水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用

王芳

摘要：水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于城鎮(zhèn)污水處理而言十分重要，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城市污水處理中的合理應(yīng)用，能夠有效提升污水處理質(zhì)量和水資源的利用率，避免城市生活用水受到污染?；诖?，本文圍繞水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；污水處理；水樣收集；數(shù)據(jù)分析

污水處理是城市建設(shè)的基礎(chǔ)條件之一，其處理效果和質(zhì)量直接影響城市居民的健康，但城市發(fā)展過(guò)程中，污水問題仍然十分嚴(yán)峻，怎樣高效且安全地開展污水處理仍然是城市首要解決的問題之一，因此要借助于水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立完善的水環(huán)境保護(hù)體系，解決城市污水問題，推動(dòng)城市水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

1? ? 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種集水樣采集設(shè)備、水樣預(yù)處理、水樣信息數(shù)據(jù)收集、水樣處理與儲(chǔ)存于一體的綜合性控制以及遠(yuǎn)程遙控為一體的在線全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠利用現(xiàn)代化信息通信技術(shù)以及現(xiàn)有的信息通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將設(shè)備測(cè)量結(jié)果、系統(tǒng)基礎(chǔ)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)傳輸至中央控制區(qū)域，最終完成遠(yuǎn)程控制和管理。

1.1 水樣收集

系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，水樣收集包含取水泵設(shè)備、管道、電力線路以及電力安裝結(jié)構(gòu)等部分共同構(gòu)成，以此保證系統(tǒng)能夠自動(dòng)且連續(xù)地與系統(tǒng)同步，有效向系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定的水樣。

1.2 配水單元

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配水單元主要包含水樣預(yù)處理裝置、自動(dòng)清洗裝置以及空氣壓縮裝置等輔助設(shè)備，以此保證系統(tǒng)的配水單元可以直接向自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備提供監(jiān)測(cè)所需要的水流，實(shí)現(xiàn)去除泥沙以及過(guò)濾等核心要求[1]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，主要由一系列制造自動(dòng)分析以及測(cè)量設(shè)備共同構(gòu)成，所以數(shù)據(jù)分析是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通常安裝在進(jìn)水泵房后方位置直接與消毒池連接。

1.4 系統(tǒng)控制

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制主要包含系統(tǒng)控制區(qū)域以及控制軟件，有效在排污口施工現(xiàn)場(chǎng)安裝GPS信息數(shù)據(jù)收集設(shè)備，并且通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中央?yún)^(qū)域。由于該控制系統(tǒng)獲得水質(zhì)數(shù)據(jù)主要依靠有線信息通信，以及衛(wèi)星信息通信等設(shè)備，所以系統(tǒng)支持HTTP、POP3等協(xié)議，并且系統(tǒng)自身具有遠(yuǎn)程病癥診斷、系統(tǒng)維護(hù)以及服務(wù)功能[2]。

1.5 信息管理

該系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所包含的信息管理功能具有信息接收、信息匯總以及信息統(tǒng)計(jì)等功能，能夠經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分服務(wù)器將各個(gè)排水端口所產(chǎn)生的水量以及水質(zhì)隨時(shí)隨地向各個(gè)管理政府匯報(bào)和發(fā)布。

2? ? 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 穩(wěn)定性

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)自身具有自我故障診斷、自我修復(fù)以及抗擊電磁干擾的能力，以及耐高溫、耐低溫、防塵等優(yōu)勢(shì)。

2.2 安全性

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中具有脫離網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心能力，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生故障問題時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)和信息，因此在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)應(yīng)充分利用系統(tǒng)的校驗(yàn)和系統(tǒng)加密等措施。

2.3 拓展性

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于系統(tǒng)控制軟件一般使用集中管理模式，因此能夠更加靈活和便利，其中系統(tǒng)各個(gè)應(yīng)用功能普遍使用模塊方案設(shè)計(jì)模式，確保各個(gè)子系統(tǒng)之間可以有效構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，此種系統(tǒng)配置方式十分靈活，不僅能夠預(yù)留豐富的連接端口還有利于系統(tǒng)的不斷擴(kuò)展[3]。

