水质自动监测站应用浅析

水质自动监测站应用浅析（精选7篇）

1.水质自动监测站应用浅析 篇一

浅谈水质自动监测系统在水环境中的应用

丁梦秋

松原市环境监测站

吉林 松原

138000 摘 要：在社会经济快速发展的同时，也伴随着水资源的过度开发、低效利用和生态环境的严重破坏，我国河流湖库的水质和生态都受到不同程度的损害。水质监测是水资源保护最重要的工作基础和技术支撑，准确、及时、可靠的水质监测数据是水资源保护依法行政的基础。水质监测要满足水资源保护监督管理的需要，必须加快现代化和自动化建设步伐，提高水质监测信息采集能力，所以建设水质自动监测站是一种趋势。本文从建设任务出发，分析了环境影响评价要点，并且进行环境影响评价和解析，提出环境保护措施设计的关注点，以供共同探讨。

关键词：水质自动监测； 水资源保护； 水环境

水质自动监测系统的发展概述

水质在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专业分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。

国内水质自动监测系统建设起步较晚。20世纪90年代末，水利、环保部门相继在部分重要水系建立了水质自动监测系统。主要监测项目为常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总有机碳等，在饮用水源地水质监测系统增加了总磷、总氮、叶绿素、生物毒性等项目。近年来，水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用，我国的水质自动监测站（以下简称水站）的建设也取得了较大的进展，环境保护部已在我国重要河流的干支流、重要支流汇入口及河流入海口、重要湖库湖体及环湖河流、国界河流及出入境河流、重大水利工程项目等断面上建设了100个水质自动监测站，监控包括七大水系在内的63条河流，13座湖库的水质状况。

2自动监测系统的特点

与传统的手工监测相比：

（1）水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时可以查询到所设站点的水质数据。这对于解决现行的水质监测周期长，劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题，具有深远的社会效益和经济效益。

（2）水质自动监测工作的开展，一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了在水质发生恶化时，仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患于未然，充分体现了环保部门对水质综合管理的优越性。

（3）水质自动监测系统促进水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。

3水质自动监测技术的应用领域

3.1水功能区污染物总量监控

计算污染物总量需要大量水质、水量数据。水质自动监测频次高，产生的信息量大，在重要的控制断面实现水质的自动监测，有利于实施水功能区管理、污染物排放总量控制，促进水资源管理工作的现代化。

3.2供水水源地水质监测

在水源地建设自动监测站，可对水源地的水质进行24小时不间断监测，实现对自动监测站的远程监控，一点发生异常，及时预警，为保障水源地供水安全提供有效的技术监督手段。

3.3预警预报重大水质污染事故

自动监测系统实时连续监测对突发水污染事故预防和应急监测具有明显的优势。通过自动监测系统的预警功能，可及时发现污染事故，分析自动监测数值变化趋势，可判断污染程度，对下游水质污染做出预警预报，防止污染事件的进一步扩大，减轻其危害有着重要意义。

3.4跨界河流的水质监测

在跨界河流敏感点建设自动监测站，实时监控水质变化状况，与实验室人工监测相结合提供客观、准确、中立的水质监测数据。

4水质自动监测技术存在的问题与技术应用成果

4.1存在的问题

4.1.1投资规模较大，运行费用较高；监测仪器以进口为主，价格昂贵。运行维护成本高，仪器配件耗品价格昂贵。

4.1.2对操作、运行、维护人员的技术水平要求较高；

4.1.3系统本身运行不稳定；仪器的基线漂移、试剂的变化、供电系统的稳定性等多种因素，都会影响到水质自动监测系统的稳定性。

4.1.4系统监测数据与实验室人工使用标准分析方法监测的成果有一定的差别。由于水质自动监测仪器设备受现场环境条件和自动化控制要求的影响，其监测数据的准确性不如实验室经典化学分析方法，因此在使用之前，必须通过国家校准检测方法的比对使用，验证自动监测的准确性及可比性。

