水质自动检测数据处理系统的设计与实现研究

黄美杰

[摘    要]伴随着经济发展，在人类社会发展中，水污染问题变得越来越严重，水质问题引起人们的担忧。因此，在汽车涂装生产阶段中，前处理电泳工序的用水状况越来越差，需要采用相应的技术手段来对水质的安全状况进行测定，以便能够及时准确地了解水质状况，及时采取相应的对策进行保护与解决，从而为电泳工序提供良好的用水，进而满足电泳工序用水的需求，以此来促进我国汽车涂装生产的长久持续的发展。因此，本文以自动检测水质数据为目标，对相应的处理系统进行了设计和研究，以供参考。

[关键词]水质自动化检测;数据处理系统;设计与实现

[中图分类号]X832 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）12–00–03

[Abstract]With the development of economy and the development of human society， the problem of water pollution is becoming more and more serious. Therefore， in the automobile coating production stage， the water condition of pre-treatment electrophoresis process is getting worse and worse， we need to use the corresponding technical means to determine the safety status of water quality， so as to timely and accurately understand the water quality status， and take the corresponding countermeasures to protect and solve， so as to provide good water for electrophoresis process， and then meet the water demand of electrophoresis process In order to promote the long-term and sustainable development of automobile coating production in China. Therefore， this paper takes the automatic detection of water quality data as the goal， and designs and studies the corresponding treatment system for reference.

[Keywords]water quality automatic detection; data processing system; design and implementation

1 系統设计

1.1 采水单元

自动采集是主要的采水单元功能，其主要负责水泵管路以及供电系统等作用。在进行具体搭建时，需要做好与环境的结合，并对各种影响因素的考虑，所以如果条件不同，那么相应的检测方法也有所不同。

1.2 配水单元

针对配水单元来说，需要对实际检测阶段存在的问题进行考虑，通过对相关装置的选择，来做好对水样的预处理。在检测水样之前，首先需要做好对内部试管的冲洗，使样品能够具有准确性，此外，还需要做好对水样中所含有的工业水、各工艺水槽循环水质存在杂质及漆渣、铁粉等的过滤工作，在综合判断水的浑浊度的过程中，需要结合水量及过滤阶段所获得的杂质重量判断。在预处理阶段采用不同的步骤对项目进行检测[1]。

1.3 分析单元

分析单元涉及到了自动水质分析仪以及水质测量仪器等主要设备，目前，其具有检测水温、电导率以及浑浊度等功能，能够使设备成本得到有效降低。能够自动地对量程进行分析和转换，即使所处的环境较为复杂，其自我调节和远程控制功能依然不会受到影响，使设备具备了更强的实用性。通过对数字接口的配备，能够使服务器通过不同的方式接收到采集所获得的数据。

1.4 数据传输单元

相关数据在经过分析单元的自动处理后，能够通过数据传输单元向服务器端进行传输。由于站点类型有许多，因此需要应用不同的方式来进行传输。主要涉及到的传输技术为互联网和GSM。在进行传输的过程中，通过对互联网的应用，在速度和稳定性方面有着一定的优势，然而其需要以网络环境为基础，通常来说，其使用环境需要在固定检测点，以便于对网络环境进行搭建。GSM传输技术在灵活性以及便捷度方面有着一定的优势，并且对信号进行了大范围的覆盖，在采用移动式分析仪时，或是网络环境难以搭建，或需要较高的搭建成本时较为适用。

（1）小型自动多参数分析仪。该仪器的组成为一台或多台，其特点是在水中能够进行直接测量，系统有着较高的灵活性以及便捷性。此类检测站出于便捷性的考虑，通信主要是由GSM模块实现的，只需要通过对大型监测站点的建立就能够实现对部分关键点的检测，并且通过互联网能够实现对其的传输。

（2）固定式子站。固定式子站大多应用于重点防护区，且需要进行大面积、多项目的检测，所以有着较大的数据量，配备了多个机房，通常的传输方式为互联网。

（3）流动式子站。最为便捷的就是流动式子，因此也有着较高的成本。目前最为常见的就是人工数据记录法，需要较大的人力成本，并且数据无法得到及时，简便的处理。GSM传输技术是其最常见的通讯方式，并且能够进行实时的移动[2]。

1.5 PLC系统

（1）导电率检测器输出4～20 mA的模拟信号，通过控制盘的PLC，在触摸屏上显示导电率。

（2）监控导电率的値，在设定值以上时，打开极液槽排水电磁阀。排水后，打开送水电磁阀，补加纯水，降低电的传导率，这样来管理导电率。

（3）检测到导电率异常，输出「极液导电率高异常」、「极液导电率低异常」报警。

（4）在槽体和补水管分别安装参数传感器和电磁阀，通过PLC控制实现精准补水调节参数。

1.6 GOT监控画面

GOT监控画面见图2。

2 如何检测水质

2.1 采集水样的工序

需要以水样为基础，采集pH值、硫化物以及油类等重点信息。在进行采集时，尤其需要注意采集的容器中是否具有溶解氧以及BOD等必备物质。此外，需要以此类项目的检测为基础，同时对水文信息和气象信息进行测定，以此来为信息的采集和登记工作提供便捷[3]。

2.2 保存水样

2.2.1 保存水样的要求

在保存水样的过程中，需要注意水样之间是否会出现理化反应，还需要关注各成分在水样中是否相互分离，并且所有成分都是不可或缺的部分。

2.2.2 选择容器

在对容器进行选择的过程中，需要关注容器的性能是否稳定，以此来是主要的水质成分能够免于被吸附。其次，在选择容器的过程中，还需要注意所选的材料容器成分必须要是单一的，因此，此类容器适用于各个领域。

