故障診斷技術在水質在線監測系統中的應用

梁燕杰

摘 要：通過狀態監測設備能夠實時反映水質狀態，掌握水壓運行情況。故障診斷技術的應用對在線監測系統迅速了解故障情況，安全穩定運行十分重要。本文通過對故障診斷技術和在線監測系統的應用概述，提出了實際應用中在線監測設備的維護方式，以不斷提高水質自動監測設備的工作效率。

關鍵詞：水質監測;自動監測設備;故障診斷技術

中圖分類號：X84 文獻標識碼：A

水質在線監測系統一般靠較為精密的機電設備實現，該系統既符合普通機電設備的運行特點，同時也結合了先進的在線監測、診斷技術。通過故障診斷技術在自動監測系統中的應用，能夠快速了解設備運行中存在的故障，并通過數據庫信息找出故障原因和位置，為設備維護人員及早排除相應的故障提供了優秀的數據信息，避免在線監測系統帶病作業，也節省了人力、物力，提升了水質在線監測系統的穩定性和可靠性。

1 設備故障診斷技術

在線監測設備故障診斷技術通過監控系統運行中表現出來的狀態，來判斷系統是否存在異常。如有異常發生，則第一時間發出預警，并初步判斷故障的位置和原因。故障診斷技術的應用，對監控機電設備推測故障位置及預測故障發展情況十分有利。可以說，故障診斷技術取代了人工監測，節省了大量的故障原因排查時間，給設備維護工作提供了極大的便利。同時，設備故障診斷技術還能在系統中長期儲存故障的出現時間、位置及頻次等信息，對機電系統的運行情況能夠給出相應的分析和判斷，幫助設備維護人員監控系統中每臺設備的運行狀態及可能的發展趨勢。通過對系統儲存的故障信息進行總結，設備維護人員可以輕松地找出系統中經常出現故障的位置或元器件，可以考慮將反復出現故障的電子元器件更換為更可靠的產品。對于在線監測系統的故障診斷，一般通過機械振動測試、油液位置探測等技術實現。通過可靠的設備診斷技術應用，提高了在線監測系統的可靠性，延長了系統運行周期，減少了系統維修維護時間，使得水質在線監測系統的運行更為穩定，有效提升了水務系統的經濟收益。

2 水質在線監測設備的運行情況

通過在線監測能夠直接反映水質參數的采集情況。在水質監測前端存在著大量的監測儀器或儀表，通過機電系統將之有機地聯系在一起，就能在系統終端直接讀取相關的數據信息。同時，通過系統的計算功能，有效識別數據是否存在偏差及偏差的情況。在線監測系統中，前端數據的采集務求準確、可靠，而為了確保相關監測信息的真實性，就需要保證前端設備的工作正常運行，通過相應的質量管理措施對設備儀器進行相應的維護。而故障診斷技術的出現，為在線監測系統中的設備監控提供了在線監控的可能。如在供水系統的水質監測系統中，通過對儀器儀表的數據采集就能夠了解到該系統中的設備是否存在異常情況。故障診斷技術通過測試儀器儀表的功能，可以全天候地監控設備的穩定運行，并通過系統中采集的數據信息情況來綜合判斷設備的故障信息。

3 在線監測設備的診斷功能實現

3.1 日常監視

數據采集是在線狀態監測與故障診斷的根本。通過前端儀器對水質環境參數的采集，在線監測系統能夠輕松地了解水質信息，而故障診斷技術也是基于此。利用先進的故障診斷技術了解在線系統中設備、儀器的運行狀況，并根據采集的信息進行計算歸納，找到故障位置，同時分析故障原因。因此，在線監測水質情況與在線診斷設備故障通常是在一起進行的。對于水質監測數據，通過0/4-20mA模擬電流形式輸出，并被系統采集;在線監測設備的狀態數據，通常以Modbus協議的形式存儲于儀器儀表的寄存器信息表中，在監測系統的不斷運行中提供給中樞系統。設備維護人員需要針對系統中的水質數據變化進行遠程監控，并通過系統提示和預警對可能出現的問題和故障加以維護。

3.2 遠程反控

通過在線監測系統，水質信息采集后被轉換為電子信號，設備狀態數據則以modbus形式被接收。這些數據再通過有效方式進行傳輸，匯總到系統的中控部分，中控部門整理信息后傳送給后臺，系統管理員根據需要可以隨時調取數據信息。信息在經過中控部分的整理后，以GPRS的方式交代給中央集控處理，系統可以將數據進行存儲，如果發現數據存在異常時還會進行報警。系統管理員在接到系統報警時，通過現場復核來具體判斷系統是否存在異常;如出現誤報警，還可以進一步對系統進行優化，減少不必要的預警信息。

