自動化水質監測系統在沭水東調工程的應用

夏 泉，梅澤本，張 超

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

日照市沭水東調工程是為日照市工業及城市居民生活用水的補充水源工程，工程線路全長88.3 km，現已投入日照市供水系統發揮作用。由于該工程是為城市居民生活供水，對供水質量要求高，所以要求對水質進行監測。

在引水閘設置固定式水質自動監測站點，同時，利用原有水質監測實驗室及本次新設便攜式水質快速測定儀，對輸水全線的關鍵控制節點進行定期水質巡檢，形成實驗室監測與自動監測相結合、固定監測與動態監測相結合的監測系統，以滿足正常情況和應急狀態下水質監測業務的需要。

1 自動化水質監測系統總體架構

水質自動監測系統由站房、儀表分析單元、取水單元、配水單元、控制系統、數據采集/處理/傳輸系統、輔助系統、視頻監控單元、動力環境監控單元、防雷設備等組成。其中儀表分析單元由五參數分析儀（溫度、pH、溶解氧、電導率、濁度）、氨氮分析儀、高錳酸鹽分析儀、總磷分析儀、總氮分析儀等組成；采水系統將水樣采集預處理后供各分析儀表使用；系統泵閥及輔助設備由PLC控制系統統一進行控制；各儀表數據經RS232/485接口由數采工控設備進行統一數據采集和處理，系統數據支持光纖和無線傳輸兩種傳輸模式。為防止雷擊影響，水質自動監測系統配置完善的防直擊雷和感應雷措施。系統配置智能環境監控單元對系統整體安全、消防和動力配電進行智能監控，同時，水質自動監測站設置有視頻監控裝置，可遠程實時對取水口狀況，站房內部狀況進行監視，還配置便攜式水質快速測定儀一套，用于工程水質巡檢及突發性水質事件監測需求。

2 系統設計的主要內容與技術性能

2.1 采水單元

主要功能是將采樣點的水樣引至自動站儀器間內，并滿足配水單元和分析儀器的需要。采水單元包括采水構筑物、采水泵、采水管道、清洗配套裝置和保溫配套裝置。項目能夠實現連續或間歇方式工作，并能夠根據監測要求現場或遠程設置監測頻次；保證停電后重新上電時，采水系統、控制系統、監控軟件能自動恢復工作，達到無人值守的目的。

2.2 配水單元

系統采用雙泵雙管路進樣，主進水管路串聯，儀器并聯取樣的方式。設置的工作流程有：進樣過程，清洗站房內部管路，清洗取，等待。

配水單元可以實現下述內容：所有主管路采用串聯方式，管路干路中無阻攔式過濾裝置，每臺儀器都從各自的過濾裝置中取水，任何儀器出現故障都不會影響其他儀器的工作；滿足各儀器對樣品的要求，滿足所有儀器的需水量。配水單元能夠通過對流量和壓力的調配，滿足所選用的儀器和設備對樣品水流量和壓力的具體要求，并有清洗功能，能夠遍及全部系統管路和相關設備，且不損害儀器和設備，也不會對分析結果構成影響。

2.3 控制單元

系統的控制單元具有系統控制、數據采集、存儲及傳輸功能、在系統斷電或斷水時的保護性操作和自動恢復功能。控制系統負責完成整個監測站的系統控制功能，由數據采集器、采集控制軟件、開關量控制器、現場工控機、現場監控操作軟件構成。通過本系統可實現現場同中心控制系統的通信，控制給水配水采樣；設置監測頻率、采樣間隔等；直接儀表校檢；按照組態數據的要求對數據進行現場模擬圖、運行控制狀態組、數據列表等監視；對現場信號源數據進行不同類型的監視，以便于直觀地獲得信息；對監視的數據進行報警定義，可設高、低限報警、開關量報警等，并記錄報警時間，形成報警報表，提供可組態的工具對監視點信號進行報警組態設置，同時，對通訊故障進行管理及分析，為恢復異常通訊提供分析依據。

2.4 數據采集傳輸

1）采集系統。儀器設備的數據采集可通過其數字口獲取分析儀器及輔助設備的工作狀態，如運行、采樣、測量、留樣、校準、報警、啟動、停止、清洗、藥劑添加、遠程對時、供電狀態、室內溫濕度等安全信息等，具有實時數據采集、歷史數據查詢和存儲功能，能在現場進行2年以上的歷史數據存儲和查詢。系統采用數字標準接口與現場所有具有數字接口和協議的設備進行對接，實現對儀器設備的遠程控制、測量數據傳輸、遠程對時等功能。監測項目采用分級、分頻率的方法，實施在線監測點的數據采集，每次作為一次有效值進行采集，根據儀器設備運行輸出的狀態量進行在線實時采集，可以捕捉系統的每次狀態改變。數采儀不但實時顯示該狀態，同時也對重要狀態信息進行存儲，并將該重要狀態上傳到監控中心平臺，維護人員可以第一時間掌握和了解系統的狀況。

2）系統傳輸。系統選用的數采儀配上相應的通訊設備后，可同時具備無線通訊方式與有線通訊方式兩種通訊方式，并可以通過公網上傳。

3 系統特點

與傳統的水質監測比較，此系統具有安裝簡單、方便，對環境要求低、占地少，施工操作簡便，維護便捷，穩定性高、安全度高等特點：

1）具有自動控制的功能、能夠實現低維護量和低成本的運行。

2）可以實現漏液的自動監測報警，減小了遺漏藥液的危險。

3）具有濁度、色度干擾自動補償功能。

4）因為系統可以在設備上、工控機上設置時間與校準點，所以校準方式設置非常靈活、校準點及時間可根據需求隨時進行設定。

5）可以科學地制定藥劑投放計量，使藥劑的使用量更為適當、精確，減少不必要的用量，使藥劑的消耗量更低，預備藥劑時間周期更短，減少藥劑的存儲量，減少資金的占用。

6）因為系統是實時在線的，需要時可以隨時調看測量的進程，在顯示屏上進行實時顯示；所以，系統更具快捷、實時的特點。

7）系統支持無線通訊、USB、JR45等多種數據接口，方便數據存取、傳輸。也可以在中心與備調中心，調取數據、打印數據。

4 結語

隨著人民生活水平的提高，對用水質量要求越來越高，水質監測重要性日益突出。水質監測系統在運行上高度自動化，管理上可實現無人或少人值守；同時，可以通過計算機監控系統在調度中心與備調中心進行實時監控，有極高的實用性與可操作性。

在膠東調水自動化調度系統工程、南水北調東線一期工程自動化調度系統等工程中都進行了在線水質監測系統的設計，具有高效、準確，控制、檢測靈活、方便的特點。在供水工程、水廠工程等的實際運行中也有較好的運用效果，可以廣泛推廣使用。