一、產(chǎn)品概述

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用模塊化理念設(shè)計(jì)，由取水單元、配水單元（含水樣預(yù)處理）、留樣單元、檢測(cè)分析單元（監(jiān)測(cè)儀器）、廢液處理單元、輔助單元、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元和控制單元組成。

二、主要性能

（1）監(jiān)測(cè)儀器的模塊化設(shè)計(jì)。模塊化水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，將儀器控制、通訊、流路、檢測(cè)、采樣等功能單元模塊化，可通過檢測(cè)面板或控制程序的切換實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器監(jiān)測(cè)多個(gè)參數(shù)。

（2）系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。通過對(duì)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，部分監(jiān)測(cè)儀器的更新?lián)Q代和升級(jí)不影響系統(tǒng)中其他儀器設(shè)備的使用。此外，功能強(qiáng)大的預(yù)處理單元提高了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜水樣的能力。

（3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠性與可溯源性。系統(tǒng)創(chuàng)建了完善的自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在線質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括運(yùn)行過程記錄、標(biāo)準(zhǔn)樣品在線核查、加標(biāo)回收率在線測(cè)定、故障反饋等，對(duì)可能影響結(jié)果的各種因素和環(huán)節(jié)自動(dòng)進(jìn)行全面控制、管理，使這些影響因素都處于受控狀態(tài)，確保了監(jiān)測(cè)參數(shù)的可靠性和可溯源性。

（4）集成控制系統(tǒng)智能化。系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì)，構(gòu)建了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)常規(guī)數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)及超標(biāo)數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別的多種智能運(yùn)行模式，有效判別異常數(shù)據(jù)和超標(biāo)數(shù)據(jù)；檢測(cè)單元采用通用化、小型化設(shè)計(jì)，確保整個(gè)系統(tǒng)承擔(dān)應(yīng)急監(jiān)測(cè)的任務(wù)，快速方便地實(shí)現(xiàn)常規(guī)監(jiān)測(cè)向應(yīng)急監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)化。

（5）海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用。系統(tǒng)建立完整的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用體系，集成海量數(shù)據(jù)高效分析及處理技術(shù)、GIS應(yīng)用支持技術(shù)等新型數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用技術(shù)。針對(duì)海量數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用能力不足問題，系統(tǒng)集成海量數(shù)據(jù)庫和影像數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)入庫，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制、統(tǒng)計(jì)分析、環(huán)境質(zhì)量定性/定量評(píng)價(jià)。針對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行有效性可靠性分析，保證合格數(shù)據(jù)入庫；建立了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用系統(tǒng)，有效應(yīng)用與分析數(shù)據(jù)為環(huán)境管理服務(wù)。

三、技術(shù)參數(shù)

（1）監(jiān)測(cè)參數(shù)

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)從常規(guī)五參數(shù)到九十余項(xiàng)參數(shù)的靈活配置，監(jiān)測(cè)參數(shù)涵蓋了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中營養(yǎng)鹽、重金屬、有機(jī)物等指標(biāo)，具體的監(jiān)測(cè)參數(shù)如下表所示。

表1 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)