4.2技术应用成果

随着国家水质自动监测系统的运行，充分发挥了实时监视和预警功能。在跨界污染纠纷、污染事故预警、重点工程项目环境影响评估及保障公众用水安全方面已经发挥了重要作用。

（1）2008年四川汶川特大地震发生后，中国环境监测总站立即通过水质自动监测系统远程查看灾区水质状况，将灾区7个水质自动监测站的监测频次由原来的4小时一次调整为2小时一次，在第一时间分析了地震灾区地震前后水质状况，并将灾区水质无明显变化的情况及时向国务院抗震救灾总指挥部上报，并编制《汶川大地震后相关国家水质自动监测站水质监测结果》，每天在互联网上发布自动监测结果，为保障灾区饮用水安全，稳定灾区群众发挥了重要作用。

（2）2008年北京奥运会期间，利用北京密云古北口自动站（密云水库入口）、门头沟沿河城自动站（官厅水库出口）、天津果河桥自动站（于桥水库入口）、沈阳大伙房水库及上海青浦急水港自动站等国家水质自动监测站对城市的饮用水源实施严密监控，每日以《奥运城市地表水自动监测专报》形式上报环境保护部，为奥运期间饮水安全提供了技术保障。

结语

实施水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况，保障饮用水源地的取水安全，为水资源保护监督管理和决策提供了有力的支持手段。

参考文献

[1]赵宝吉.我国水质自动监测的发展与应用[J].黑龙江环境通报.2000.（3）

[2]孙南.水质自动监测系统运行过程中的质量保证和质量控制[J].环境监测管理与技术.2009.（1）

2.水质自动监测站应用浅析 篇二

自动进样器在实验室广泛应用, 例如意大利DANI公司生产的气相色谱仪配套自动顶空进样器, 可以自动设置平衡时间、平衡温度、样品平衡次序、是否振摇等技术参数, 最后自动进样, 但是在在《地表水环境质量标准》中并没有反应出来自动顶空进样器的应用, 采用的仍然是手工设置平衡时间、平衡温度等参数, 这样一方面造成了人力物力的浪费, 另一方面手工操作容易造成人为误差, 影响了实验结果, 还会造成应用标准的混乱。

自动进样器在离子色谱中也得到了广泛的应用, 以青岛盛瀚色谱仪器公司生产的CHI-200型号的离子色谱仪为例, 仪器配置的自动进样器圆盘分成10个区, 每个区有7个位, 可以放置7个样品, 前5个区放置的样品用来测定阴离子, 后5个区放置的样品用来测定阳离子, 化验员只需要在软件设置上输入样品数量、起止样品序号、测定时间等参数, 就可以去干其他工作了, 等到了一定的时间, 回来处理一下数据, 求出实验结果就可以了。

而老式离子色谱仪需要化验员用注射器手工取样、进样, 并且每次进样只能做一个样品, 等到第一个样品做完才可以做第二个样品, 近年来随着国家对环境保护的日益重视, 各地对于环境保护的要求越来越高, 要求环境监测行业检验的样品数量越来越多, 显然老的离子色谱仪不能适应日益繁重的检测任务, 所以带有自动进样器的新款离子色谱仪更加适应环境监测的需要。

自动进样器在Smartchem-140间断式化学分析仪中也得到了广泛的应用, Smartchem-140间断式化学分析仪设计用于环境实验室, 是第2代间断式化学分析仪, 它采用目前世界上最先进的第二代全自动间断化学分析技术, 吸光率反应终点采取了比色管直读式, 样品与试剂在独立的比色管中反应、比色, 用比色管代替了第一代间断化学分析仪中的反应管+流通池, 减少了第一代流通技术由于使用流通池而产生基线漂移的可能性, 完全做到间断分析, 是目前市场上唯一可做到在无人看管情况下一次性可测定64个样品的9个参数的间断化学分析仪。

2 多样化检测器的应用

以气相色谱仪为例, 目前市场上的气相色谱仪检测器种类丰富, 有热导检测器 (TCD) , 用于常量、半微量分析, 对于有机、无机物均有响应;电子捕获检测器 (ECD) , 用于有机氯农药残留分析;硫磷检测器 (FPD) 用于有机磷、硫化物的微量分析;氮磷检测器 (NPD) 用于有机磷、含氮化合物的微量分析;氢火焰离子化检测器 (FID) 用于微量有机物分析;光离子化检测器 (PID) 用于对有毒有害物质的痕量分析;催化燃烧检测器 (CCD) 用于对可燃性气体及化合物的微量分析。

