自动化水质监测系统在沭水东调工程的应用

2018-03-28梅泽本

山东水利 2018年9期

夏泉，梅泽本，张超

（山东省水利勘测设计院，山东济南 250014）

日照市沭水东调工程是为日照市工业及城市居民生活用水的补充水源工程，工程线路全长88.3 km，现已投入日照市供水系统发挥作用。由于该工程是为城市居民生活供水，对供水质量要求高，所以要求对水质进行监测。

在引水闸设置固定式水质自动监测站点，同时，利用原有水质监测实验室及本次新设便携式水质快速测定仪，对输水全线的关键控制节点进行定期水质巡检，形成实验室监测与自动监测相结合、固定监测与动态监测相结合的监测系统，以满足正常情况和应急状态下水质监测业务的需要。

1 自动化水质监测系统总体架构

水质自动监测系统由站房、仪表分析单元、取水单元、配水单元、控制系统、数据采集/处理/传输系统、辅助系统、视频监控单元、动力环境监控单元、防雷设备等组成。其中仪表分析单元由五参数分析仪（温度、pH、溶解氧、电导率、浊度）、氨氮分析仪、高锰酸盐分析仪、总磷分析仪、总氮分析仪等组成；采水系统将水样采集预处理后供各分析仪表使用；系统泵阀及辅助设备由PLC控制系统统一进行控制；各仪表数据经RS232/485接口由数采工控设备进行统一数据采集和处理，系统数据支持光纤和无线传输两种传输模式。为防止雷击影响，水质自动监测系统配置完善的防直击雷和感应雷措施。系统配置智能环境监控单元对系统整体安全、消防和动力配电进行智能监控，同时，水质自动监测站设置有视频监控装置，可远程实时对取水口状况，站房内部状况进行监视，还配置便携式水质快速测定仪一套，用于工程水质巡检及突发性水质事件监测需求。

2 系统设计的主要内容与技术性能

2.1 采水单元

主要功能是将采样点的水样引至自动站仪器间内，并满足配水单元和分析仪器的需要。采水单元包括采水构筑物、采水泵、采水管道、清洗配套装置和保温配套装置。项目能够实现连续或间歇方式工作，并能够根据监测要求现场或远程设置监测频次；保证停电后重新上电时，采水系统、控制系统、监控软件能自动恢复工作，达到无人值守的目的。

2.2 配水单元

系统采用双泵双管路进样，主进水管路串联，仪器并联取样的方式。设置的工作流程有：进样过程，清洗站房内部管路，清洗取，等待。

配水单元可以实现下述内容：所有主管路采用串联方式，管路干路中无阻拦式过滤装置，每台仪器都从各自的过滤装置中取水，任何仪器出现故障都不会影响其他仪器的工作；满足各仪器对样品的要求，满足所有仪器的需水量。配水单元能够通过对流量和压力的调配，满足所选用的仪器和设备对样品水流量和压力的具体要求，并有清洗功能，能够遍及全部系统管路和相关设备，且不损害仪器和设备，也不会对分析结果构成影响。

2.3 控制单元

系统的控制单元具有系统控制、数据采集、存储及传输功能、在系统断电或断水时的保护性操作和自动恢复功能。控制系统负责完成整个监测站的系统控制功能，由数据采集器、采集控制软件、开关量控制器、现场工控机、现场监控操作软件构成。通过本系统可实现现场同中心控制系统的通信，控制给水配水采样；设置监测频率、采样间隔等；直接仪表校检；按照组态数据的要求对数据进行现场模拟图、运行控制状态组、数据列表等监视；对现场信号源数据进行不同类型的监视，以便于直观地获得信息；对监视的数据进行报警定义，可设高、低限报警、开关量报警等，并记录报警时间，形成报警报表，提供可组态的工具对监视点信号进行报警组态设置，同时，对通讯故障进行管理及分析，为恢复异常通讯提供分析依据。

2.4 数据采集传输

1）采集系统。仪器设备的数据采集可通过其数字口获取分析仪器及辅助设备的工作状态，如运行、采样、测量、留样、校准、报警、启动、停止、清洗、药剂添加、远程对时、供电状态、室内温湿度等安全信息等，具有实时数据采集、历史数据查询和存储功能，能在现场进行2年以上的历史数据存储和查询。系统采用数字标准接口与现场所有具有数字接口和协议的设备进行对接，实现对仪器设备的远程控制、测量数据传输、远程对时等功能。监测项目采用分级、分频率的方法，实施在线监测点的数据采集，每次作为一次有效值进行采集，根据仪器设备运行输出的状态量进行在线实时采集，可以捕捉系统的每次状态改变。数采仪不但实时显示该状态，同时也对重要状态信息进行存储，并将该重要状态上传到监控中心平台，维护人员可以第一时间掌握和了解系统的状况。

2）系统传输。系统选用的数采仪配上相应的通讯设备后，可同时具备无线通讯方式与有线通讯方式两种通讯方式，并可以通过公网上传。