序號(hào)	監(jiān)測(cè)參數(shù)	序號(hào)	監(jiān)測(cè)參數(shù)	序號(hào)	監(jiān)測(cè)參數(shù)	序號(hào)	監(jiān)測(cè)參數(shù)
1	水溫	24	石油類	47	丙烯腈	70	林丹
2	pH值	25	陰離子表面活性劑	48	吡啶	71	溴氰菊酯
3	溶解氧	26	鐵	49	松節(jié)油	72	滴滴涕
4	濁度	27	錳	50	丙烯醛	73	三氯苯
5	電導(dǎo)率	28	銻	51	四乙基鉛	74	四氯苯
6	高錳酸鹽指數(shù)	29	鎳	52	乙醛	75	2，4-二氯苯酚
7	化學(xué)需氧量	30	硫酸鹽	53	三氯甲烷	76	硝基氯苯
8	氨氮(NH3-N)	31	硝酸鹽	54	四氯化碳	77	2，4-二硝基氯苯
9	總磷	32	總氯\余氯	55	三溴甲烷	78	2，4-二硝基甲苯
10	總氮	33	硫化物	56	二氯甲烷	79	二硝基苯
11	銅	34	綜合生物毒性	57	1，1-二氯乙烯	80	硝基苯
12	鋅	35	氯乙烯	58	1，2-二氯乙烯	81	TNT
13	砷	36	1，2-二氯苯	59	三氯乙烯	82	馬拉硫磷
14	汞	37	1，4二氯苯	60	四氯乙烯	83	對(duì)硫磷
15	鎘	38	氯丁二烯	61	1，2-二氯乙烷	84	甲基對(duì)硫磷
16	鉻（六價(jià)）	39	氯苯	62	六氯丁二烯	85	敵敵畏
17	鉛	40	乙苯	63	三氯乙醛	86	敵百蟲
18	銀	41	二甲苯	64	苦味酸	87	樂果
19	鋁	42	甲苯	65	環(huán)氧七氯	88	內(nèi)吸磷
20	氟化物	43	環(huán)氧氯丙烷	66	五氯酚	89	苯胺
21	氰化物	44	苯	67	2，4，6-三氯苯酚	90	鄰苯二甲酸二（2乙基己基）酯
22	氯化物	45	異丙苯	68	六氯苯	91	鄰苯二甲酸二丁酯
23	揮發(fā)酚	46	苯乙烯	69	百菌清	92	丁基黃原酸

（2）可靠性

監(jiān)控系統(tǒng)硬件平均故障時(shí)間>100000小時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間>20000小時(shí)。

各種監(jiān)控器材，設(shè)備均提供接地保護(hù)。采用國際標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流源信號(hào)可達(dá)到更準(zhǔn)確的信號(hào)傳輸。并結(jié)合光電隔離技術(shù)，保證傳輸信號(hào)確實(shí)可靠。監(jiān)控系統(tǒng)的上電、掉電，在線、離線都不影響被監(jiān)控設(shè)備的正常運(yùn)行和人工操作。

系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，不會(huì)因用戶的誤操作而引起死機(jī)，對(duì)于外界的各種干擾，監(jiān)控系統(tǒng)不產(chǎn)生誤報(bào)警和混亂甚至死機(jī)；系統(tǒng)還采用硬件WatchDog監(jiān)視自動(dòng)復(fù)位功能及軟件自我診斷程序。

系統(tǒng)對(duì)具體設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制的信號(hào)數(shù)據(jù)皆采用CRC校驗(yàn)，進(jìn)行ERROR_CONTROL。接受方根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果發(fā)回回應(yīng)信息，并執(zhí)行后續(xù)動(dòng)作，如：數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，要求重發(fā)；或數(shù)據(jù)正確，接受數(shù)據(jù)-執(zhí)行控制。

（3）可擴(kuò)充性

監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)。采用可經(jīng)由RS232/485總線相連接的分散式前端設(shè)備采集單元：通用型采集模塊（RTU）、智能型采集模塊（UPC-48）、電池組采集模塊（BCMS）。由于監(jiān)控系統(tǒng)使用了模塊化設(shè)計(jì)，使后續(xù)擴(kuò)容時(shí)變得簡單容易，并應(yīng)用組態(tài)化軟件設(shè)定，擴(kuò)容不需修改軟件。構(gòu)成系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)只需激活通訊口即可增強(qiáng)外部通信能力。

（4）實(shí)時(shí)性

整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間不大于五秒。

（5）智能設(shè)備解碼完整性

對(duì)智能設(shè)備解碼100%的完整性，對(duì)UPS、站房專用空調(diào)的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)(遙測(cè)、遙信、遙控)均可納入監(jiān)控平臺(tái)。

