城市供水水质在线监测可视化分析与实践应用

齐培培 许峰 田楠 李宗祥

城市供水水质在线监测可视化分析与实践应用

齐培培 许峰 田楠 李宗祥

随着工业化、城镇化进程的加快，城市水环境及供水源污染状况日益严重，突发性水源污染事故频频发生。为减少水污染事故的发生，保障城镇居民的用水安全，有必要进行水质在线实时监测研究，实时了解城市供水水质状态，为进行供水安全监控预警提供有力的科学依据，从而减少或避免某些水污染事故的发生，保障城市供水系统的安全运行。

水质在线监测

水质在线监测信息是城市供水水质信息数据的重要组成部分。与传统的实验室化验数据相比，水质在线监测数据虽然监测指标较少，但为全自动监测，无需人工干预，能大幅简化城市水质监测的工作度。此外，由于其监测密度高、频率快（传统的实验室检测频率大多为一天数次或一月数次），能体现出水质突然变化情况，且在对其进行历史数据分析时，能完美地体现出水质的总体变化情况，为供水部门的管理决策、应急决策提供强有力的信息支撑。

水质在线监测点的选择

在城市水质在线监测点中，水源水在线监测点一般建立在主要取水河道、大型水库等水源地，出厂水在线监测点一般建立在各水厂的出水口，管网水在线监测点一般建立在城市供水管线上。水源水的某个指标的变化会影响到水厂的进厂原水的质量，如此时水厂不进行工艺调整，则会直接影响到出厂水水质，进而影响管网水水质，威胁城市供水安全。

水质在线监测指标的选择

评价指标选取的不应过多，否则会掩盖或分散污染严重的指标在评价体系中的影响，一般选择20个左右的指标。评价指标的选择遵循以下原则：

（1）综合性指标，即能综合表征污染程度或某一类化学污染程度的指标；

（2）检测频率高的项目，如在水质标准中规定“每日不少于一次”的检测项目；

（3）能够实现在线监测的项目；

（4）毒性强，容易在环境和人体中积累，经水处理后不易去除的项目；

（5）易发生水质事故的污染物；

依据该原则，对城市供水水质在线监测指标的选择如下：

水质在线监测可视化的实现

在进行城市水质在线监测数据可视化时，需要将零散的监测点信息集中进行展示，而最好的展示方式则是利用GIS技术，在地图上进行直观可视化展现。实现流程如图1所示：

图1 在线监测地图展示的实现流程图

如图1所示，城市供水GIS数据经GIS Server发布后为在线监测地图模块提供了地图支持，数据综合数据处理模块将实时监测数据、在线监测基础信息、水质监测指标信息进行整合，再由在线监测WebServices服务模块发布。前台Flex模块调用GIS服务以及在线监测数据服务获取数据后进行展示。

大型水库在线监测

以上述水质在线监测研究为理论基础，以山东省黄河流域周围的8个主要大型水库为试点，开发建设山东省城市供水水质监测预警系统，对于水质实时在线监测信息和历史监测信息，不仅可以以多类图表（如列表、柱形图、折线图、饼图、条形图、面积图、图表结合、电子卡片等）的形式进行直观展示，而且可以基于电子地图将上述信息以专题地图的形式实现信息可视化，实现水质在线监测信息的多样可视化展示，一旦水质超标将以高亮颜色报警，为城市供水水质在线监测预警提供直观、有效的可视化监管平台。

（1）实时监测数据展现

数据监测是以动态列表的形式刷新显示各个监测点相关指标。通过选择需要监测的监测点，将选择的多个监测点信息列举出来。选择某行监测点记录时，可通过折线显示出此监测点的各项指标曲线。

图2 在线监测实时数据查看

卡片模式提供卡片监测模式的切换，该模式下能最大程度的显示所有监测点。通过不同颜色的卡片显示出不同监测点选定指标超标程度。

图3 卡片监测

选择单个卡片会弹出窗口，显示出该监测点的历史监测曲线。用折线表示所选监测点指标值随着时间推移的变化情况，实时展现某时间段内指标变化趋势。

图4 在线监测实时数据查看卡片形式

（2）历史监测数据展现

历史监测数据主要是以曲线形式比对单个监测点所有指标的历史数据进行展示，通过该功能可以展示某个时间段的数据变化趋势。

图5 历史数据查看

（3）监测地图展现

监测点地图展示以电子地图Tip标注的形式展示超标监测的相关情况，并着重体现超标监测的空间位置趋势。

通过放大、缩小、复位、移动等操作实现地图的全方位浏览，通过图层开关控制、鹰眼定位、标签定位等实现地图快速定位准确展现。同时有地图式监控功能，用Tip显示各个监测点实时监测信息，有标注避让功能，通过选择单个Tip标注还可以利用动态曲线显示指标历史变化情况。

图6 实时监测数据地图查看

（作者单位：武汉众智鸿图科技有限公司）