地表水水质自动监测系统质量控制研究

2021-11-27乔国栋李青松徐国栋

中国科技纵横 2021年14期

乔国栋李青松徐国栋

（山东省济南生态环境监测中心，山东济南 250102）

0.引言

随着我国生活水平的不断提高，人们对物质生活的要求也越来越高。作为人们日常生活的必需品，水质尤为重要，尤其是地表水。建立实时监测的水质自动监测系统已成为我国有关部门的一项特别重要的任务。通过对水质的实时监测，可以掌握整个气候的水质状况。更重要的是，它可以大大降低科研工作的劳动强度，提高科研工作的效率。水资源监测作为人类生存和发展的重要基础资源，对保障人民生产生活用水安全具有重要意义。当前，水环境污染问题严重，全国水污染防治工作正在积极开展，这对水环境监测提出了更高的要求。基于此，有必要加强地表水水质自动监测系统的质量控制。

1.地表水水质自动监测系统结构

水质自动监测系统的主要硬件设施主要是在线水质分析仪，其主要核心技术有现代传感器技术以及计算机技术等，同时，系统联网，且内部安装有专业的软件可以实现自动测量以及自动控制。实时监测断面水质变化趋势，对水污染事故起到预警作用，为流域污染治理决策、监督管理提供科学依据。

水质自动监测系统一般由几个部分组成：分析测量单元、采水单元、预处理单元、辅助单元、数据采集与传输单元、过程逻辑控制（PLC）单元、远程数据管理中心等。而各单元之间又是实时互联和通信的，它们主要依靠水样传输系统、信号传输系统、纯水传输系统、压缩空气输送系统等一系列处理系统相互通信。

该系统是一套基于在线自动分析仪的自动检测系统，采用自动测量技术、计算机应用技术、现代传感器技术及相关通信网络和专用分析软件。该系统集采样、预处理与滤波、数据采集、仪器分析与存储等综合功能于一体，实现了水质的在线自动检测。

2.水质自动监测系统的质量影响因素

2.1 外部环境因素

在建立监测站和监测系统的过程中，应考虑自然因素的影响。需要考虑的要点包括：粉尘和腐蚀性气体的腐蚀程度；系统温度是否需要空调等制冷设备调节；监测站区的湿度和降水对相关设备的影响。在选择监测点的位置时，应考虑交通、通讯和自然环境的可能影响。一般情况下，我们会选择污染源比较集中的上游或下游作为监测站的选址。在选址时，尽量不破坏周围的自然环境，便于管理。另外，进水口与监测站的距离越短越好。这样除了便于监管和维护，还有利于减少从进水口到监测站这一过程中的污染[1]。

2.2 水样采集因素

在该自动化系统的运行中，采样和滤波过程中存在着许多需要注意的问题。取样时，应充分考虑在长时间采样条件下，由于沉淀物和细菌的长期积聚会堵塞管道，不仅会造成取样不良，而且会污染水样。水样采集系统一般采用双泵取样系统或双过滤系统。在此基础上，人们通常用流量传感器来判断管道是否堵塞或有无故障[2]。针对污染物或者细菌病毒等有机物，操作人员一般会启动管道自动清洗系统，以及自动杀菌系统来消除这些污染，保证水样的清洁。影响因素通常包括几个方面：（1）当河流处于丰水期或枯水期时，水位的变化会严重影响进水取样口的深度，从而产生严重的影响；（2）由于水质不同，即水质正常或水质异常都会严重影响取样；（3）意外暴雨也会严重影响取水口；（4）取水口一旦堵塞，将严重影响取样。因此，这些问题在系统采样和滤波中应引起高度重视[3]。