3.3 運維信息統計評價

對所監測水質的采集頻次、故障響應次數等數據進行匯總后，交由后臺的中樞計算機進行分析，就能得出相應的系統監測報告，報告中提示了現有狀態下水質的監測情況、設備的運行情況等。通過數據轉化，可以在人機交互界面具體地展示整個系統的運行狀態，還可以進行歷史數據查看，以及設備維護信息預警。

3.4 運行故障統計

水質在線監控是一套信息采集與處理的集成系統，應用了故障診斷技術后，可以針對系統中的儀器、儀表故障情況進行匯總，包括故障發生時間、種類、原因等，從而在后臺形成故障統計。系統管理員根據故障的發生情況，以及故障的修復和維護情況來采取相應的措施，操作更加簡單，也更為科學。

4 水質自動監測設備的維護

4.1 例行檢查

儀器設備的檢查：儀器儀表能夠直觀地讀取數據，通過對數值的采集比對，就能清楚地了解該儀器所監測的參數是否處于正常狀態。日常的設備維護中除了要根據系統提示檢查外，還應當注意儀器儀表的狀態以及清潔程度。儀器儀表的異常會直接導致數據采集的失效，在系統后臺通過對儀器采集數據的判斷，就能初步掌握儀器的運行狀態。比如蓄電池電壓：蓄電池電壓的降低（<13.3V）說明系統停止供電，當蓄電池電壓<10v時，系統就會關閉。因此，通過監測蓄電池的電壓情況就能知道系統處于什么樣的狀態條件下。

集成系統的檢查：系統數據最后匯總給集成設備，對比現場采集數據與標準數據之間的差異，如果超過了要求，就判定為異常;否則就是正常的。在集成系統的維護中，一般是備份采集的數據，檢查集成線路的通訊插口等。

采配水單元的檢查：水泵以及空壓機設備是否穩固運行和清潔是維護中的重點檢查內容。通過清潔，檢查設備的固定、管道的固定，以及排水排氣裝置是否正常等，對檢查中無法完全清潔達標的應盡快更換[1]。

4.2 定期養護

設備定期的維護內容主要是對現有維保計劃的執行，并在整體的檢查中再次確認設備的穩固情況、運行情況。根據定期保養計劃，逐條進行設備儀器的檢查、清潔、備件更換等。此外，還需要對有監測功能的儀器進行試劑、溶劑的檢查與更換。

4.3 應急維護

4.3.1 異常數據處置

異常數據的情形包括但不限于下述幾點：監測數據長時間不變化或者短時間內突變，數據監測中斷，監測儀器狀態不穩定參數出現異常、監測過程日志異常等。或者監測過程正常，但是監測數據與歷史數據嚴重不符，與水站所在地情況、氣象條件不符，污染物之間相關性相悖等情況，也要列為異常數據加以處理。

根據異常數據出現的情況，要展開針對性處置：盡快前去現場，排查水站系統是否存在故障，并加以排除。監測儀器故障要盡快排查故障原因，排除障礙。確保儀器正常測量（4h/次）的前提下，復測樣品或者核查標液，檢查復測結果，進一步判斷儀器是否存在故障。樣品監測數據異常需要留樣手工監測分析。如果確定監測儀器正常，監測數據與歷史數據出入較大，則判斷可能發生環境突發事故，需要及時上報。

4.3.2 系統故障處理

水站系統故障、儀器故障，在現場勘查出故障原因后，及時更換受損備件。檢修后仍然無法投入正常使用的，故障預計在48小時內無法解除的，要啟動備用儀器，將故障儀器或者配件送往廠家檢修。每次檢修和更換部件都需要進行詳細記錄并且安排質控檢查，檢查合格后方可投入使用;更換普通易損件后，必須經過嚴格的儀器校準程序才能投入使用;關鍵部件維修或者更換后，必須進行準確度、精密度和多點線性檢查。

4.4 運行檔案與記錄

4.4.1 建立技術檔案

技術檔案要全面，涵蓋儀器使用說明書、使用注意事項、系統安裝、調試、檢修記錄以及適用性檢測報告等內容。

4.4.2 建立運行維護記錄

儀器運行維護記錄，要涵蓋儀器的參數設置記錄表、儀器部件更換表、設備基本情況信息表、設備巡檢維護記錄表、水質質控報告、試劑樣品更換記錄表等等[2]。

5 結語

國家地表水水質自動監測隨著監測技術的不斷發展，得到了廣泛地推廣和引用，為水質水情監測、水污染防控等工作提供了大量真實可靠的數據。遠程監測狀態數據可以為工作人員剔除虛假數據提供有力依據，還可以幫助判斷在線監測儀器的狀態，為水質監測系統的良好運行提供重要保障。

參考文獻

[1] 劉京，劉廷良，劉允，等.地表水環境自動監測技術應用與發展趨勢[J].中國環境監測，2017，33（6）：1-9.

[2] 李延東.地表水水質自動監測站運行維護及管理的探討[J].環境監測，2018（7）：64-66.