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車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

更新時(shí)間:2012-02-20 10:16 來(lái)源:現(xiàn)代儀器 作者: 閱讀:3047 網(wǎng)友評(píng)論0

車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是《江蘇省太湖流域水環(huán) 境監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目》中一個(gè)重要的建設(shè)內(nèi)容,它采用先進(jìn) 的車(chē)輛改裝技術(shù)、水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與傳輸 技術(shù)等,將自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備和監(jiān)測(cè)車(chē)體完美融合,實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)采配水、自動(dòng)分析、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ埽?形成水質(zhì)快速監(jiān)測(cè)、流動(dòng)監(jiān)測(cè)能力。本文以江蘇省太湖 流域車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例,介紹車(chē)輛改裝及系 統(tǒng)集成技術(shù)及其應(yīng)用。

1 系統(tǒng)組成

車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由水質(zhì)監(jiān)測(cè)車(chē)、在線(xiàn)監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)和輔助設(shè)施等組成,其中在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般包括采 配水單元、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析儀器單元、現(xiàn)場(chǎng)控制和數(shù)據(jù)傳輸 單元、中心監(jiān)控端;輔助設(shè)施包括供電單元、通風(fēng)及空調(diào) 單元組成。

2 車(chē)輛改裝技術(shù)

2.1 車(chē)輛選型及基本參數(shù)

車(chē)輛在選型時(shí)主要考慮車(chē)輛承重、密封性、減震性、 滿(mǎn)載時(shí)車(chē)速,發(fā)動(dòng)機(jī)功率,儀器、空調(diào)線(xiàn)路分開(kāi)布設(shè)。主 要選用進(jìn)口廂式貨車(chē),全進(jìn)口改裝,確保較好的密封、防 雨、防塵性能。

本文中水質(zhì)監(jiān)測(cè)車(chē)選用奔馳615D 柴油機(jī)箱式車(chē)底 盤(pán),整體框架為高強(qiáng)度、高硬度鋼材料制成,有完善的 減震系統(tǒng),車(chē)廂體采用雙后開(kāi)門(mén)、單側(cè)拉門(mén)、廂體開(kāi)窗。 改裝后,車(chē)廂內(nèi)高1930mm,車(chē)廂內(nèi)寬1850mm,車(chē)輛 總長(zhǎng)7200mm ;底盤(pán)最低距地高度295mm ;發(fā)動(dòng)機(jī)排量 4.25L,功率110Kw,滿(mǎn)載最高時(shí)速可達(dá)140km/h ;凈載 荷2645kg,滿(mǎn)載荷最大可達(dá)5990kg。

2.2 車(chē)體改裝技術(shù)

整車(chē)分為駕駛區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)兩部分,中間設(shè)置推拉窗的 隔斷。實(shí)驗(yàn)區(qū)左側(cè)操作臺(tái)面選用耐腐蝕、抗氧化,且熱膨 脹系數(shù)小、不可燃實(shí)心理化板。臺(tái)板下布設(shè)水箱、供電等 輔助系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)區(qū)右側(cè)安裝在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器。左右重量均衡 分布,車(chē)體右側(cè)為發(fā)電機(jī)艙門(mén),安裝進(jìn)口自鎖發(fā)電機(jī)滑道 (拉出與推進(jìn)狀態(tài)鎖止),配備發(fā)電機(jī),功率不小于3kw。

3 車(chē)載自動(dòng)監(jiān)測(cè)集成技術(shù)

3.1 采配水、儲(chǔ)水和反沖洗技術(shù)

在車(chē)箱后側(cè)安裝自吸泵,外接采水軟管(PVC 或 UPVC),采水軟管帶濾網(wǎng)等過(guò)濾裝置,采水軟管正常使 用長(zhǎng)度為30m,同時(shí)需滿(mǎn)足百米取水的要求,保證可以車(chē) 輛在橋上從河道里遠(yuǎn)距離取水的需要。

考慮到水樣分析要求,樣品經(jīng)采集后分兩路進(jìn)入儀器。 一路直接進(jìn)五參數(shù)分析儀,多余水樣直接排出;另一部分 進(jìn)入儲(chǔ)水箱,經(jīng)靜置、沉淀后,供給高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷/ 總氮分析儀。儲(chǔ)水箱具備進(jìn)水和出水兩路,分別由 閥門(mén)控制儲(chǔ)備用水或者是外排沖洗水。

