地表水質(zhì)自動(dòng)監測技術(shù)及監控軟件的發(fā)展

來(lái)源：http://www.thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-08-12

　　摘要：本文介紹了國內外地表水質(zhì)自動(dòng)監測技術(shù)及監控軟件的設計和開(kāi)發(fā)，對地表水質(zhì)自動(dòng)監測體系及軟件設計等關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現及發(fā)展趨勢做出了較為詳細的描述。

　　關(guān)鍵詞：地表水質(zhì);自動(dòng)監測體系;監控軟件

　　1　前言

　　20世紀中期以來(lái)，隨著(zhù)地理信息系統技術(shù)、遙感技術(shù)和全球衛星定位技術(shù)等3s技術(shù)的迅速發(fā)展，人們開(kāi)始探索這些監控技術(shù)在地表水質(zhì)自動(dòng)監測中的應用。

　　2　實(shí)現地表水質(zhì)自動(dòng)監測目標的關(guān)鍵

　　隨著(zhù)我國地表水質(zhì)自動(dòng)監測規劃的實(shí)施，要實(shí)現地表水質(zhì)自動(dòng)監測的目標，就必須采用先進(jìn)的水質(zhì)自動(dòng)監測技術(shù)作為保障，對水質(zhì)站網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化配置和合理布局。在地表水質(zhì)自動(dòng)監測實(shí)施過(guò)程中，應該充分考慮我國的國情，從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是，建立既能滿(mǎn)足當前地表水質(zhì)自動(dòng)監測工作要求，又留有超前發(fā)展冗余的地表水質(zhì)自動(dòng)監測系統結構。

　　3　國外現代化地表水質(zhì)自動(dòng)監測體系現狀

　　地表水質(zhì)自動(dòng)監測系統是20世紀70年代發(fā)展起來(lái)的，在美國、英國、日本、荷蘭等國已有相當規模的應用，并被納入網(wǎng)絡(luò )化的“環(huán)境評價(jià)體系”和“自然災害防御體系”。一則可為綜合評價(jià)水功能區的水環(huán)境質(zhì)量提供基礎性數據，二則可迅速發(fā)現突發(fā)性水質(zhì)污染事故或天災，將水域異常水質(zhì)情況、污染傳播源及影響規模通過(guò)系統的通信網(wǎng)絡(luò )傳至控制中心，為決策部門(mén)把握災害的性質(zhì)狀態(tài)，從而制定災害的防治對策提供依據。

　　4　先進(jìn)的監測技術(shù)要與先進(jìn)的信息管理技術(shù)相結合

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，地表水質(zhì)自動(dòng)監測技術(shù)迅速發(fā)展，儀器分析、計算機控制等現代化手段在地表水質(zhì)自動(dòng)監測中得到了廣泛應用。分析方法從手動(dòng)和半自動(dòng)實(shí)驗方法和儀器也正逐步被計算機控制的自動(dòng)監測、遙測裝置所代替。地表水質(zhì)自動(dòng)監測系統是以在線(xiàn)自動(dòng)分析儀器為核心，運用現代傳感器技術(shù)，自動(dòng)測量技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)、計算機應用技術(shù)以及相關(guān)的專(zhuān)用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò )所組成的―個(gè)綜合性的在線(xiàn)自動(dòng)監測體系，目前地表水質(zhì)自動(dòng)監測軟件系統由自動(dòng)站監控軟件和中心站監控軟件兩個(gè)基本部分組成，下面做分別介紹。

　　4.1自動(dòng)站監控軟件

　　軟件用于在現場(chǎng)控制各個(gè)儀器的工作狀態(tài)，它運行在Windows2000以上的操作系統，采用工業(yè)控制標準的MODBUStRTU協(xié)議與控制器進(jìn)行通訊。

　　●以動(dòng)畫(huà)的形式實(shí)時(shí)顯示系統工作狀態(tài)，其中包括儀器的采水、配水，管路清洗等單元以及儀器的校準，管路的工作和輸出情況，并可根據需要進(jìn)行控制參數的修改和設定;

　　●顯示各種儀器儀表和傳感器的輸出數值(16路4～20mA)系統的控制輸出(DO)狀態(tài);

　　●通過(guò)RS-A85通訊口，系統能夠與支持MODBUS/RTU通訊協(xié)議的智能儀器進(jìn)行通訊，顯示或設定其工作狀態(tài)，最多可連接32個(gè)智能儀器：

　　●可以實(shí)時(shí)記錄和顯示各種儀器儀表和傳感器的輸出曲線(xiàn);

　　●可以觀(guān)察歷史和實(shí)時(shí)的超標和報警事件等狀態(tài)。并向中心站發(fā)送警報;

　　●可在現場(chǎng)或遠程對系統設置連續或間歇的運行模式;

　　●能夠在水質(zhì)超標事件發(fā)生時(shí)觸發(fā)自動(dòng)采樣儀的采樣;

　　●具有監測項目超標及子站狀態(tài)信號顯示、報警功能;

　　●必須采用具有校驗功能的通訊協(xié)議，能夠及時(shí)糾正傳輸錯誤的數據包。通訊協(xié)議推薦采用國際標準協(xié)議;能夠支持有線(xiàn)通訊并可以擴展無(wú)線(xiàn)方式的通訊(GSM-SMS/CSD/GPRS，無(wú)線(xiàn)電臺，衛星通訊等);