（6）安全保障

監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制或參數(shù)設(shè)定時(shí)，其控制值始終保持在安全極限內(nèi)；被監(jiān)控設(shè)備處于任何工作狀態(tài)下監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作，同時(shí)監(jiān)控設(shè)備本身不會(huì)產(chǎn)生影響被監(jiān)控設(shè)備正常工作的電磁干擾；監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)所有部件與連線均有金屬屏蔽，監(jiān)控器與被監(jiān)控設(shè)備均用光隔離，監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性；監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控不同接地要求的多種設(shè)備，且任何監(jiān)控點(diǎn)接入均不應(yīng)破壞被監(jiān)控設(shè)備的接地系統(tǒng)。

（7）測(cè)量精度

電量精度均優(yōu)于0.5%。非電量測(cè)量精度均優(yōu)于5%。

（8）電源

所有監(jiān)控模塊均采用DC-24V不間斷電源，計(jì)算機(jī)設(shè)備采用AC-220V不間斷電源。在市電斷電后仍可繼續(xù)工作。

（9）接地

監(jiān)控系統(tǒng)采用站內(nèi)接地系統(tǒng)。各種監(jiān)控器材，設(shè)備均提供接地保護(hù)，采用抗干擾特性好的銅網(wǎng)屏蔽和鋁箔／銅網(wǎng)雙屏蔽信號(hào)線。

四、工程實(shí)例

臺(tái)子山水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。臺(tái)子山水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建立在丹江口水庫，該站可實(shí)現(xiàn)48種參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，包括38項(xiàng)正在運(yùn)行參數(shù)和10項(xiàng)可擴(kuò)展參數(shù)，具體監(jiān)測(cè)參數(shù)名稱如下表所示：

表2 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)

序號(hào)	監(jiān)測(cè)參數(shù)	備注	序號(hào)	監(jiān)測(cè)參數(shù)	備注
1	水溫	運(yùn)行中	26	三氯乙烯	運(yùn)行中
2	溶解氧	運(yùn)行中	27	四氯乙烯	運(yùn)行中
3	濁度	運(yùn)行中	28	苯乙烯	運(yùn)行中
4	電導(dǎo)率	運(yùn)行中	29	苯	運(yùn)行中
5	pH	運(yùn)行中	30	甲苯	運(yùn)行中
6	CODMn	運(yùn)行中	31	鄰二甲苯	運(yùn)行中
7	氨氮	運(yùn)行中	32	對(duì)、間二甲苯	運(yùn)行中
8	總磷	運(yùn)行中	33	乙苯	運(yùn)行中
9	總氮	運(yùn)行中	34	異丙苯	運(yùn)行中
10	總鉛	運(yùn)行中	35	氯苯	運(yùn)行中
11	總鎘	運(yùn)行中	36	1,4-二氯苯	運(yùn)行中
12	六價(jià)鉻	運(yùn)行中	37	1,2-二氯苯	運(yùn)行中
13	總鋅	運(yùn)行中	38	綜合生物毒性	運(yùn)行中
14	氰化物	運(yùn)行中	39	銅	可擴(kuò)展
15	氟化物	運(yùn)行中	40	汞	可擴(kuò)展
16	砷	運(yùn)行中	41	鐵	可擴(kuò)展
17	葉綠素	運(yùn)行中	42	錳	可擴(kuò)展
18	二氯甲烷	運(yùn)行中	43	鎳	可擴(kuò)展
19	三氯甲烷	運(yùn)行中	44	硫化物	可擴(kuò)展
20	1,2-二氯乙烷	運(yùn)行中	45	揮發(fā)酚	可擴(kuò)展
21	1,2-二氯丙烷	運(yùn)行中	46	甲醛	可擴(kuò)展
22	反式-1,2-二氯乙烯	運(yùn)行中	47	苯胺類	可擴(kuò)展
25	順式-1,2-二氯乙烯	運(yùn)行中	48	硝酸鹽氮	可擴(kuò)展