車(chē)廂內(nèi)配置1 個(gè)60L 清洗水箱,在儀器測(cè)試完實(shí)際 水樣后,可根據(jù)需要設(shè)定手動(dòng)或自動(dòng)沖洗程序,實(shí)現(xiàn)對(duì) CODMn、氨氮、TP/TN 儀器取水管路和采水管路的沖洗。

3.2 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表選型

考慮到車(chē)體的空間、儀器尺寸大小以及投入經(jīng)費(fèi),結(jié) 合到太湖流域水質(zhì)實(shí)際工作的需求,車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)站主 要配置水質(zhì)五參數(shù)(pH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、水溫)、 高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷總氮分析儀。監(jiān)測(cè)儀器采用精 密性好,運(yùn)行穩(wěn)定的成熟品牌。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)控制單元由工控機(jī),PLC 和各種繼電器、接觸 器組成,采用RS485 總線(xiàn)控制和組態(tài)王開(kāi)發(fā)技術(shù)?刂 系統(tǒng)操作界面簡(jiǎn)單直觀(guān),可根據(jù)用戶(hù)需求,設(shè)定工作周期, 啟動(dòng)或關(guān)閉閥門(mén)、水泵和儀表,并根據(jù)閥門(mén)、水泵反饋的 信號(hào)判斷系統(tǒng)的狀態(tài),定時(shí)采集儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn) 行狀態(tài)參數(shù),保持與中心站實(shí)時(shí)通訊,向中心端發(fā)送數(shù)據(jù) 或接受中心端控制指令。

3.4 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)基于CDMA 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊與傳輸技 術(shù),按照江蘇省環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)編碼要求,采用XML 的數(shù)據(jù)交換方式(XML 即可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言,為Extensible Markup Language 的簡(jiǎn)寫(xiě)),實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸,無(wú) 縫接入環(huán)境監(jiān)測(cè)中心端(江蘇省太湖流域水環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 平臺(tái)),便于用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)、查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)。

3.5 中心監(jiān)控端

中心監(jiān)控端支持多種通訊接入方式,將車(chē)載式水質(zhì)自 動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)儀器下達(dá)控制指 令。監(jiān)控端軟件采用方便客戶(hù)端瀏覽和查詢(xún)的界面,將自 動(dòng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)有效性分析、遠(yuǎn)程控制、有效數(shù)據(jù)入庫(kù)、 日常維護(hù)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)報(bào)表、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)上報(bào)、 統(tǒng)計(jì)分析等功能有機(jī)的集成到一個(gè)軟件中,界面美觀(guān),操 作方便。

4 輔助設(shè)施集成

4.1 供電單元集成

供電系統(tǒng)由外接電源口,發(fā)電機(jī)、UPS 電源箱、蓄 電池組、電源控制板等幾部分組成。按照“分組供電、分 項(xiàng)設(shè)計(jì)、市電優(yōu)先”的原則,共分為“ 照明供/ 用電區(qū)”“、儀 器供/ 用電區(qū)”(為固定在車(chē)內(nèi)儀器、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器、水 箱加熱器等設(shè)備供電區(qū))、“空調(diào)供/ 用電區(qū)”3 個(gè)供/ 用 電區(qū)域。

“儀器供/ 用電區(qū)”統(tǒng)一由市電或發(fā)電機(jī)通過(guò)UPS 供 電,市電以及發(fā)電機(jī)切換有自動(dòng)控制裝置,發(fā)動(dòng)機(jī)供電時(shí), 市電同時(shí)接入,則UPS 自動(dòng)打開(kāi)市電接入端口,關(guān)閉發(fā) 電機(jī)電力接入端口。蓄電池組配置8 只12V、40Ah 免維 護(hù)蓄電池,在無(wú)市電或發(fā)電機(jī)未工作的情況下,后備電池 通過(guò)UPS 為系統(tǒng)設(shè)備提供電力。供電系統(tǒng)采用日本雅馬 哈發(fā)電機(jī),輸出功率達(dá)5.5kW,可為全車(chē)設(shè)備在野外工作 時(shí)提供足夠的電量,保證全車(chē)設(shè)備的正常工作。

4.2 通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)集成

通風(fēng)單元由帶過(guò)濾器的新鮮空氣進(jìn)氣口和實(shí)驗(yàn)室排 氣扇組成,“實(shí)驗(yàn)區(qū)”配頂置駐車(chē)空調(diào)(車(chē)載專(zhuān)用), 空調(diào) 功率不小于2.0kW。車(chē)輛正常工作時(shí),夏天車(chē)內(nèi)氣溫可控 制在22℃以下;冬季寒冷氣候條件下,啟動(dòng)電加熱裝置, 車(chē)內(nèi)氣溫可控制在25℃以上。

