小型水庫水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

1、小型水庫水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計摘要：本文首先闡述了小型水庫水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，論述了小型水庫水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng) 功能模塊，接著分析了監(jiān)測站點建設(shè)，最后對系統(tǒng)功能設(shè)計進行了探討。關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測；水庫引言：水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于在線分析程序的水自動監(jiān)測綜合系統(tǒng)。它利用自動控制技 術(shù)、計算機技術(shù)及相關(guān)分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測的在線自動化，從水的采集到 水的預(yù)處理，再到處理和儲存。1系統(tǒng)概況1.1采水單元在水質(zhì)監(jiān)測站的開關(guān)柜中，有一個水箱，其水通過收集管道輸送到水箱中，水箱中的水 位傳感器自動調(diào)節(jié)水位，水箱內(nèi)安裝常規(guī)五參數(shù)探頭，檢測溫度、PH、氨氮、溶氧、電導(dǎo)率; 還裝有高錳酸鉀（COD）、濁度、葉綠

2、素探頭，在線毒性監(jiān)測儀采樣水通過蠕動泵從水箱內(nèi) 抽水進行檢測。水箱底部有出口，側(cè)面有溢流以防水箱溢出，水的收集和分配通過可編程控 制器定期自動進行，以實現(xiàn)無人值守的監(jiān)控。1.2配水單元水質(zhì)監(jiān)測站房內(nèi)有一個PLC控制柜，配有施耐德M340PLC，通過預(yù)先編寫的用戶程序， 實現(xiàn)了集配水和水質(zhì)分析儀器設(shè)備的自動控制；配置串口服務(wù)器，實現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測儀的實 時數(shù)據(jù)采集；它配有一個超靜音氣泵來控制氣動閥的打開和關(guān)閉。同時采用壓縮空氣自動清 洗水質(zhì)檢測探頭，減少人工維護。1.3 PLC控制系統(tǒng)在線葉綠素分析儀：bbe在線藻類分析儀可以檢測藍藻綠色素和總?cè)~綠素的濃度。基于 藻類細胞中的天然熒光，利用高頻三色

3、LED光源激發(fā)藻類發(fā)出的紅光，通過光密度可以區(qū)分 不同的藻類，如藍藻和總微藻。它測量葉綠素濃度，并可以根據(jù)每種藻類的等級設(shè)置計算細 胞數(shù)量的系數(shù)。葉綠素濃度可以快速反映不同季節(jié)可能爆發(fā)的藻類。2功能模塊2.1數(shù)據(jù)采集水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的最低級別是數(shù)據(jù)收集。大壩監(jiān)測區(qū)域包括水文傳感器節(jié)點，它們動態(tài)形 成Zigbee傳感器網(wǎng)絡(luò)的集水井指標參數(shù)和PH值，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù) 據(jù)中心。2.2權(quán)限管理大壩是安全管理至關(guān)重要的重要民用工程。大壩質(zhì)量等信息也應(yīng)在安全保密的框架內(nèi)收 集和管理。為此，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)充分考慮到人身權(quán)利在數(shù)據(jù)安全階段的使用。系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)控的 主要角色是系統(tǒng)管理員、技術(shù)人員和最

4、終用戶。所有用戶都由系統(tǒng)管理員添加和分配，以確 保用戶門戶的安全性。普通用戶只能查看數(shù)據(jù)和接收系統(tǒng)警報。技術(shù)人員負責處理傳感器節(jié) 點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以及管理和維護傳感器節(jié)點。2.3水質(zhì)監(jiān)測知識庫傳感器節(jié)點收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過合理驗證和標準化，并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。通過將歷史數(shù) 據(jù)與實際情況進行比較，可以預(yù)測潛在的污染，以幫助管理人員做出決策。同時，水質(zhì)監(jiān)測 知識庫儲存了歷史數(shù)據(jù)、各種污染物和污染源的數(shù)據(jù)分析和操作結(jié)果，交流和交流經(jīng)驗，使 新工作人員盡快熟悉業(yè)務(wù)活動。2.4數(shù)據(jù)分析收集并模擬傳感器節(jié)點上傳的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。a）根據(jù)水質(zhì)報告和污染分析預(yù)測年高污 染率和預(yù)防性干預(yù)；（a）分析污染物構(gòu)成，以確定企

5、業(yè)可排放的污染物類型，并減少責任； 分析藻類在水中的傳播，防止藍藻爆發(fā)。2.5自動預(yù)警影響大壩質(zhì)量的因素很多，例如河流、雨水、廢水、工業(yè)廢水等。如果大壩受到污染， 傳感器節(jié)點收集的數(shù)據(jù)將傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。比較歷史數(shù)據(jù)和每日數(shù)據(jù)時，可能會出現(xiàn)差異。 通過APP手機客戶端和SMS通知系統(tǒng)管理員。管理人員可通過APP實時查看水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) 的分析結(jié)果，及時了解水質(zhì)情況，判斷污染類型，及時通報相關(guān)部門，采取相應(yīng)措施，防止 污染擴散。3監(jiān)測站點建設(shè)3.1水量監(jiān)控站點受渠道監(jiān)測設(shè)備安裝環(huán)境和投資的影響，在渠首水流平緩、斷面規(guī)則的位置設(shè)置測水堰 和水位自動監(jiān)測設(shè)備。測量水池是一種改進的白換能器，由上升的邊坡、水

