水質線上監測系統

水質線上監測系統（WQMS）是一套以線上自動分析儀器為核心，運用現代感測技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機套用技術以及相關的專用分析軟體和通信網路組成的一個綜合性的線上自動監測體系。WQMS可儘早發現水質的異常變化，為防止下游水質污染迅速做出預警預報，及時追蹤污染源，從而為管理決策服務。

基本介紹

• 中文名：水質線上監測系統
• 外文名：On-line Water Quality Monitoring System
• 學科：水文地質學
• 本質：綜合性的線上自動監測體系
• 作用：可儘早發現水質的異常變化
• 性質：以線上自動分析儀器為核心

主要特徵

水質線上監測系統（On-line Water Quality Monitoring System）是一個以線上分析儀表和實驗室研究需求為服務目標，以提供具有代表性、及時性和可靠性的樣品信息為核心任務，運用自動控制技術、計算機技術並配以專業軟體，組成一個從取樣、預處理、分析到數據處理及存貯的完整系統，從而實現對樣品的線上自動監測。自動監測系統一般包括取樣系統、預處理系統、數據採集與控制系統、線上監測分析儀表、數據處理與傳輸系統及遠程數據管理中心，這些分系統既各成體系，又相互協作，以完成整個線上自動監測系統的連續可靠地運行。

發展歷史

水質自動監測在國外起步較早，我國在水質自動監測、移動快速分析等預警預報體系建設方面尚處於探索階段。1998年以來，我國已先後在七大水系的10個重點流域建成了100個國家地表水水質自動監測站，各地方根據環境管理需要，也陸續建立了400多個地方級地表水水質自動監測站，實現了水質自動監測周報。當前國內所用的自動化監測系統多為國外進口設備，水質自動化監測裝置在製造上已不能滿足快速發展的水質監測的需要，因此，國產化自動監測儀有廣闊的開發前景和潛在的銷售市場。

主要類型

多參數水質線上自動監測系統又名多參數水質線上分析儀器集成系統適用於：水源地監測、環保監測站，市政水處理過程，市政管網水質監督，農村自來水監控；循環冷卻水、泳池水運行管理、工業水源循環利用、工廠化水產養殖等領域。

分析儀器

水質線上分析儀器按測量方式通常分為電極法和光度法兩種，應根據使用環境的不同作相應的選擇。

當前常見的水質線上分析儀器生產商有：美國HACH，法國SERES、德國WTW、德國E+H、德國KUNTZE、日本島津、日本Horiba、奧地利SCAN等。

按測量的參數劃分水質線上分析儀器有以下種類：

序號	中文名稱	英文名稱	電極法	光度法
1	溫度	Temperature	√
2	PH	Ph	√
3	溶解氧	Dissolved Oxygen（DO）	√
4	電導率	Conductivity	√
5	濁度	Turbidity	√
6	葉綠素	Chlorophyl	√
7	藍藻	blue algae	√
8	高錳酸鹽指數	Permanganate Index		√
9	化學需氧量	Chemical Oxygen Demand（COD）	√	√
9	生物需氧量	Biological Oxygen Demand (BOD)	√
10	氨氮	Ammonium	√	√
11	硝酸鹽氮	Nitrates	√	√
12	亞硝酸鹽氮	Nitrites	√	√
13	總磷	Total Phosphorus		√
14	磷酸鹽	Phosphates		√
15	總氮	Total Nitrogen		√
16	總有機碳	Total Organic Carbon	√	√
17	水中油	Hydrocarbons		√
18	余氯	Free Chlorine		√
19	氯離子	Chlorides	√
20	總氯	Total Chlorine		√
21	硬度	Hardness	√	√
22	氟化物	Fluorides	√
23	氰化物	Cyanide	√
24	總酚	Phenols		√
25	大腸桿菌	Coliform Bacteria		√
26	矽酸鹽	Silica		√
27	硫酸鹽	Sulfates		√
28	硫化物	Sulfides	√
29	臭氧	Ozone	√
30	重金屬	Heavy Metals
30.01	銅離子	Copper		√
30.02	鋁離子	Aluminium		√
30.03	六價鉻	Chromium VI		√
30.04	鐵離子	Iron		√
30.05	總鐵	Total Iron		√
30.06	鉛離子	Lead		√
30.07	錳離子	Manganese		√
30.08	鎳離子	Nickel		√
30.09	鋅離子	Zinc		√
30.10	鈉離子	Sodium		√
30.11	鎘離子	Cadmium		√
30.12	鈾化物	Uranium		√

取水系統

取水系統的設計主要針對滿足水樣的代表性、可靠性和連續性來設計的，該系統的主要組成部分有：取水頭、取水泵、水樣輸送管道和流速流量調節幾個部分組成。按照取水方式的劃分主要分為直取式和浮筒式兩種，直取式主要針對水位變化小的環境使用，如污水廠、污染源、自來水涵管取水等，而浮筒式主要針對水位變化較大的環境使用，如地表水等。

預處理系統

水樣預處理的設計主要是為了既要消除干擾儀表分析和影響儀表使用的因素，又不能失去水樣的代表性。預處理的手段通常有自然沉降、物理過濾及滲透等。通常是根據水樣的純度來決定預處理的級別。有些分析儀器在設計時已經考慮了進樣的預處理，需在系統集成時考慮與之配合使用。

數據採集控制

數據採集控制系統的主要由PLC、現場工控機、中心站計算機以及變送器、執行機構等組成，其功能主要有：

（1）控制整個線上監測系統的自動運行，這部分主要由PLC寫入程式後完成；

（2）採集、存儲並傳輸儀表分析的數據，這部分主要由現場工控機與數據採集傳輸模組協作完成。

集成輔助系統

輔助系統的設計主要是為了保障線上監測系統的連續穩定的運行，它需要根據現場情況的變化而作相應的調整。總體來說有以下幾個方面需要注意：

（1）管路的清洗：由於管路中殘留的污垢以及因此而孳生的藻類會對水樣造成污染，所以需要對管路進行定時定量的清洗，清洗的方式和內容多種多樣，目標都是為了保證水樣的真實性和代表性。

（2）電力的保障：電力的穩定直接關係到儀表分析的準確性和連續性，因此首先儘可能選擇穩定的交流電網以供接入；其次，在交流電進入自動監測系統前，需要對電流再次整流，以便應對突發性電流不穩情況的發生；最後，如果有必要的話，可以配備後備電源以供停電時線上監測系統的正常運行。

（3）預防雷擊：防雷主要分為站房防雷、電源防雷和通訊防雷，當遭遇雷擊時電流首先擊穿防雷器以達到保護儀表及系統設備的目的。這一點在雷雨多發的地區尤其重要，當發生雷雨後工作人員要儘快檢查防雷器的狀態，如損毀要及時更換。

（4）調節溫濕度：適合的溫度和濕度對於儀表的穩定運行也很重要，這部分功能主要由空調和除濕設備來實現。

研究意義

水質線上監測系統可以實現監測自動化、實現水污染的預警預報，對於防止污染事件的進一步發展可起到至關重要的作用；水質線上監測系統還可以實現水質信息的線上查詢和共享，可快速為領導決策提供科學依據。