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中普遍使用GPRS數(shù)據(jù)和信息傳輸模式，所以應(yīng)用范圍相對(duì)比較廣泛，系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本較低，能夠?qū)⑺占降男畔⒑蛿?shù)據(jù)直接傳輸至信息服務(wù)設(shè)備中并儲(chǔ)存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，從根本上防止由于數(shù)據(jù)收集產(chǎn)生故障問題造成遺失，從根本上確保數(shù)據(jù)和信息運(yùn)轉(zhuǎn)安全性，讓水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息始終保持傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及準(zhǔn)確性。

除此之外，系統(tǒng)還能將預(yù)警信息以及設(shè)備故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，從而形成操作日志，通過(guò)系統(tǒng)所產(chǎn)生的日志可以更加準(zhǔn)確地分析數(shù)據(jù)，技術(shù)人員能夠更全面地了解水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)和設(shè)備使用狀態(tài)，以便于系統(tǒng)的日常管理與系統(tǒng)維護(hù)。

3? ? 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)運(yùn)行

3.1 監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)主要包含系統(tǒng)控制、信息查詢、參數(shù)設(shè)定等基礎(chǔ)功能。

3.1.1 系統(tǒng)控制

系統(tǒng)控制模塊是監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)的功能開發(fā)模塊，該模塊主要包含多種運(yùn)轉(zhuǎn)方式。

第一，非管理模式。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，非管理模式主要指的是用戶進(jìn)入后，只能查看系統(tǒng)的技術(shù)操作，而無(wú)法控制系統(tǒng)的運(yùn)行，不能變更參數(shù)設(shè)置。

第二，管理模式。用戶進(jìn)入管理模式時(shí)，可以通過(guò)賬戶和授權(quán)密碼對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整、參數(shù)設(shè)置以及系統(tǒng)控制等技術(shù)操作。

第三，緊急監(jiān)測(cè)模式。此種監(jiān)測(cè)模式主要依靠人工手動(dòng)操作，確保系統(tǒng)可以開展周期性測(cè)試。

第四，智能測(cè)試。啟動(dòng)該監(jiān)測(cè)方式時(shí)，系統(tǒng)要根據(jù)已經(jīng)設(shè)定完成的啟動(dòng)時(shí)間以及頻率自動(dòng)進(jìn)入信息監(jiān)測(cè)狀態(tài)。

3.1.2 信息查詢

信息查詢功能是保證監(jiān)測(cè)基站管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)效果的重要功能之一，該功能能夠?qū)⒒鞠到y(tǒng)所有的監(jiān)測(cè)參數(shù)全部展現(xiàn)，幫助工作人員更全面地了解監(jiān)測(cè)地區(qū)水質(zhì)情況。

3.1.3 參數(shù)設(shè)定

對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置的功能模塊包括：監(jiān)測(cè)參數(shù)選擇、通信參數(shù)設(shè)置、參數(shù)信息設(shè)置、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置。

3.2 中心管理系統(tǒng)

中心管理系統(tǒng)是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的上層控制程序，該系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，主要利用信息通信基礎(chǔ)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)遠(yuǎn)程控制基站能夠快速、精準(zhǔn)且高效地傳遞信息，因此該系統(tǒng)是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中央指揮區(qū)域。

該區(qū)域在運(yùn)行時(shí)，主要承擔(dān)用戶使用權(quán)限的劃分，其中根據(jù)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際情況詳細(xì)分析，最終將用戶分為三個(gè)等級(jí)，核心控制部門對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有全部的功能使用和控制權(quán)力，而中層管理對(duì)于系統(tǒng)具有控制權(quán)力，但是無(wú)法隨意刪除關(guān)鍵信息與數(shù)據(jù)，而用戶則只能查詢監(jiān)測(cè)信息和數(shù)據(jù)。

