环境水质远程自动监测系统的研究与应用

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1、万方数据第16卷第4期2∞1年12月北京机械工业学院学报joumalo{B嘶h培lnstituteofMachh恼yV01．16No4Dec．2001文章编号：1008—1658(2001)04—0006—05环境水质远程自动监测系统的研究与应用王磊，邓文怡，刘国忠，李月强，吕乃光(北京机械工业学院电子信息工程系．北京100085)摘要：根据我国环境水质监测的实际情况．提出7一套较为完整、有效的远程自动水质监测系统。该系统可以对某水质监测断面进行连续在线监测。自动采样．自动分析，自动将数据传输至远程计算机，并可在远程计算机上对现场仪器参数进行设置。实现远程控制．同时可对采

2、集得到的数据进行各种分析处理。该系统目前己应用于我国十大流域自动水质监测中，取得1较好的效果。关键词：水质监测；现场总线；环境保护中圉分类号：x84文献标识码：A过去，我国的重点流域水质监测基本上采取手工操作的方法，一个断面每季度监测一次，每年监测4次，因而监测的数据代表性很差．不能真实地反映出水质污染的变化情况，满足不了环境管理的要求。我国为加强水资源的管理，自20世纪80年代开始。在黄浦江、天津引襟济津段建立了水污染自动监测站，开始了对自动水质监测系统的研究。国外90年代后期大力开发用于空气质量和水质的监测网络系统，并已实现产品化．应用广泛。如EcOTEcHPtyLt

3、d的wQMs(水质监测系统)所采用的9400DAs数据采集系统。这些设备价格较昂贵．可以把8个模拟输入信号(可扩展为32个通道)转换为数字信号存绪，并通过电话网实现远程通信，是一种集中式的数据采集系统。由于现场设备不具有智能化，设备之间也不具有通信能力，不能实现彻底的分散控制，限制了其应用范围“J。国内目前在水质监测上大多采用国外的设备和技术，而国外的设备大多价格昂贵．并且有些设备并不适合中国的环境条件。因此急需研究开发我国自行生产的环境水质自动监测系统。在此背景之下．为了建立一套行之有效的水质自动监测系统，我们与有关方面合作共同研究开发了这套远程自动水质监测系统。这套系

4、统可以一天24小时对某断面进行连续在线监测。自动采样，自动分析，并自动将数据传辕到各中心站。由于是不问断的监测，所获得的数据能够真实地反映出水体质量和污染变化趋势。为环境管理提供了可靠的依据。同时．由于实现了监测数据的远距离传输，为各级环境管理部门及时掌握流域的水质情况提供了保证。l远程自动水质监测系统的设计与实现这套系统主要由现场的自动水质监测站和上位机的监测软件两部分构成，其中。监测站建在各大流域的重要水质监测断面上，而监测软件则安装在各省的中心站以及北京中国环境监收稿日期：2001一lO一23基金璜巨：北京市教委科技计划项目【00Ⅻ．049]作者茼升；王磊(1975

5、一)，男．Ⅱ宁葫芦岛人，北京机械工业学院电子信息工程系硬士研究生，主要从事计算机测控网络方面的研究。万方数据第4期王磊等：环境水质远程自动监测系统的研究与应用7测总站的计算机中。监测站的功能是对某一断面的水体自动进行一天24小时不问断的采样、化验。并将所得的检测结果储存在现场的数据采集器中。而监测软件则可以通过电话线或卫星通讯将全国各地的自动水质监测站的监测数据采集到本地计算机，并进行各种处理[“。整个系统的总体框图如图1所示。图1远程自动水质监测系统总体框图图中子站指的是建在各地的自动水质监浏站．中心站指的是负责管理各自动监测站的各地环境监测站以及中国环境监测总站。1l

6、自动监测项目的选择在建立远程自动水质监测系统的过程中．首先要确定自动连续监测所要监测的具体项目。由于污染水质的污染物种类繁多、成分复杂、干扰严重，需要一系列的化学前处理操作，而且水质污染往往是痕量的，需要建立各种提取方法及各种痕量分析方法。所有这些都为连续自动监测技术带来了一系列困难。基于上述原因，水质污染连续自动监测系统首先要选择那些能够反映水质污染的综合标度的项耳，建成连续自动监测．以及时发现水质是否已经污染或是否出现异常，然后再逐步增加具体污染项目的连续自动监测来确定具体污染物的污染程度。因此．我们这套系统选择监测的水质自动监测项目如下：化学耗氧量(CoD)、氨氮、

7、PH、浊度、溶解氧、总有机碳(TOc)、电导率、水温等”f4J。在这几个项目中，除了PH值和水温外都是能够反映水质污染的综合性指标，通过对这些项目的连续监测，可以及时准确地发现水质是否发生异常。1．2基于ModBus工业现场总线技术的自动监测系统经过详细调研，我们决定在自动水质监测站的建设上采用现场总线技术。通过采用现场总线技术使得系统可以挂接来自不同生产厂家的测控设备．并可以将传感测量、补偿计算、信号处理与控制的功能分散到现场仪表中完成，即实现现场设备的智能化．此外。系统还可以实现现场各测控设备之间以及现场仪器与远程计算机之