　　●具有24小時(shí)自動(dòng)數據存儲，并可保存三個(gè)月以上的數據;

　　●具有有效的ID授權控制，能防止非法使用和控制;

　　●具有強大的網(wǎng)絡(luò )功能，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )路由器來(lái)實(shí)現與局域或廣域網(wǎng)的連接;

　　●用戶(hù)可使用其開(kāi)放的環(huán)境對以上功能進(jìn)行修改，使它更能接近用戶(hù)的實(shí)際要求;

　　●現場(chǎng)的工控機和監控軟件的運行與否不會(huì )影響控制器的功能，控制器和工控機相當于兩套數據采集和存儲系統。

　　4.2中心站軟件

　　●可修改和設置自動(dòng)站的ID序列號;

　　●同時(shí)支持自動(dòng)/人工撥號，收集現場(chǎng)的儀器狀態(tài)和歷史數據并保存;

　　●中心單元采集精度為16bit，采集頻率為10Hz/通道，數據采集正確率≥99%;

　　●停電保護、保存系統參數和歷史數據，來(lái)電自動(dòng)恢復功能;配置相應的后備電源系統，保證系統斷電后通訊部分仍維持運行8小時(shí)，來(lái)完成異常事件的上傳和遠程數據下載;

　　●由于現場(chǎng)采用MODBUS總線(xiàn)結構阿以連接32臺智能設備)，所以中心站可以遠程訪(fǎng)問(wèn)現場(chǎng)的任意一臺智能設備(由MODBUS地址區分)，實(shí)現遠程參數設置和診斷;

　　●可以在工業(yè)組態(tài)軟件上以動(dòng)畫(huà)的形式顯示現場(chǎng)的儀器工作狀態(tài)和采水配水控制的狀態(tài);

　　●開(kāi)放的標準關(guān)系數據庫(SQL Server，Orcal等)，應具有足夠的數據庫容量和網(wǎng)絡(luò )共享功能，良好的可擴充性和快速的檢索。便于維護、備份和數據庫應用開(kāi)發(fā);系統軟件應具有原始數據的保護功能;可實(shí)現異常數據的自動(dòng)剔除，超標數據的列表，有效數據的統計等功能;

　　●隨時(shí)取得實(shí)時(shí)監測數據，統計、處理監測數據，可打印輸出日、周、月、季、年平均數據以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各種監測、統計報告及圖表(棒狀圖、曲線(xiàn)圖、多軌跡圖、對比圖等)，并可輸人中心數據庫或上網(wǎng);

　　●收集并可長(cháng)期存儲指定的監測數據及各種運行資料、環(huán)境資料以備檢索;

　　●所有歷史數據可轉換為T(mén)XT，EXCEL、DBF文件格式保存，并能夠滿(mǎn)足國家環(huán)境監測總站數據庫系統對本數據的共享、調用數據傳遞以及操作;

　　●數據查詢(xún)功能，按需要進(jìn)行各種方式的勢據查詢(xún);

　　●維護檢修狀態(tài)測試，便于例行維修和應急故障處理等功能。

　　5　發(fā)展趨勢

　　5.1目前通訊技術(shù)的發(fā)展采用GPRS及更為先進(jìn)的第三代無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)是今后主流的發(fā)展方向。通過(guò)地表水質(zhì)自動(dòng)站安裝GPRS數據通訊設備，經(jīng)無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)將自動(dòng)站產(chǎn)生的在線(xiàn)監測數據發(fā)送到上級環(huán)境監測站(無(wú)固定IP);

　　5.2系統設計要求符合相關(guān)通訊協(xié)議的要求，技術(shù)先進(jìn)、結構簡(jiǎn)單、運行穩定、可靠性高，具有一定的開(kāi)放性、較高的多系統適應性和良好的二次開(kāi)發(fā)能力;

　　5.3與上級地表水質(zhì)監控站數據庫能完全兼容，數據導入能夠自動(dòng)完成：

　　5.4系統既能組成獨立系統，又能通過(guò)開(kāi)發(fā)的一系列的插件無(wú)縫嵌入到中心平臺上，實(shí)現界面和數據流的統一，具有很強的靈活性和可靠性;

　　5.5針對河流的面積廣大、地形復雜采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統進(jìn)行監控，在系統中可以很方便地實(shí)現報警、遠程控制等功能。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統融合了視頻編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)、數據庫技術(shù)、流媒體技術(shù)和嵌入式技術(shù)的綜合應用系統。整個(gè)系統的管理和配置等功能由視頻監控管理平臺軟件實(shí)現。軟件與監測軟件兼容，可嵌入各個(gè)系統平臺軟件。這種視頻監控系統是一種全數字化、全網(wǎng)絡(luò )化的系統，可以同現有的多媒體系統、控制系統和信息系統集成整合，方便地實(shí)現數據和信息資料的共享。

　　6　結束語(yǔ)

　　現代化、信息化、系統化的地表水質(zhì)自動(dòng)監測體系建設日益提上議事日程，我們認為在現有的地表水質(zhì)自動(dòng)監測體系下，以提高水質(zhì)自動(dòng)監測技術(shù)的現代化、標準化以及管理制度化的水平為目標，并統一在國家監控中心之下，才得以有效全面的解決我國可持續發(fā)展過(guò)程中所面臨的地表水質(zhì)自動(dòng)監測問(wèn)題。

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