水質自動檢測數據處理系統的設計與實現研究

黃美杰

[摘? ? 要]伴隨著經濟發展，在人類社會發展中，水污染問題變得越來越嚴重，水質問題引起人們的擔憂。因此，在汽車涂裝生產階段中，前處理電泳工序的用水狀況越來越差，需要采用相應的技術手段來對水質的安全狀況進行測定，以便能夠及時準確地了解水質狀況，及時采取相應的對策進行保護與解決，從而為電泳工序提供良好的用水，進而滿足電泳工序用水的需求，以此來促進我國汽車涂裝生產的長久持續的發展。因此，本文以自動檢測水質數據為目標，對相應的處理系統進行了設計和研究，以供參考。

[關鍵詞]水質自動化檢測;數據處理系統;設計與實現

[中圖分類號]X832 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）12–00–03

[Abstract]With the development of economy and the development of human society， the problem of water pollution is becoming more and more serious. Therefore， in the automobile coating production stage， the water condition of pre-treatment electrophoresis process is getting worse and worse， we need to use the corresponding technical means to determine the safety status of water quality， so as to timely and accurately understand the water quality status， and take the corresponding countermeasures to protect and solve， so as to provide good water for electrophoresis process， and then meet the water demand of electrophoresis process In order to promote the long-term and sustainable development of automobile coating production in China. Therefore， this paper takes the automatic detection of water quality data as the goal， and designs and studies the corresponding treatment system for reference.

[Keywords]water quality automatic detection; data processing system; design and implementation

1 系統設計

1.1 采水單元

自動采集是主要的采水單元功能，其主要負責水泵管路以及供電系統等作用。在進行具體搭建時，需要做好與環境的結合，并對各種影響因素的考慮，所以如果條件不同，那么相應的檢測方法也有所不同。

1.2 配水單元

針對配水單元來說，需要對實際檢測階段存在的問題進行考慮，通過對相關裝置的選擇，來做好對水樣的預處理。在檢測水樣之前，首先需要做好對內部試管的沖洗，使樣品能夠具有準確性，此外，還需要做好對水樣中所含有的工業水、各工藝水槽循環水質存在雜質及漆渣、鐵粉等的過濾工作，在綜合判斷水的渾濁度的過程中，需要結合水量及過濾階段所獲得的雜質重量判斷。在預處理階段采用不同的步驟對項目進行檢測[1]。

1.3 分析單元

分析單元涉及到了自動水質分析儀以及水質測量儀器等主要設備，目前，其具有檢測水溫、電導率以及渾濁度等功能，能夠使設備成本得到有效降低。能夠自動地對量程進行分析和轉換，即使所處的環境較為復雜，其自我調節和遠程控制功能依然不會受到影響，使設備具備了更強的實用性。通過對數字接口的配備，能夠使服務器通過不同的方式接收到采集所獲得的數據。

1.4 數據傳輸單元

相關數據在經過分析單元的自動處理后，能夠通過數據傳輸單元向服務器端進行傳輸。由于站點類型有許多，因此需要應用不同的方式來進行傳輸。主要涉及到的傳輸技術為互聯網和GSM。在進行傳輸的過程中，通過對互聯網的應用，在速度和穩定性方面有著一定的優勢，然而其需要以網絡環境為基礎，通常來說，其使用環境需要在固定檢測點，以便于對網絡環境進行搭建。GSM傳輸技術在靈活性以及便捷度方面有著一定的優勢，并且對信號進行了大范圍的覆蓋，在采用移動式分析儀時，或是網絡環境難以搭建，或需要較高的搭建成本時較為適用。

（1）小型自動多參數分析儀。該儀器的組成為一臺或多臺，其特點是在水中能夠進行直接測量，系統有著較高的靈活性以及便捷性。此類檢測站出于便捷性的考慮，通信主要是由GSM模塊實現的，只需要通過對大型監測站點的建立就能夠實現對部分關鍵點的檢測，并且通過互聯網能夠實現對其的傳輸。