根据具体检测项目, 用户可以自行挑选所需的检测器种类, 以达到准确测定化合物的目的。

3 多种监测手段的应用

随着检测手段的日益丰富, 对于同种化学物质, 我们可以有不同的检测手段, 可以用传统的分析方法, 也可以用先进的现代方法, 例如测定溶解氧, 传统方法是碘量法, 耗时耗力, 现在可以用电极法, 只需要携带便携式溶解氧仪到现场, 就可以现场测定得出结果, 这样避免了水样在运输过程中溶解氧的损耗, 结果更准确。

对于溴氰菊酯的测定, 可以用气相色谱法、也可以用液相色谱法, 我们一般用俩种方法同时做, 这样可以最大限度的保证测试结果的准确度。

挥发酚、氰化物等项目的测定, 可以用传统的方法来做, 也可以选用流动注射分析仪、间断化学分析仪等大型仪器来做, 我们可以根据所做的样品数量来选择, 如果样品数量少, 就用传统方法, 因为大型仪器一般都需要开机预热等一系列准备工作, 更适合于做大批量的样品, 而如果样品数量多, 就用大型仪器做, 避免了繁琐的手工操作。

4 便携式高精仪器的应用

以便携式气质联用仪为例, 便携式气相色谱一质谱联用仪将气相色谱的高分辨能力和质谱检测器的定性能力二者相结合, 为迄今国际上对挥发性有机物最有效和可靠的监测手段之一。便携式气质联用仪 (便携式GC/MS) 一般由气相色谱仪和质谱仪、载气和内部标准气体瓶、高真空泵及控制电子件、电池、键盘、显示器和探头组成, 便携式GC/MS可以实现直接进样, 完全适合在现场工作, 在应急监测工作中具有极大的优越性, 我国环境监测领域一般采用国外进口的比较多。

5 结论

总之, 随着科技的飞速发展, 各类高精分析仪器如雨后春笋般崛起, 在环境监测领域大放异彩, 将劳动者从繁琐的手工操作中解放出来, 是人类社会继农业文明、工业文明以来的又一大进步, 正确使用合适的检测方法, 结合实际情况与使用者的经验, 可对水质实行快速、准确的监测, 可确保监测结果的科学性与监测成本的经济性。

摘要：随着科技的发展, 监测仪器的自动化程度越来越高, 节省了大量的人力和物力, 降低了分析成本, 并且测定速度快, 灵敏度高, 可以满足环境监测工作日益繁重的批量分析样品的需要, 是分析化学领域内的突破与创新, 本文以实验中碰到的几个例子来加以说明。

3.水质自动监测站应用浅析 篇三

1.背景

汤河水库是位于辽阳东南30多千米的東南山区的蓄水建筑和旅游景点。又是辽宁省的辽阳市、鞍山市这两大城市数百万居民饮用水的主要供水处。汤河水库还担任着此处下游大片农村的稻田灌区，特别是辽阳市的灯塔市，是辽宁省重要的稻米生产基地。2002年12月，中国环境监测总站在汤河水库水坝附近建设出库水质自动监测站，对汤河水库的水质进行实时监测，此外辽阳市环境监测站每月对汤河水库水质（包括入库2个点位、库中2个点位以及出库水坝1个点位，合计5个点位）人工取样监测1次。

目前对于汤河水库入库河流水质的监测，满足不了水库水质和生态环境保护的需求，一旦入库河流水质发生污染事件，不能及时发现、及时采取应对措施，影响辽阳、鞍山两大城市的饮用水水质及周边生态环境，将造成巨大的损失。