4.3 其他

其他輔助單元主要包括電子導(dǎo)航、GPS、外部車(chē)體照 明燈(頭燈,尾燈,旋轉(zhuǎn)警視燈,側(cè)燈),廢液收集裝置, 煙霧傳感器、輔助電加熱系統(tǒng)等,設(shè)計(jì)安裝時(shí)需考慮滿(mǎn)足 車(chē)輛快速導(dǎo)航、定位和作業(yè)要求。

5 應(yīng)用情況

5.1 兼顧常規(guī)和應(yīng)急,應(yīng)急監(jiān)測(cè)時(shí)可快速響應(yīng)

江蘇省太湖流域水系發(fā)達(dá),河網(wǎng)交錯(cuò),水污染事件時(shí) 有發(fā)生。車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)站作為一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),它集 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程通訊傳輸與一體,具有完整性、獨(dú)立性和 流動(dòng)性。平時(shí)作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)之一,一旦污染事件發(fā)生, 可納入環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng),作為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部 分,可快速抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng),實(shí)現(xiàn)快速監(jiān)測(cè)響應(yīng),形成流動(dòng)車(chē)機(jī) 動(dòng)跟進(jìn)、實(shí)驗(yàn)室全量分析的相互補(bǔ)充、相互配合模式,充 分發(fā)揮流動(dòng)自動(dòng)站、流動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的功能。2010 年太湖藍(lán) 藻應(yīng)急監(jiān)測(cè)預(yù)警工作中,該車(chē)作為主要的巡測(cè)技術(shù)手段, 5 次赴太湖出入湖河道,定點(diǎn)和流動(dòng)監(jiān)測(cè)沿湖水質(zhì)狀況, 跟蹤水體中pH、溶解氧、氮磷變化趨勢(shì),在查找陸源污 染工作發(fā)揮重要的作用。

5.2 水質(zhì)自動(dòng)站質(zhì)控巡查比對(duì),提高數(shù)據(jù)精確性

車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)站搭載先進(jìn)的控制系統(tǒng)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀 器設(shè)備,用于已建水質(zhì)自動(dòng)站的質(zhì)控比對(duì),通過(guò)對(duì)同一水 樣、同種儀器設(shè)備同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)定方式,進(jìn)行質(zhì)控比對(duì), 查找系統(tǒng)誤差,分析誤差來(lái)源,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn),以提高 自動(dòng)站數(shù)據(jù)精確性。該車(chē)平時(shí)放在宜興陳東港水質(zhì)自動(dòng)站 院內(nèi),每月定期與沿湖水質(zhì)自動(dòng)站質(zhì)控比對(duì),一同進(jìn)樣, 同步分析,通過(guò)兩套自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析數(shù)據(jù),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)物 質(zhì)標(biāo)定結(jié)果,制定太湖流域不同水期校準(zhǔn)曲線(xiàn),提高自動(dòng) 站的測(cè)量精度,更好地為入湖總量監(jiān)測(cè)和生態(tài)補(bǔ)償服務(wù)。

5.3 增強(qiáng)河湖巡測(cè)能力,彌補(bǔ)固定站點(diǎn)不足

水質(zhì)自動(dòng)站建在主要交界斷面、出入湖河流和飲用水 源地等河流湖泊上,但仍有部分河流雖然較小,不滿(mǎn)足建 站條件,但水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面比較重要,這時(shí)車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng) 站正好發(fā)揮作用,它彌補(bǔ)固定自動(dòng)站在監(jiān)測(cè)上的不足,為 水源地巡測(cè),出入湖河流總量監(jiān)測(cè),水質(zhì)綜合快速采樣、 分析,污染源綜合判斷能力提供保障。

6 結(jié)語(yǔ)

車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)系統(tǒng)作為一種新的嘗試,將水質(zhì)自動(dòng) 監(jiān)測(cè)站濃縮在車(chē)體內(nèi),實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)采樣、連續(xù)分析、實(shí) 時(shí)傳輸,實(shí)現(xiàn)江蘇省流動(dòng)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的零突破,為國(guó)內(nèi) 車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展起到積極的探索和借 鑒作用。雖然監(jiān)測(cè)指標(biāo)還不夠全面,但隨著儀器制造技術(shù)、 系統(tǒng)集成技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,車(chē)載式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將 越來(lái)越廣泛的用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)事業(yè)中,為環(huán)境污染事故和環(huán) 境監(jiān)測(cè)預(yù)警提供快速響應(yīng)的現(xiàn)代化手段。

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