除此之外，用戶管理功能還需要承擔(dān)以下幾個(gè)方面的管理內(nèi)容。

第一，設(shè)備故障預(yù)警。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程測(cè)試基站在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生故障時(shí)，系統(tǒng)要及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，保證系統(tǒng)能夠及時(shí)作出維護(hù)預(yù)案。第二，數(shù)據(jù)維護(hù)。該功能主要包含數(shù)據(jù)收集、信息備份、數(shù)據(jù)清理以及故障數(shù)據(jù)恢復(fù)等基礎(chǔ)功能。第三，數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。由于用戶管理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息總量極大，一旦產(chǎn)生數(shù)據(jù)失準(zhǔn)則會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果錯(cuò)誤，此時(shí)應(yīng)發(fā)揮系統(tǒng)中數(shù)據(jù)校準(zhǔn)功能，確保失準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通過(guò)儀器進(jìn)行修正。

3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中主要以污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為基礎(chǔ)條件，通過(guò)收集污水處理系統(tǒng)中所產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)合PLC自動(dòng)控制功能，有效完成污水生產(chǎn)和凈化情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，主要使用分布式收集模式，不僅彌補(bǔ)傳統(tǒng)自我控制系統(tǒng)運(yùn)行問題，還將原本分散至各個(gè)地區(qū)的生產(chǎn)信息系統(tǒng)化收集，并且進(jìn)行分析和儲(chǔ)存，此時(shí)管理部門僅需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)就可以完成對(duì)廠區(qū)、站點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及信息檢索，從根本上解決了各個(gè)地區(qū)污水處理廠數(shù)據(jù)流通問題。

除此之外，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的合理使用，還能夠保證企業(yè)生產(chǎn)、控制以及管理階層之間的數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)、有效、直觀、清晰，使企業(yè)信息化前進(jìn)了一大步，為城鎮(zhèn)污水處理企業(yè)的污水處理信息化以及數(shù)據(jù)化方向發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4? ? 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用原則

（1）先進(jìn)性原則

城鎮(zhèn)污水處理廠水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)施的過(guò)程中，由于水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素，為此在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上應(yīng)始終堅(jiān)持先進(jìn)性原則，確?；鞠到y(tǒng)在設(shè)計(jì)方案時(shí)，滿足實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)需求，以此作為核心條件提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息，所以開展方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇在線分析設(shè)備。目前市場(chǎng)中使用水質(zhì)分析設(shè)備以及自動(dòng)采樣管理系統(tǒng)能夠有效保證工作結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而使用先進(jìn)性設(shè)備自身具有較短的分析時(shí)間和廣泛的監(jiān)測(cè)范圍，能夠有效處理各種復(fù)雜水環(huán)境的問題。

（2）穩(wěn)定性原則

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能夠?yàn)樗|(zhì)監(jiān)測(cè)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確保主要設(shè)備以及行政管理部門可以將所收集的數(shù)據(jù)，作為信息監(jiān)管和行政執(zhí)法的基礎(chǔ)條件，從根本上提升監(jiān)管執(zhí)法管理部門的工作質(zhì)量。為了充分發(fā)揮出城鎮(zhèn)污水處理廠水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)作用，該系統(tǒng)不僅需要充分利用先進(jìn)的分析設(shè)備，還需要充分保證系統(tǒng)集成管理效果，利用先進(jìn)技術(shù)手段制造系統(tǒng)集成管理零部件。

4.2 硬件應(yīng)用

（1）預(yù)處理單元

在系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，應(yīng)選擇施工現(xiàn)場(chǎng)水資源樣品收集點(diǎn)，保證所選擇樣品在管道和線路中不會(huì)產(chǎn)生明顯的物理和化學(xué)變化，同時(shí)確保所選擇的樣品收集點(diǎn)監(jiān)測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)具有一定代表性和真實(shí)性。硬件設(shè)計(jì)方案應(yīng)按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，明確水樣收集位置。

