摘要：本文對天津市現安裝的水質自動監測系統的技術構成和技術關鍵，以及在線自動分析儀的技術原理、發展現狀和存在的問題進行了評述。重點討論了化學需氧量（COD）在線自動分析儀和污水流量計，并介紹了天津市水質在線監測系統的建設目標及系統功能特點，對平臺模塊建設作了詳盡的闡述。該系統的建立將有效提高污染源監測自動化、信息化、科學化水平，為摸清天津市污染源排放及主要污染物減排提供科學依據。
　　關鍵詞：水質，自動監測系統，自動分析儀，在線監測，信息系統，設計思路
　　1前言
　　水質線自動監測系統是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現代傳感器技術、自動測量技術，自動控制技術、計算機應用技術以及相關專用分析軟件和通訊網絡所組成的一個綜合性在線自動監測系統。
　　環境監測與環境管理工作“點多，面廣、量大”，而且具有“全方面、全天候、全時制”的特點，實施水質自動監測，可以實現水質的實時連續監測和遠程監控，達到及掌握天津市企業及城市污水治理設施運轉狀況及水質排放狀況、預警預報重大水質污染事故、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、監督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。
　　2水質在線監測系統的構成
　　在水質自動監測系統網絡中，中心站通過無線（GPRS）和有線（電話撥號）兩種通訊方式實現對各子站的實時監視、遠程控制及數據傳輸功能。其他經授權的相關部門可通過上述兩種方式實現對相關子站的實時監視和數據傳輸功能。
　　
　　網絡結構圖
　　
　　一個可靠性很高的水質自動監測系統，必須同時具備4個要素，即：（1）高質量的系統設備；（2）完備的系統設計；（3）嚴格的施工管理；（4）負責的運行管理。
　　3水質在線監測系統的性能指標
　　3.1COD在線監測分析儀
　　COD在線自動分析儀的主要技術原理有六種：
　　（1）重鉻酸鉀消解-光度測量法；
　　（2）重鉻酸鉀消解-庫侖滴定法；
　　（3）重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法；
　　（4）UV計（254nm）；
　　（5）氫氧基及臭氧（混和氧化劑）氧化-電化學測量法；
　　（6）臭氧氧化-電化學測量法。
　　從原理上講，方法（3）更接近國標方法，方法（2）也是推薦的統一方法。方法（1）在快速COD測定儀器上已經采用。方法（5）和方法（6）雖然不屬于國標或推薦方法，但鑒于其所具有的運行可等特點，在實際應用中，只需將其分析結果與國標方法進行比對試驗并進行適當的校正后，即可予以認可。但方法（4）用于表片水質COD，雖然在日本已得到較廣泛的應用，但歐美各國尚未應用（未得到行政主客部門的認可），在我國尚需開展相關的研究。
　　從分析性能上講，在線COD儀的測量范圍一般在10（或30）~2000mg/l，因此，目前的在線COD儀僅能滿足污染源在線自動監測的需要，難以應用于地表水的自動監測。另外，與采用電化學原理的儀器相比，采用消解-氧化還原滴定法、消解-光度法的儀器的分周期一般更長一些（10min~2h），前者一般為2~8min.
　　從儀器結構上講，采用電化學原理或UV計的在線COD儀的一般比采用消解-氧化還原滴定法、消解-光度法的儀器結構簡單，并且由于前者的進樣及試劑加入系統簡便（泵、管更少），所以不僅在操作上更方便，而且其運行可*性也更好。
　　從維護的難易程度上講，由于消解-氧化還原滴定法、消解-光度法所采用的試劑種類較多，泵管系統較復雜，因此在試劑的更換以及泵管的更換維護方面較煩瑣，維護周期比采用電化學原理的儀器要短，維護工作量大。
　　從對環境的影響方面講，重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法（或光度法、或庫侖滴定法）均有鉻、汞的二次污染問題，廢液需要特別的處理。而UV計法和電化學法（不包括庫侖滴定法）則不存在此類問題。
　　3.2污水流量計
　　一般宜采用超聲波明渠污水流量計或管道式電磁流量計。使用其他測量方式的流量計，其各項性能指標應滿足《水污染源在線監測系統安裝技術規范》的相關要求。
　　(1)超聲波明渠流量計
　　用于測量明渠出流及不充滿管道的各類污水流量的設備，采用超聲波發射波和反射波的時間差測量標準化計量堰（槽）內的水位，通過變送器用ISO流量標準計算法換算成流量。
　　(2)電磁流量計
　　利用法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。
　　3.3數據采集儀
　　采集各種類型監控儀器儀表的數據、完成數據存儲及與上位機數據通訊傳輸功能的單片機、工控機、嵌入式計算機、嵌入式可編程自動控制器（PAC）或可編程控制器等。
　　3.3.1系統結構
　　污染源自動監控系統從底層逐級向上可分為現場機、傳輸網絡和上位機三個層次。上位機通過傳輸網絡與現場機交換數據、發起和應答指令。
　　自動監控設備有兩種構成方式：
　　（1）一臺（套）現場機集自動監控（監測）、存儲和通訊傳輸功能為一體，可直接通過傳輸網絡與上位機相互作用。
　　（2）現場有一套或多套監控儀器、儀表，監控儀器、儀表具有模擬或數字輸出接口，連接到獨立的數據采集傳輸儀，上位機通過數據采集傳輸儀實現數據交換和收發指令。
　　數據采集傳輸儀與監控儀器儀表的通訊方式，推薦采用modbus（現場總線
　　協議的一種，使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗等）標準。
　　4天津市在線監測系統建設目標
　　以往的在線監測管理系統大多具有單一性的特點，即針對某專項工作而開發，不具有可擴展性；此外，由于是單機版，不能進行網絡傳輸，給遠程用戶傳輸數據造成極大的不便。天津市污染源水質在線監測系統避免了以往系統的上述不足，多種功能可擴展，組成完整的在線監測體系。系統采用模塊化設計，每一部分可以單獨完成相應的功能，同時各個子系統可以有機的組合成一個整體，最大限度的滿足用戶需求。具體目標如下：

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