2.意义

汤河水源保护区水质自动监测系统的建成，使汤河入库水质实现了从手工监测到自动监测的质的飞跃，解放了劳动力，降低了成本，并且领导能够实时掌握汤河水库入库水质情况，一旦有污染事件存在，能够第一时间查出原因，并采取应对措施。汤河水源保护区水质自动监测系统是最好的预警方式，对辽阳和鞍山两大城市的数百万居民用水起到有效的保护作用。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，将从城市可持续发展的角度，为资源合理利用、生态平衡、防范生态风险、实现生态补偿进行宏观控制性规划提供可靠依据，为计划部门确定城市重点生态建设内容提供基础，为生态环境保护部门在制定生态政策上提供宏观指引。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，将为防治工业化、城市化过程中产生的区域性环境污染，恢复和促进城市生态系统的良性循环，提出了前瞻性的环境保护和生态建设措施。为政府各级领导和有关部门在实施区域开发、大项目建设等，提供综合决策的科学依据。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设，对推进可持续发展战略，优化产业结构、塑造辽阳市城市形象、营造和谐的城市生态系统，进一步把辽阳市建设成为经济发达、环境优美、功能完善、生态人居和谐、生态文化繁荣的现代化大城市，具有重要的指导意义。

3.建设内容

2014年8月8日，《国务院关于近期支持东北振兴若干重大政策举措的意见》（国发[2014] 28号）第二十五条意见，推进重点生态功能区建设。辽宁省根据国务院文件精神，将汤河水源保护区水质自动监测系统的建设列为辽宁省湖泊生态环境保护的重点项目。内容包括：2015-2016年，辽阳市环境监测站计划在汤河水库东西两个主要入库河流位置，各建设一个水质自动监测站，来实时监控汤河水库入库水质状况。

汤河水源保护区水质自动监测系统的建设包括：庙山北侧小西沟村建设汤河水库1#入库河流水质自动监测站，对下达河入库水质进行监测；大甸子村南侧鸡鸣寺村建设汤河水库2#入库河流水质自动监测站，对二道河入库水质进行监测（如图）。监测项目包括：高猛酸盐指数、氨氮、PH值、电导率、水温、浊度、溶解氧、总磷、总氮、叶绿素。基础建设方面包括：50平米的水站站房、电力系统、网络传输、采水配水系统、工控机、控制系统以及办公设备。数据传输系统，利用vpn技术，实现数据加密，并实时传输至互联网络。质量保障系统：利用辽阳市环境监测站现有的标准化实验室，每月对汤河水库水质比对一次；对于PH值、溶解氧、电导率、水温、氨氮等项目，利用便携式监测仪器进行不定期的数据比对。

建设资金需求，汤河水源保护区水质自动监测系统的建设合计费用300万元，包括两套完整的水质监测系统。其中站房建设每个站25万元；采水配水系统每个站18.3万元；工控机及控制系统每个站25.5万元；计算机及vpn通讯系统每个站5.7万元；在线监测仪器设备每个站74.9万元；打印机、传真机每个站0.6万元。

4.绩效目标

汤河水源保护区水质自动监测系统建设的直接经济效益：自动监测取代传统的手工取样监测，每年节省费用5万元左右。它的间接经济效益更为巨大，首先作为污染事件预警功能，可以有效的避免饮用水源污染事故的发生，带来不可估算的效益；自动监测的数据可以为规划部门提供城市开发的依据，更有效合理的利益水库周边的资源，获取更大的经济收益。

5.结论

4.水质自动监测站应用浅析 篇四

徐州地区水质自动监测系统质量保证与控制现状

摘要：介绍了徐州市水质自动监测系统建成后,为保证水质自动监测系统的.长期稳定运行和各项自动监测数据的准确可靠,在日常工作中所采取的质量保证与控制措施.作 者：魏超    WEI Chao  作者单位：徐州市环境监测中心站,江苏,徐州,221000 期 刊：环境科技  ISTIC  Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 21(z2) 分类号：X8 关键词：水质    自动监测    质量保证    质量控制   

5.水质自动监测站应用浅析 篇五

李会平

(石家庄高新技术产业开发区供水排水公司，石家庄050801)

【摘要】主要介绍了如何构建城市供水管网水质在线监测系统，及其相应的通讯网络结构，控制方式，系统特点及其具体应用。

【关键词】城市供水在线监测系统余二氧化氯检测仪流量计压力变送器水质自动采样仪GPRS通讯设备

石家庄高新区供水厂位于高新技术产业开发区，秦岭大街以东，黄河大道以北，设计供水规模为5万tn3/d,服务人口4.6万，服务面积5.8km2。供水厂主要包括清水池、送水机房及配变电所、二氧化氯消毒间、机修、库房、车库、综合楼等，总建筑面积