除此之外，水樣收集單元主要包含取水泵組件、樣品收集區(qū)域以及隔離柵欄等。所以在實(shí)際工作過(guò)程中，還需要確保樣品收集入口以及水面距離始終處于0.5～1 m范圍內(nèi)，為此硬件設(shè)備安裝過(guò)程中需要將隔離柵欄安裝在樣品收集區(qū)域內(nèi)，減少水面漂浮物的影響程度，防止取水泵轉(zhuǎn)變溫度和溶解氧等基礎(chǔ)參數(shù)。為了保證水樣始終處于流動(dòng)狀態(tài)，還應(yīng)按照專業(yè)技術(shù)要求配合設(shè)備設(shè)定取水泵以及管道內(nèi)徑參數(shù)，在硬件方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，合理配置自吸泵設(shè)備的零部件，保證設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生水流流失問題，從根本上維護(hù)自吸泵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

（2）除藻單元

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的除藻單元主要包含設(shè)備計(jì)量泵設(shè)備以及電動(dòng)閥門等設(shè)備，所以想要優(yōu)化和改善該單元，需要在取水管道線路以及懸浮物參數(shù)管道中建設(shè)至少3條支線道路，該道路主要負(fù)責(zé)除藻工作，并且充分利用PLC控制系統(tǒng)切換電動(dòng)閥門管道線路。而在除藻過(guò)程中，技術(shù)人員首先需要在管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)增加專用的殺藻試劑，有效將部分海藻消除，隨后將管道排空，充分利用高壓氣體不斷提升管道的干燥性，有效將海藻類徹底消除。

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管道清洗方式以及除藻工作普遍具有統(tǒng)一性的完成標(biāo)準(zhǔn)，而在除藻之前充分的管道清洗，能夠有效縮短除藻的時(shí)間周期，從根本上節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本。

4.3 軟件應(yīng)用

（1）PLC設(shè)計(jì)

想要城鎮(zhèn)污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上需要結(jié)合工藝要求，積極落實(shí)信息監(jiān)測(cè)基站PLC檢查工作，充分結(jié)合上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)，有效控制整個(gè)基站硬件設(shè)備。除此之外，PLC設(shè)計(jì)還涉及污水處理廠所有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)信息運(yùn)輸和系統(tǒng)操作之后，向上位置監(jiān)控系統(tǒng)上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一旦系統(tǒng)電路產(chǎn)生故障，其數(shù)據(jù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，PLC可以控制停止設(shè)備，此時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

（2）上位機(jī)設(shè)計(jì)

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際安裝過(guò)程中，各個(gè)基站監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和環(huán)境參數(shù)各不相同，為此系統(tǒng)實(shí)際開展方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選擇系統(tǒng)參數(shù)，以便監(jiān)測(cè)項(xiàng)目產(chǎn)生明顯波動(dòng)，上位機(jī)能夠及時(shí)且有效地解決問題。由于上位機(jī)管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及監(jiān)測(cè)設(shè)備的信息通信，并且可以遠(yuǎn)程交換監(jiān)控信息，所以上位機(jī)在水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息通信環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用與現(xiàn)實(shí)意義。除此之外，上位機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)界面能夠有效設(shè)定上位機(jī)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍，并且在數(shù)據(jù)存力中儲(chǔ)存設(shè)定數(shù)值，利用窗口顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中所設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)[4]。

（3）信息通信設(shè)計(jì)

信息通信模塊在系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有著十分重要的作用，由于信息通信模塊包含的GPS網(wǎng)絡(luò)操作技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和測(cè)量信息，最大程度節(jié)省信息傳輸成本，提高傳輸效率。為此實(shí)際開展程序設(shè)定過(guò)程中需要定義信息格式，等待服務(wù)器接收信息和數(shù)據(jù)之后，詳細(xì)判斷數(shù)據(jù)處理格式，如果數(shù)據(jù)格式與系統(tǒng)不一致，則應(yīng)利用服務(wù)器儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失問題[5]。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在污水處理中應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以及時(shí)掌握水質(zhì)情況，對(duì)于水質(zhì)存在的問題，及時(shí)采取行之有效的措施，有效保護(hù)水體不受污染。水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用目前還處于發(fā)展階段，需要研究人員根據(jù)水體的實(shí)時(shí)變化不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以持續(xù)提高水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力，保證城鎮(zhèn)污水處理正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有效減少城鎮(zhèn)水資源的污染。

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