3.水质自动监测系统的质量控制方法

系统自动运行过程中，对其进行质量控制，可以保证水质自动监测系统监测到数据的质量，因此，质量控制是系统运行管理的重要内容之一。水质检测系统的工作具有连续监控的特点，其开放性强，安全性弱，容易受多种外界因素和自身因素的影响，稳定性弱。因此，只有建立严格的质量保证和质量控制模式和措施，才能真正将质量控制落到实处，水质自动监测系统才能可靠运行，监测数据才能准确可靠得反应实时的水质情况，为水质环境监测提供有力的数据支持[4]。

3.1 提高操作人员素质

操作人员是水质自动监测系统中十分重要的环节，操作人员的操作水平，会影响整个系统的运行。因此，操作人员的整体水平必须予以提高。建议定期举办培训班，培训内容要全面。要包括水质监测系统的技术操作与规程、环境水质监测相关的法律法规、地表水环境质量监测标准、水质监测技术等。特别是加强水质监测和自动监测业务学习。定期组织相关技术人员参加业务培训班，学习自动监测仪的工作原理和操作技能，并进行技术维护。为提高技术人员的实际操作能力，应到运行良好的自动化站参观学习，开展业务和技术交流。严格按照操作规程使用仪器设备，取得合格证后方可工作。

3.2 加强日常管理

技术人员每天必须通过系统软件对系统运行和实时数据进行一到两次远程监控，对实时数据进行分析，根据仪表分析数据判断仪表运行，根据管道压力数据判断水泵运行，并根据供电电压、车站温湿度数据判断车站内部情况。如发现可疑数据，应及时处理。如情况严重，则必须采集水样，带到实验室做全面详细的分析。另外，中心监测站的计算机严禁混用，监测软件必须保证正版，真对来历不明的网络信息或资源要坚决隔离。同时，杀毒软件必须定期更新，安排专人定期检测计算机的安全，对原始监测数据进行严格的定期备份。每个季度将该季度的监测数据拷贝出来单独进行u盘备份。水质自动监测站的监测报告要严格执行三级审核制度。监测数据量十分庞大，在实际水质自动监测工作中，时不时会出现一些异常值，针对异常情况，不能轻视，需要立刻查找原因，追根溯源，根据实际情况立刻解决。

3.3 建立健全规章制度

建立健全规章制度，针对水质自动监测站的运行提出日常通用的管理办法。针对水站的水质控制提出技术指标细则。针对技术人员，明确岗位职责，制定严格的考核制度，实行持证上岗。在制度的约束下，员工的责任心得到了提高，有了规则可循。

3.4 加强系统和设备维护

要想监测数据可靠，必须要保证水质自动监测系统的正常运行。因此，必须定期对水质自动监测系统的各部分进行维护。（1）每周检查内容。检查仪器是否清洁，内部管路是否畅通，是否有泄漏，管路中是否有气泡，温控是否正常，搅拌电机工作是否正常，试剂标准溶液和去离子水是否有效，载气压力、存量是否满足仪表运行要求，各种阀门、通讯线路、防雷设施工作是否正常，检查取水系统、配水系统运行是否正常；（2）月度检查内容。按要求清洗过滤器、反应罐、管道、电极等，检查滤料、分析仪器、泵管等易耗件，更换过期或明显质量变化的备品备件，对各工程的仪器进行标准校准，系统全面清淤，除藻、抗压、防冻，在雨季和冬季，保养周期应适当增加。检查和维护防雷和安全系统。记录并保存所有维护工作，以备将来参考和总结。

3.5 加强对监测站的外部监督

党的十九大报告明确指出，要改革生态环境监管体制，对生态监管提出了更高的要求，而水源与人们的生活息息相关，对水质的监督管理是重中之重。生态环境部门要切实加强对水站的监管，对水站运维质量开展监督检查，可到水站后再通知运维单位，也可与运维单位人员一起赴水站开展检查。检查频次可定期与不定期抽查相结合，检查方式可采用盲样考核、实际水样比对、远程抽测、飞行检查等。通过外部监管，可以提高水站对质控的重视程度，确保水站运行稳定，仪器数据检测准确有效。