6、平段和上升的邊坡組成。水量是基 于沙丘中水量的原理，即水通過水量測量原點時，在中間水平段產(chǎn)生光束。當下游水位在某 個區(qū)域發(fā)生變化時，不會影響上游水位和河流，上游水位與河流之間存在明顯的單個關(guān)聯(lián)性， 因此可以通過測量上游水位來計算流量。在下游0.5-1.0米的水平流動上設(shè)置自動水情監(jiān)測單元，監(jiān)測水情值，通過RTU數(shù)據(jù)傳 輸設(shè)備將水情值轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)中心，并根據(jù)指定的水情位置和流量關(guān)系自動轉(zhuǎn)換為流量值，以 接收數(shù)據(jù)。3.2水質(zhì)監(jiān)測站點儲層將建立水動力監(jiān)測站，利用便攜式水分析程序，定期調(diào)查和測量化學(xué)氧、硝酸銨、 磷等，在線監(jiān)測儲層地區(qū)的五個一般水質(zhì)參數(shù)。水質(zhì)自動監(jiān)測站由太陽能電池、遠程終端、水傳感器、不

7、銹鋼罐、換能器、潛水滑道等 組成，水質(zhì)自動監(jiān)測站可根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備安裝在水塔上。若水庫水位年度變化較大，可考慮將 潛水泵放置于水庫死水位偏上位置，罐放在一個水塔里，用來存放采集的水樣。含水傳感器 安裝在水箱中，接觸水樣，終端定期控制水泵是否流入水箱。水質(zhì)檢測器測量水質(zhì)參數(shù)后， 通過電纜將數(shù)據(jù)連接到終端，對數(shù)據(jù)進行編碼和加密，然后發(fā)送到服務(wù)器，測量的水樣從水 箱流向收集箱。由于太陽能供電，潛水泵耗電很大，所以考慮一天抽三次水，也就是一天測三次水質(zhì)數(shù) 據(jù)。為了解決水質(zhì)自動監(jiān)測站監(jiān)測指標的不足和水污染突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測的需要，配備便攜 式水質(zhì)分析儀對COD、氨氮、總磷等指標進行監(jiān)測，并根據(jù)水資源管理的特點

8、確定監(jiān)測頻率。 監(jiān)測完成后，工作人員登錄水質(zhì)監(jiān)測軟件平臺，通過水樣模塊輸入水樣監(jiān)測數(shù)據(jù)。3.3排污口圖像監(jiān)控站點在庫區(qū)和水庫下游入河排污口進行實時圖像監(jiān)控，通過拍攝高清圖像，從視覺感官上第 一時間判別排污口排污情況，攝影機每小時拍攝一張進入排水管并實時傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺的圖 像。第一次評估污水從徑流口流入河流時，將根據(jù)具體情況的要求，提供工作人員在現(xiàn)場使 用便攜式水質(zhì)分析程序進行緊急監(jiān)測。4系統(tǒng)功能設(shè)計4.1綜合監(jiān)視顯示水質(zhì)監(jiān)測站根據(jù)地理信息系統(tǒng)收集的水量、水質(zhì)、圖像等信息，水信息顯示水位、 實時流量監(jiān)測數(shù)據(jù)和水位、各通道監(jiān)測的流量過程。水力信息顯示了由自動水情監(jiān)測收集的 五種一般水文測量信息，并

9、與水質(zhì)標準進行比較，以確定水質(zhì)是否為溢出、溢出、飽和危險 乘數(shù)，實時圖像顯示了一個剪貼畫，可以單擊它來做出判斷。支持站定位、歷史監(jiān)控信息查詢、統(tǒng)計分析等，實時映像具有呼叫總部功能，允許通過 遠程界面實時創(chuàng)建最新的映像。4.2基礎(chǔ)信息基本信息包括水箱、車站、澆口、渠道、集水池、排水和控制剖面。以檢視、管理和管 理各種資訊的相依性。支持對這些信息的查詢、增加、修改、刪除等操作。4.3水質(zhì)巡測水文調(diào)查主要用于圖書館或下游河流的數(shù)據(jù)輸入、水文調(diào)查和緊急情況下水污染監(jiān)測， 導(dǎo)入數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會自動將導(dǎo)入的水質(zhì)數(shù)據(jù)與水質(zhì)質(zhì)量標準進行比較，以確定水質(zhì)和水質(zhì)是 否超標、超標和過載。支持歷史數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計分析。4

10、.4統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析包括三個子模塊：通量趨勢、累積通量和水質(zhì)，該水流趨勢通過比較水位與歷 史時期變化趨勢，初步確定了水庫流域需求與流域規(guī)律的關(guān)系，顯示了長期水流的過程線。 累計流量展示各渠道流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，統(tǒng)計類型包括年、月、日，通過柱狀圖、餅圖等多種形 式展示取水總量、歷年對比分析情況。水文分析顯示各種水質(zhì)指標數(shù)字的詳細情況，并對規(guī) 定時期內(nèi)的水質(zhì)進行統(tǒng)計分析，包括流域類別統(tǒng)計、質(zhì)量統(tǒng)計等。4.5預(yù)警預(yù)報預(yù)警可用于水量和水質(zhì)泛濫的預(yù)警，添加聯(lián)系人和電話號碼以設(shè)置警告閾值。一旦超過 交通和水質(zhì)，就會以固定格式向相關(guān)人員的手機發(fā)出警報，通過在軟件平臺上閃爍和發(fā)出聲 音來同步警報。結(jié)束語：如今，我國大型大壩的安全管理非常規(guī)范，所有監(jiān)測系統(tǒng)都配備齊全。但是，由于小型 水域建筑標準低，缺乏有效的管理和維護，小型水域的質(zhì)量并不理想。因此面向小型水庫的 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的意義，可以及時掌握水庫水質(zhì)變化情況，為水庫的生態(tài)環(huán)境保 護提供助力。參考文獻：1基于單片機的實時水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計J.張開云.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用.2020 （06）庫區(qū)天空地水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的初步設(shè)計J.徐云，譚毅，李晟，彭亮.黑龍江環(huán)境