自動(dòng)化水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在沭水東調(diào)工程的應(yīng)用

夏 泉，梅澤本，張 超

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014）

日照市沭水東調(diào)工程是為日照市工業(yè)及城市居民生活用水的補(bǔ)充水源工程，工程線路全長(zhǎng)88.3 km，現(xiàn)已投入日照市供水系統(tǒng)發(fā)揮作用。由于該工程是為城市居民生活供水，對(duì)供水質(zhì)量要求高，所以要求對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在引水閘設(shè)置固定式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，同時(shí)，利用原有水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室及本次新設(shè)便攜式水質(zhì)快速測(cè)定儀，對(duì)輸水全線的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定期水質(zhì)巡檢，形成實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合、固定監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以滿足正常情況和應(yīng)急狀態(tài)下水質(zhì)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的需要。

1 自動(dòng)化水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由站房、儀表分析單元、取水單元、配水單元、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集/處理/傳輸系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、視頻監(jiān)控單元、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控單元、防雷設(shè)備等組成。其中儀表分析單元由五參數(shù)分析儀（溫度、pH、溶解氧、電導(dǎo)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(tǒng)將水樣采集預(yù)處理后供各分析儀表使用；系統(tǒng)泵閥及輔助設(shè)備由PLC控制系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行控制；各儀表數(shù)據(jù)經(jīng)RS232/485接口由數(shù)采工控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集和處理，系統(tǒng)數(shù)據(jù)支持光纖和無(wú)線傳輸兩種傳輸模式。為防止雷擊影響，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置完善的防直擊雷和感應(yīng)雷措施。系統(tǒng)配置智能環(huán)境監(jiān)控單元對(duì)系統(tǒng)整體安全、消防和動(dòng)力配電進(jìn)行智能監(jiān)控，同時(shí)，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站設(shè)置有視頻監(jiān)控裝置，可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)對(duì)取水口狀況，站房?jī)?nèi)部狀況進(jìn)行監(jiān)視，還配置便攜式水質(zhì)快速測(cè)定儀一套，用于工程水質(zhì)巡檢及突發(fā)性水質(zhì)事件監(jiān)測(cè)需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與技術(shù)性能

2.1 采水單元

主要功能是將采樣點(diǎn)的水樣引至自動(dòng)站儀器間內(nèi)，并滿足配水單元和分析儀器的需要。采水單元包括采水構(gòu)筑物、采水泵、采水管道、清洗配套裝置和保溫配套裝置。項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)或間歇方式工作，并能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)要求現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程設(shè)置監(jiān)測(cè)頻次；保證停電后重新上電時(shí)，采水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、監(jiān)控軟件能自動(dòng)恢復(fù)工作，達(dá)到無(wú)人值守的目的。

2.2 配水單元

系統(tǒng)采用雙泵雙管路進(jìn)樣，主進(jìn)水管路串聯(lián)，儀器并聯(lián)取樣的方式。設(shè)置的工作流程有：進(jìn)樣過(guò)程，清洗站房?jī)?nèi)部管路，清洗取，等待。

配水單元可以實(shí)現(xiàn)下述內(nèi)容：所有主管路采用串聯(lián)方式，管路干路中無(wú)阻攔式過(guò)濾裝置，每臺(tái)儀器都從各自的過(guò)濾裝置中取水，任何儀器出現(xiàn)故障都不會(huì)影響其他儀器的工作；滿足各儀器對(duì)樣品的要求，滿足所有儀器的需水量。配水單元能夠通過(guò)對(duì)流量和壓力的調(diào)配，滿足所選用的儀器和設(shè)備對(duì)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(tǒng)管路和相關(guān)設(shè)備，且不損害儀器和設(shè)備，也不會(huì)對(duì)分析結(jié)果構(gòu)成影響。

2.3 控制單元

系統(tǒng)的控制單元具有系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸功能、在系統(tǒng)斷電或斷水時(shí)的保護(hù)性操作和自動(dòng)恢復(fù)功能。控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成整個(gè)監(jiān)測(cè)站的系統(tǒng)控制功能，由數(shù)據(jù)采集器、采集控制軟件、開關(guān)量控制器、現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控操作軟件構(gòu)成。通過(guò)本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)同中心控制系統(tǒng)的通信，控制給水配水采樣；設(shè)置監(jiān)測(cè)頻率、采樣間隔等；直接儀表校檢；按照組態(tài)數(shù)據(jù)的要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬圖、運(yùn)行控制狀態(tài)組、數(shù)據(jù)列表等監(jiān)視；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)源數(shù)據(jù)進(jìn)行不同類型的監(jiān)視，以便于直觀地獲得信息；對(duì)監(jiān)視的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警定義，可設(shè)高、低限報(bào)警、開關(guān)量報(bào)警等，并記錄報(bào)警時(shí)間，形成報(bào)警報(bào)表，提供可組態(tài)的工具對(duì)監(jiān)視點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行報(bào)警組態(tài)設(shè)置，同時(shí)，對(duì)通訊故障進(jìn)行管理及分析，為恢復(fù)異常通訊提供分析依據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)采集傳輸

