朱 波（萍鄉(xiāng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江西萍鄉(xiāng)337000）

水環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

朱 波（萍鄉(xiāng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江西萍鄉(xiāng)337000）

當(dāng)前，生態(tài)環(huán)境惡化、能源資源匱乏已成為國(guó)際社會(huì)所面臨的共同難題與挑戰(zhàn)，水作為生命之源，水污染問(wèn)題的加劇引起了社會(huì)的高度重視。在此背景下，隨著科學(xué)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的有效監(jiān)管與治理，實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)隨之誕生。本文針對(duì)水環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與運(yùn)用展開了研究，以供參考。

水環(huán)境質(zhì)量；實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；功能；研究

前言

基于信息化時(shí)代背景下，水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)隨之實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，基于這一實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下，借助自動(dòng)分析儀器系統(tǒng)的搭建，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，在及時(shí)明確水質(zhì)異常狀況的下，針對(duì)水污染擴(kuò)散現(xiàn)象的發(fā)生進(jìn)行預(yù)警，并為追蹤定位到水體污染物以實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策的制定奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境污染問(wèn)題的有效解決提供了保障。而要想實(shí)現(xiàn)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與作用的充分發(fā)揮，就需要在明確系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)原則與功能需求來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的科學(xué)且完善的設(shè)計(jì)。

1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)概述

在針對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，主要從地表水與地下水這兩類來(lái)落實(shí)監(jiān)測(cè)工作，其中，在地表水監(jiān)測(cè)上：主要針對(duì)常規(guī)水因子、污染因子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)因子的調(diào)查分析，對(duì)常規(guī)水因子進(jìn)行調(diào)查分析，能夠?qū)⑺h(huán)境的整體質(zhì)量狀況進(jìn)行明確，而針對(duì)污染因子進(jìn)行調(diào)查分析，則能夠?qū)⑺|(zhì)的具體污染情況進(jìn)行明確。同時(shí)在實(shí)際針對(duì)水環(huán)境開展檢測(cè)取樣工作的過(guò)程中，基于實(shí)際地理環(huán)境的不同，進(jìn)而對(duì)水質(zhì)檢測(cè)水平會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此，在實(shí)際進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，還需要對(duì)水質(zhì)、環(huán)境等的調(diào)查與監(jiān)測(cè)。而在地下水環(huán)境的監(jiān)測(cè)上，則是借助對(duì)典型地區(qū)的水井進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)明確地下水的實(shí)際質(zhì)量狀態(tài)，但是，很多特殊情況的存在會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果帶來(lái)一定的影響，所以要結(jié)合實(shí)際來(lái)明確具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，并針對(duì)地質(zhì)特征進(jìn)行充分了解。

2 水環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)備工作

水環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的制定要充分考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r和社會(huì)情況，為了保證對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且要對(duì)當(dāng)?shù)氐那闆r進(jìn)行調(diào)查，以保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)檢測(cè)傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。必須要選擇有代表性和可操作性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)的前期準(zhǔn)備工作一定要做到位。①要做好工作人員的保護(hù)工作，以保證在水環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)不會(huì)造成人身危險(xiǎn)；②監(jiān)測(cè)時(shí)使用到的設(shè)備和試劑要提前準(zhǔn)備好；③要注意監(jiān)測(cè)時(shí)所用到的設(shè)備可能會(huì)被水中的有害物質(zhì)腐蝕，所以要對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行檢查和保養(yǎng)，確保設(shè)備能正常使用；④對(duì)儀器設(shè)備也要進(jìn)行不定期的檢查，要根據(jù)實(shí)際的使用的次數(shù)和使用的范圍而定。

3 水環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在實(shí)際搭建這一系統(tǒng)的過(guò)程中，總體上要求系統(tǒng)具備完善的功能，且操作簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠，并具備良好的可拓展性。具體而言，所應(yīng)遵循的基本原則如下：①實(shí)用性與先進(jìn)性。在實(shí)用性方面，要結(jié)合水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際開展特點(diǎn)與需求，確保系統(tǒng)在軟硬件設(shè)計(jì)方面具備實(shí)用性，進(jìn)而為充分服務(wù)于水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作的開展奠定基礎(chǔ)；在先進(jìn)性方面，指的是在系統(tǒng)的軟硬件選用上，要在兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，確保技術(shù)上的先進(jìn)性，以避免在設(shè)備系統(tǒng)更新上進(jìn)行重復(fù)建設(shè)。②規(guī)范性與安全性。基于這一設(shè)計(jì)原則下，則要求在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，確保按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)范且標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，同時(shí)，要確保系統(tǒng)具備良好的安全性，通過(guò)安全防御策略的制定與運(yùn)用來(lái)確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行，并在實(shí)現(xiàn)信息充分共享的同時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)信息的安全。③兼容性與可拓展性。在兼容性方面，指的是針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要以集成化功能模塊的設(shè)計(jì)，來(lái)滿足功能操作與數(shù)據(jù)兼容之需，而在可拓展方面，則要求系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)滿足水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)要求的基礎(chǔ)上，要結(jié)合國(guó)家與行業(yè)的實(shí)際發(fā)展，促使系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性以滿足信息化建設(shè)發(fā)展之需。④穩(wěn)定性。指的是在運(yùn)用這一系統(tǒng)之前，要針對(duì)喜用設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試與性能評(píng)定，為投入使用后實(shí)現(xiàn)安全可靠且高效運(yùn)行提供保障。