（2）固定式子站。固定式子站大多應用于重點防護區，且需要進行大面積、多項目的檢測，所以有著較大的數據量，配備了多個機房，通常的傳輸方式為互聯網。

（3）流動式子站。最為便捷的就是流動式子，因此也有著較高的成本。目前最為常見的就是人工數據記錄法，需要較大的人力成本，并且數據無法得到及時，簡便的處理。GSM傳輸技術是其最常見的通訊方式，并且能夠進行實時的移動[2]。

1.5 PLC系統

（1）導電率檢測器輸出4～20 mA的模擬信號，通過控制盤的PLC，在觸摸屏上顯示導電率。

（2）監控導電率的値，在設定值以上時，打開極液槽排水電磁閥。排水后，打開送水電磁閥，補加純水，降低電的傳導率，這樣來管理導電率。

（3）檢測到導電率異常，輸出「極液導電率高異常」、「極液導電率低異常」報警。

（4）在槽體和補水管分別安裝參數傳感器和電磁閥，通過PLC控制實現精準補水調節參數。

1.6 GOT監控畫面

GOT監控畫面見圖2。

2 如何檢測水質

2.1 采集水樣的工序

需要以水樣為基礎，采集pH值、硫化物以及油類等重點信息。在進行采集時，尤其需要注意采集的容器中是否具有溶解氧以及BOD等必備物質。此外，需要以此類項目的檢測為基礎，同時對水文信息和氣象信息進行測定，以此來為信息的采集和登記工作提供便捷[3]。

2.2 保存水樣

2.2.1 保存水樣的要求

在保存水樣的過程中，需要注意水樣之間是否會出現理化反應，還需要關注各成分在水樣中是否相互分離，并且所有成分都是不可或缺的部分。

2.2.2 選擇容器

在對容器進行選擇的過程中，需要關注容器的性能是否穩定，以此來是主要的水質成分能夠免于被吸附。其次，在選擇容器的過程中，還需要注意所選的材料容器成分必須要是單一的，因此，此類容器適用于各個領域。

2.2.3 保存樣品的時間

通常來說，樣品不宜過長時間的保存。例如，污水樣品只有48 h的保存時間。而清潔水樣的保存時間要小于72 h，如果是嚴重污染的水樣，其保存時間也要在12 h之內。上述所講的這些水樣的運輸時間，也不能超過1 d。此外，在保存水樣時主要將化學制劑以及還原劑等添加到了水樣中，以此來實現對其的冷凍或冷藏[3]。

2.2.4 分解水樣

水樣的分解主要是對樣品當中的有機物以及價態元素等進行溶解和氧化，從而使水樣當中的物質轉化為無機化合物。因此工作人員需要注意的是必須保證溶解的過程清晰透明，并且溶解物能夠進行相應的沉淀。關于水樣分解具體的操作工序為：首先，在爐內對水進行加熱時需要采用白瓷或蒸發皿作為載體，如果水樣經過加熱后只剩下了殘渣，那么就說明已經從水樣中分解出了有機物，接著就需要對殘渣采用冷卻處理，需要用到2%含量的HNO3，最后在測定濾液樣品時采用過濾的方式。

3 水質檢測工程中質量的控制措施

對檢測質量進行控制可以有效地確保檢測數據的真實以及合理性。對于質量檢測可以采取可靠準確的技術手段。當采用某種分析方法對水質進行檢測時，其實驗過程要經過多次的反復，以免產生誤差。與此同時還需要通過下設空參值以及校準曲線等其他的措施，以此來提高樣品檢測的精確度，從而保證數據的真實可靠性。

3.1 全過程對比參照

在本實驗當中，主要選用水來作為樣品的替代，運用相同的操作過程，以此來對兩者進行相應的對比。其中對于測定結果的檢出限以及測定結果的變化主要依據是空參值的大小。需要注意的是在實驗當中使用的儀器以及實驗器皿等都需要進行嚴格的測定與控制，以此來保證測試樣品的實驗結果。