172m2，占地54.74亩(1亩〜667m2)。供水一期水源为地下水源，各水源井采水由深井泵提升经集水管线汇集到输水管线，再由输水管线进人供水厂，在供水厂经过二氧化氯消毒处理后进人清水池，送水机房的4台送水机将清水池清水输送进入开发区给水管网到各用水户。系统概况

石家庄高新区供水在线水质监测系统其主要功能是实时监测石家庄高新区供水管网各主要用水单位的水质、水量参数，并通过数据采集系统将监测仪器所获得的监测数据采集打包发送到供水厂监测中心站及总公司调度中心，当检测数据超标时，自动监测系统还能够按要求自动抽取超标水样。系统结构见图1。

系统硬件组成

系统硬件包括:余二氧化氯在线监测仪器、在线pH仪、流量计(记录用户的实时及累计用水量）、水质采样器、数据采集及通讯部分(GPRS)。

（1）监测仪器是自动监测站系统的核心部分，监测仪器的性能直接影响自动监测站系统的整体性能，如果监测仪器性能稳定可靠，则自动监测站就能够长期稳定地运行，如果监测仪器性能较差，不但会造成自动监测站维护工作量的增大，而且还会影响自动监测站的连续运行。因此在选择满足测量精度等技术要求方面的产品后，应着重考虑的则是仪器的性能稳定、维护工作量、试剂消耗等问题。

（2）数据采集器是自动监测站的神经中枢，主要功能是实时采集监测仪器获得的监测数据，并将所采集到的数据实时发送到中心监测站，同时还应具备触发功能，待监测到超标数据时，能够触发采样仪留取超标水样。通讯系统一般要求可靠性能要好，不受外界因素干扰条件影响；运行稳定，具有断电数据保护性能;兼容性好，能够将监测数据转化为不同的格式供不同的数据库调用；适用性好，可以满足不同安装条件、安装地点的影响等。根据监测设备的具体要求，并考虑系统的可靠性、稳定性、先进性，我们选用二次数据采集器。

（3）水质采样器是自动监测站不可或缺的重要组成部分，其主要功能是执行数据采集器给出的超标采样命令，随时采集超标情况出现时的供水管网的水样，超标水样通过采样头进入采样吸管内，通过采样仪控制器流人样瓶，达到采样量要求后,采样仪停止采样并把多余的水样通过采样管路吹回水体中去。水质采样器同时还具有流量等比例采样、时间等比例采样、复合采样等功能，符合国家有关水质采样的具体要求。

(4)在数据通讯方面，整个水质监测系统采用中国移动的GPRS无线通讯网络，GPRS网络系统具有覆盖面广、工作可靠、实时性强（永远在线）、运行经济等优点。同时网络的建设、维护、升级都不需要用户投人，用户只是利用GPRS网络，自行组成自己的信息网络系统，并由此实现办公自动化、实现数据通道和短讯道通的同时使用，且永远在线，不存在通讯障碍。在实际应用过程中，客户可选择包月或按通讯数据量等各种数据方式，是当今公认的运行费用较低的一种通讯方式。通过此通讯方式，可在供水厂中心监测站、调度中心及相关的主管部门的任一台计算机上，安装一部GPRS接受机和相应的系统软件，就可以接收自动水质监测装置的数据信息。该系统还可以注人15个普通的接收手机号码，一旦水质指标超标准将自动报警到各领导和主管人员的手机上。操作人员和主管领导可以及时掌握超标情况，即时采取应急处理措施。系统主要功能

数据采集与接收:数据采集单元将各设备的测量数据通过终端GPRS(DTU)发回中心，中心接到数据后进行解析、存储、分析。

远程控制设备采样测量及参数设定:在本系统中，开发人员通过大量的努力，不仅实现了远程数据采集与接收，而且还实现了远程控制设备的操作，如:采样、测量、清洗、参数设定等功能。开发人员克服了不同设备的通讯协议不同、无技术支持、无工程实例等技术难点，实现了以上控制功能，大大方便了使用及操作人员的方便，并可做到对各监测点更直接、更有效的控制。