2.2.3 保存样品的时间

通常来说，样品不宜过长时间的保存。例如，污水样品只有48 h的保存时间。而清洁水样的保存时间要小于72 h，如果是严重污染的水样，其保存时间也要在12 h之内。上述所讲的这些水样的运输时间，也不能超过1 d。此外，在保存水样时主要将化学制剂以及还原剂等添加到了水样中，以此来实现对其的冷冻或冷藏[3]。

2.2.4 分解水样

水样的分解主要是对样品当中的有机物以及价态元素等进行溶解和氧化，从而使水样当中的物质转化为无机化合物。因此工作人员需要注意的是必须保证溶解的过程清晰透明，并且溶解物能够进行相应的沉淀。关于水样分解具体的操作工序为：首先，在炉内对水进行加热时需要采用白瓷或蒸发皿作为载体，如果水样经过加热后只剩下了残渣，那么就说明已经从水样中分解出了有机物，接着就需要对残渣采用冷却处理，需要用到2%含量的HNO3，最后在测定滤液样品时采用过滤的方式。

3 水质检测工程中质量的控制措施

对检测质量进行控制可以有效地确保检测数据的真实以及合理性。对于质量检测可以采取可靠准确的技术手段。当采用某种分析方法对水质进行检测时，其实验过程要经过多次的反复，以免产生误差。与此同时还需要通过下设空参值以及校准曲线等其他的措施，以此来提高样品检测的精确度，从而保证数据的真实可靠性。

3.1 全过程对比参照

在本实验当中，主要选用水来作为样品的替代，运用相同的操作過程，以此来对两者进行相应的对比。其中对于测定结果的检出限以及测定结果的变化主要依据是空参值的大小。需要注意的是在实验当中使用的仪器以及实验器皿等都需要进行严格的测定与控制，以此来保证测试样品的实验结果。

3.2 校准曲线的控制措施

校准曲线一般是用来测定反应物浓度与其测量仪器之间的曲线关系的措施。校准曲线分析方法的使用首先需要校准样品信号值，并且根据校准后之后的样品含量或者浓度来对校准曲线进行确定。因为校准曲线的准确性会直接对分析结构的准确性负责。目前在水质检测当中，主要运用的方法为校准曲线分析法。将校准曲线措施应用在水质检测过程当中时，校准曲线的绘制最少需要5个浓度点[4]。

3.3 选择先进性的技术与设备

在检测水环境的过程中，通过对其的管理，能够使水环境达到理想的质量，因此，需要为检测工作配备专业的技术和设备，在利用此类技术和设备后，能够获取到精准度更高的检测数据，然后再检测水环境的质量，以此来获取科学度和精准度更高的水信息和相应的依据，促进水污染的良好防治。通过对水环境及其各种污染物质情况的检测，能够促进环境防治目标的实现。由于水环境具有多样化的检测对象，因此检测污染物不变的情况下，通过对各类型仪器设备的使用，能够实现对不同技术的检测。水环境能否得到高质量的检测，与检测技术及检测精密度有着密切的关系。所以，想要使水环境能够得到高质量的检测，就需要采用具有先进性以及高效性的技术和设备进行检测，需要对现代化的技术和设备进行更强有力的开发，以此为前提，能够使水环境得到高质量的检测管理。

3.4 对专业团队的构建

在对水环境进行质量检测的过程中，需要对理论和实践进行重点的结合，需要从布局、样品采集以及仪器等方面对水环境进行检测。检测此类内容的人员不仅需要具备良好的素质，并且需要采用专业的检测理论，并进行专业的实践操作，以满足检测要求。想要使水环境能够得到满足具体要求的检测，就需要对检测人员的专业素质进行加强，检测人员需要参与各种培训活动，以一体化为目标，对理论、培训以及实践考核进行结合，以此来为水环境检测提供基本的质量保证。此外，需要以人才培养为目标，建立完善的机制，如果其内容的专业性能够与水环境标准相符，就能够开始检测水环境质量，并且能够作为基础，为水环境检测提供相应的质量保障。此外，还需要从节能方面对检测着进行更强有力的培训，站在业务水平以及职业道德的角度进行思考，以此来保障水环境检测质量管理工作，能够得到更好的实施。

4 结束语

目前水质的安全卫生问题已经引起了人们的广泛关注，为了满足人们对饮水的高质量需求以及工业发展对高质量水质的需求，可以在自动检测技术的基础之上，对数据处理系统进行设计和实现，其不仅可以有效的提高检测速度，还可以准确地判定出水质当中所含有的多种成分种类以及含量。因此，数据处理系统中通过对自动检测技术的应用，能够有效地加快我国对于生活用水及工业用水水质卫生检测的进程，提高用水检测质量，从而促进我国各用水水质卫生检测朝着更好的方向发展。

参考文献

[1] 杨薇薇.地表水水质自动监测系统及其建设中的若干问题[J].环境与发展，2018（1）：167-168.

[2] 熊四昌，周赟涛.基于嵌入式的移动图像监控系统设计[J].计算机测量与控制，2018（4）：82-84，96.

[3] 胡文娟.关于影响环境监测质量的主要因素分析及相应对策探讨[J].科技创新与应用，2017（23）：80，82.

[4] 李金平，张胜.水质分析数据处理系统的实现[J].航空计算技术，2006，36（2）：47.

[5] 赵小强，陈升伟，张朋波.基于物联网的水质在线监测系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2015，23（11）：3627-3630.