3.2 校準曲線的控制措施

校準曲線一般是用來測定反應物濃度與其測量儀器之間的曲線關系的措施。校準曲線分析方法的使用首先需要校準樣品信號值，并且根據校準后之后的樣品含量或者濃度來對校準曲線進行確定。因為校準曲線的準確性會直接對分析結構的準確性負責。目前在水質檢測當中，主要運用的方法為校準曲線分析法。將校準曲線措施應用在水質檢測過程當中時，校準曲線的繪制最少需要5個濃度點[4]。

3.3 選擇先進性的技術與設備

在檢測水環境的過程中，通過對其的管理，能夠使水環境達到理想的質量，因此，需要為檢測工作配備專業的技術和設備，在利用此類技術和設備后，能夠獲取到精準度更高的檢測數據，然后再檢測水環境的質量，以此來獲取科學度和精準度更高的水信息和相應的依據，促進水污染的良好防治。通過對水環境及其各種污染物質情況的檢測，能夠促進環境防治目標的實現。由于水環境具有多樣化的檢測對象，因此檢測污染物不變的情況下，通過對各類型儀器設備的使用，能夠實現對不同技術的檢測。水環境能否得到高質量的檢測，與檢測技術及檢測精密度有著密切的關系。所以，想要使水環境能夠得到高質量的檢測，就需要采用具有先進性以及高效性的技術和設備進行檢測，需要對現代化的技術和設備進行更強有力的開發，以此為前提，能夠使水環境得到高質量的檢測管理。

3.4 對專業團隊的構建

在對水環境進行質量檢測的過程中，需要對理論和實踐進行重點的結合，需要從布局、樣品采集以及儀器等方面對水環境進行檢測。檢測此類內容的人員不僅需要具備良好的素質，并且需要采用專業的檢測理論，并進行專業的實踐操作，以滿足檢測要求。想要使水環境能夠得到滿足具體要求的檢測，就需要對檢測人員的專業素質進行加強，檢測人員需要參與各種培訓活動，以一體化為目標，對理論、培訓以及實踐考核進行結合，以此來為水環境檢測提供基本的質量保證。此外，需要以人才培養為目標，建立完善的機制，如果其內容的專業性能夠與水環境標準相符，就能夠開始檢測水環境質量，并且能夠作為基礎，為水環境檢測提供相應的質量保障。此外，還需要從節能方面對檢測著進行更強有力的培訓，站在業務水平以及職業道德的角度進行思考，以此來保障水環境檢測質量管理工作，能夠得到更好的實施。

4 結束語

目前水質的安全衛生問題已經引起了人們的廣泛關注，為了滿足人們對飲水的高質量需求以及工業發展對高質量水質的需求，可以在自動檢測技術的基礎之上，對數據處理系統進行設計和實現，其不僅可以有效的提高檢測速度，還可以準確地判定出水質當中所含有的多種成分種類以及含量。因此，數據處理系統中通過對自動檢測技術的應用，能夠有效地加快我國對于生活用水及工業用水水質衛生檢測的進程，提高用水檢測質量，從而促進我國各用水水質衛生檢測朝著更好的方向發展。

參考文獻

[1] 楊薇薇.地表水水質自動監測系統及其建設中的若干問題[J].環境與發展，2018（1）：167-168.

[2] 熊四昌，周赟濤.基于嵌入式的移動圖像監控系統設計[J].計算機測量與控制，2018（4）：82-84，96.

[3] 胡文娟.關于影響環境監測質量的主要因素分析及相應對策探討[J].科技創新與應用，2017（23）：80，82.

[4] 李金平，張勝.水質分析數據處理系統的實現[J].航空計算技術，2006，36（2）：47.

[5] 趙小強，陳升偉，張朋波.基于物聯網的水質在線監測系統設計與實現[J].計算機測量與控制，2015，23（11）：3627-3630.