4 水環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與運(yùn)用對(duì)策

4.1 系統(tǒng)組成與層次結(jié)構(gòu)分析

該系統(tǒng)是由自動(dòng)采樣器、自動(dòng)分析儀、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸與處理輸出網(wǎng)絡(luò)組成；整體層次架構(gòu)為：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心，其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，將相應(yīng)數(shù)據(jù)采集通訊設(shè)備安裝于監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)層則以數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)為媒介，并將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，而整個(gè)監(jiān)控中心則承擔(dān)著信息數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)管理之任務(wù)，在確保設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行的同時(shí)，借助對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的搜集分析來(lái)明確水環(huán)境質(zhì)量，并服務(wù)于決策的科學(xué)制定。

4.2 實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能分析

基于該系統(tǒng)下，主要功能作用如下：在子站系統(tǒng)方面，借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及通訊網(wǎng)絡(luò)等，滿足數(shù)據(jù)的傳輸之需；在數(shù)字通訊接口的設(shè)計(jì)上，要滿足數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集與存儲(chǔ)之需，在此基礎(chǔ)上，借助多種傳統(tǒng)途徑的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸；在此過(guò)程中，要求系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集與傳輸方面，具備良好的完整性準(zhǔn)確性，在信息采集與測(cè)量值上，要求相應(yīng)誤差要控制在1%以內(nèi)。與此同時(shí)，系統(tǒng)能夠在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)化反映，并針對(duì)異常數(shù)據(jù)信息發(fā)出報(bào)警，在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，針對(duì)出設(shè)備故障、數(shù)據(jù)異常等發(fā)出自動(dòng)報(bào)警提示，同時(shí)監(jiān)控中心同步接受到這一報(bào)警信號(hào)，并結(jié)合信息內(nèi)容作出科學(xué)且及時(shí)的反應(yīng)，為實(shí)現(xiàn)完善處理措施的落實(shí)奠定基礎(chǔ)。并且在該系統(tǒng)下，還具備著實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢功能，能夠結(jié)合實(shí)際需求來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的搜索查詢，并且在各個(gè)監(jiān)測(cè)子站系統(tǒng)中，信息存儲(chǔ)時(shí)間在三個(gè)月以上，在此過(guò)程中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的保存與校準(zhǔn)，滿足數(shù)據(jù)信息的實(shí)際使用之需。此外，這一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能良好，且在斷電后能夠持續(xù)運(yùn)行12h以上。

4.3 實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與運(yùn)用案例

以某水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)部門在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)上的設(shè)計(jì)為例，采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，并針對(duì)水中所使用的傳感器進(jìn)行了優(yōu)化處理，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)良好耦合的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理流程，在獲得數(shù)據(jù)庫(kù)靜態(tài)圖后，以相應(yīng)軟件的運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，以數(shù)據(jù)表格的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)存儲(chǔ)，并以分布式處理來(lái)提升數(shù)據(jù)分析使用效率。同時(shí)，借助立體化監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)以綜合監(jiān)測(cè)指標(biāo)的建立，為實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的有效監(jiān)測(cè)奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)而為落實(shí)有針對(duì)性改善與保護(hù)措施提供了保障（圖1為分布式實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例）。

圖1 分布式實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

5 總結(jié)

綜上，基于信息化時(shí)代背景下，對(duì)于水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管工作的實(shí)際開展而言，借助實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完善搭建與運(yùn)用，能夠?yàn)樘岣咴擁?xiàng)監(jiān)管工作的質(zhì)量與效率奠定技術(shù)基礎(chǔ)，并為實(shí)現(xiàn)有效解決控制措施的落實(shí)提供了保障。通過(guò)該系用的實(shí)踐運(yùn)用表明，基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則下，實(shí)現(xiàn)系通過(guò)結(jié)構(gòu)層次與功能作用的完善設(shè)計(jì)與優(yōu)化運(yùn)用，能夠借助信息化技術(shù)為進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展步伐奠定基礎(chǔ)。

［1］施建強(qiáng).水環(huán)境實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004，13：222～226.

［2］肖德林.水環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探討［J］.低碳世界，2016，21：1～2.

［3］郁建橋，張寧紅，鐘 聲，王經(jīng)順，劉 雷.江蘇省太湖流域水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)框架構(gòu)建研究［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2012，05：1～4.

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2095-2066（2016）29-0009-02

2016-9-30