，特別是對于那些泥沙量較大的地區(qū)來講，要適當縮短清洗的周期，維護取水管路的內生環(huán)境，進而延長儀器的使用壽命。就不定期的清洗來講，主要牽涉到水質監(jiān)測系統(tǒng)本身的自凈功能，如果自動清洗可以滿足日常的維護需求，那么操作人員也自然不需要多加考慮。如果水中已經累積了大量的懸浮物，那么無論是配水單元管路還是采水單元管路，都會有大量的雜物沉積，這就會進一步影響傳感器的運行狀態(tài)，影響樣品注入反應池中的體積，干擾最終的監(jiān)測和識別結果。就定期維護來講，主要包括站內技術人員的維護和供應 商的現場維護[6]。技術人員必須展開定期的遠程檢查，并以一周為期限，進行全方位的巡視，同時還要利用軟件遠程下載監(jiān)測站的數據。

4.3.2 試劑的管理

試劑是與儀器的運行聯系在一起的，其能夠與待檢測的水產生多種奇妙的化學反應，最終反映出當地水體的質量，因此，試劑本身也可以影響檢測結果的準確性。一般情況下，自動監(jiān)測系統(tǒng)采用的試劑以優(yōu)級純和分析純?yōu)橹?。在正式開始操作之前，必須認真檢查試劑的濃度，儲存期和存儲容器本身的密封性，如果發(fā)現有沉淀或者是變色等現象，要及時進行調整和更換。同時，不同試劑的穩(wěn)定性是存在明顯的差異的，如果試劑的穩(wěn)定性差，而且濃度相對較低，那么就要盡可能地降低配置的頻率。如果試劑的性質較為特殊，那么操作人員也要選擇特定的存儲方法，保留專門的存儲空間，如氧化劑或者是還原性試劑，就要用棕色或者是深色的瓶子儲存，而且還要擺放在陰涼干燥的地方，避免陽光的直射。

4.3.3 儀器的管理

主要包括定期校準、質量控制樣品檢查、實驗室對比這幾個板塊。就定期校準來講，操作人員要以一個月為周期，積極尋求專業(yè)監(jiān)測機構的幫助，并配合其工作人員展開系統(tǒng)性的校驗。在這里，若是儀器已經長時間停機，而后又重新啟動，那么操作人員要及時更換試劑，并對其參數進行重新校準。就質量控制樣品檢查來講，大多是以一周為周期的，操作人員要檢查儀器的漂移狀況，如果超過誤差范圍，那么就要重新進行校準。就實際水樣對比來講，以一個月為周期，將實驗分析結果與自動監(jiān)測儀器分析結果進行比對，如果超過誤差范圍需要對自動監(jiān)測儀器進行校準。

4.3.4 數據的管理

數據的管理包括與歷史數據的對比、參數相關性的分析、環(huán)境因素的測定這幾個方面。就歷史數據的對比來講，一般情況下都具有相對穩(wěn)定性，可如果最近一段時期監(jiān)測數據變化極為明顯，那么操作人員就要對信息的準確性作出進一步的論證，如果有必要，可進行實驗室分析比對，最終確認是否需要剔除數據。就相關性的分析來講，由于不同的污染物本身是相互關聯的，所以其參數也都蘊含著一些特定關系，這就需要操作人員把握好參數之間的規(guī)律。

5 結語

總的來說，環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設是任重且道遠的，在實踐的過程中也會遇到各種各樣的現實挑戰(zhàn)，所以從業(yè)人員要保持足夠的耐心和熱情。本文通過總系統(tǒng)的設計、過程性的質量管控、測站的系統(tǒng)維護這幾個角度，論述了環(huán)境水質自動監(jiān)測系統(tǒng)的運維方法，具有理論上的合理性與實踐上的可行性，能夠作為現實中的參考指南和依據。