1）采集系統(tǒng)。儀器設(shè)備的數(shù)據(jù)采集可通過(guò)其數(shù)字口獲取分析儀器及輔助設(shè)備的工作狀態(tài)，如運(yùn)行、采樣、測(cè)量、留樣、校準(zhǔn)、報(bào)警、啟動(dòng)、停止、清洗、藥劑添加、遠(yuǎn)程對(duì)時(shí)、供電狀態(tài)、室內(nèi)溫濕度等安全信息等，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)查詢和存儲(chǔ)功能，能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行2年以上的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢。系統(tǒng)采用數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)接口與現(xiàn)場(chǎng)所有具有數(shù)字接口和協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程對(duì)時(shí)等功能。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用分級(jí)、分頻率的方法，實(shí)施在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，每次作為一次有效值進(jìn)行采集，根據(jù)儀器設(shè)備運(yùn)行輸出的狀態(tài)量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)采集，可以捕捉系統(tǒng)的每次狀態(tài)改變。數(shù)采儀不但實(shí)時(shí)顯示該狀態(tài)，同時(shí)也對(duì)重要狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，并將該重要狀態(tài)上傳到監(jiān)控中心平臺(tái)，維護(hù)人員可以第一時(shí)間掌握和了解系統(tǒng)的狀況。

2）系統(tǒng)傳輸。系統(tǒng)選用的數(shù)采儀配上相應(yīng)的通訊設(shè)備后，可同時(shí)具備無(wú)線通訊方式與有線通訊方式兩種通訊方式，并可以通過(guò)公網(wǎng)上傳。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)比較，此系統(tǒng)具有安裝簡(jiǎn)單、方便，對(duì)環(huán)境要求低、占地少，施工操作簡(jiǎn)便，維護(hù)便捷，穩(wěn)定性高、安全度高等特點(diǎn)：

1）具有自動(dòng)控制的功能、能夠?qū)崿F(xiàn)低維護(hù)量和低成本的運(yùn)行。

2）可以實(shí)現(xiàn)漏液的自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警，減小了遺漏藥液的危險(xiǎn)。

3）具有濁度、色度干擾自動(dòng)補(bǔ)償功能。

4）因?yàn)橄到y(tǒng)可以在設(shè)備上、工控機(jī)上設(shè)置時(shí)間與校準(zhǔn)點(diǎn)，所以校準(zhǔn)方式設(shè)置非常靈活、校準(zhǔn)點(diǎn)及時(shí)間可根據(jù)需求隨時(shí)進(jìn)行設(shè)定。

5）可以科學(xué)地制定藥劑投放計(jì)量，使藥劑的使用量更為適當(dāng)、精確，減少不必要的用量，使藥劑的消耗量更低，預(yù)備藥劑時(shí)間周期更短，減少藥劑的存儲(chǔ)量，減少資金的占用。

6）因?yàn)橄到y(tǒng)是實(shí)時(shí)在線的，需要時(shí)可以隨時(shí)調(diào)看測(cè)量的進(jìn)程，在顯示屏上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；所以，系統(tǒng)更具快捷、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。

7）系統(tǒng)支持無(wú)線通訊、USB、JR45等多種數(shù)據(jù)接口，方便數(shù)據(jù)存取、傳輸。也可以在中心與備調(diào)中心，調(diào)取數(shù)據(jù)、打印數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人民生活水平的提高，對(duì)用水質(zhì)量要求越來(lái)越高，水質(zhì)監(jiān)測(cè)重要性日益突出。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行上高度自動(dòng)化，管理上可實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值守；同時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)度中心與備調(diào)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有極高的實(shí)用性與可操作性。

在膠東調(diào)水自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)工程、南水北調(diào)東線一期工程自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)等工程中都進(jìn)行了在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有高效、準(zhǔn)確，控制、檢測(cè)靈活、方便的特點(diǎn)。在供水工程、水廠工程等的實(shí)際運(yùn)行中也有較好的運(yùn)用效果，可以廣泛推廣使用。