历史数据管理:方便的查询功能，用户可查询各重点用水户水质的历史数据。组态両面与数据显示:采用组态王进行工控画面开发，画面直观、操作方便。报警功能:具有通讯报警、设备故障报警。

统计报表:可自动生成日报表、月报表、年报表及分析图表。4 系统工作方式

轮询式自动召测:用户可根据自身需求设置上传上报数据的时间间隔，主站定时呼叫各从站，从站将测量数据上报给控制中心。

手动召测:除了定时轮询之外，用户也可根据需要随时通过问询的方式，召测各GPRS从站，从站将测量数据上报。

参数设置:用户可在远程控制中心，通过远程控制画面对各在线监测设备进行参数设定。

系统工作流程见图2。

图2系统工艺流程 5 技术特点

（1）余二氧化氯在线监测仪器采用了国际上先进的分析技术，精度髙，对水样的要求宽泛，不受水质情况变化的影响，运行可靠，维护量小。

（2）主要在线分析仪器均选用经过长期实践应用证明其可靠稳定的监测设备，在国内外同类场合均有过典型的应用。

（3）数据通讯采用目前技术非常成熟的移动通讯GPRS网络，不受安装地理位置的限制，运行稳定可靠。

（4）对于重点用水单位，系统还配备了先进的ISC06712FR型水质采样器，实现定时采样、流量等比例采样、随机抓取水样、超标报警触发采样等采样方案，该采样器为恒温采样器，可以将采集的水样保存在符合国家标准的温度环境下，避免了因水样水质变化而导致的分析误差。中心监控站软件

本软件控制画面用组态王进行软件开发，内嵌GIS画面。报表格式采用VB的OLE功能，自动生成EXCEL报表，用户可按需求自由编辑报表格式，可以最大限度满足各种用户不断变化的需求，大大降低了系统的维护成本。

（1）内置小型GIS(全球实时定位地理信息系统)。可以从地图上清楚了解各个重点用水户监测现场分布情况，及实时监测数据。

（2）丰富的报表、图表功能。

余二氧化氯、pH、实时流量等测量指标均可采用折线图及柱形图多种图表形式进行分析显不。

（3）用户自由化的报表设计。（4）通讯数据格式公开，易于扩展。

（5）具有手工录入方式，将不在各重点用水户监测现场的参数（如实验室测量的数据）手工录入存入到数据库，在各种报表图表中显示出来。

（6）具有丰富的查询功能，软件提供了各被监测用水企业的企业信息、联系人信息、地图查询、历史曲线、历史数据等丰富的查询功能。

（7）客户端软件:局域网上的所有用户均可通客户端软件，浏览监控水质情况。

6.水质自动监测站应用浅析 篇六

一、系统总体方案设计

利用热释电红外传感器对人体进行采集，经过运算放大器对采集到的信号进行放大整形后、产生控制信号，通过执行器对某个房间中的用电设备进行自动开启或关闭的同时，还可以用光电传感器对光信号进行采集，产生控制信号控制照明电路和调光作用。整个楼宇控制系统分从机、主从机接口、主机界面三部分。

(一)从机设计

从机的功能是对现场数据信息的采集、计算和现场的控制，自动完成对各要素的定时采样和存储，达到自动控制照明电路。在接到主机的命令时，将采集到的信息经过主从机接口送给主机。从机以单片机为核心，一片单片机监控一个楼层或一个房间的照明电路，每一个房间或每盏灯旁边安装一个热释电红外传感器，当传感器检测房间是有人时，单片机控制继电器接通交流电电源，点亮照明灯，通过串口通信，在主机查询该从机时，有人的信息发送到主机上，并接收主机的命令，关闭交流电源。

(二)主从机接口

由于从机的数目众多，为此专门设计了主从机接口电路，以适应多从机的需求。

(三)主机设计

主机通过通信接口，主动的和从机取得快速有效的联络，并向从机发出各种命令、接收从机反馈回来的数据、询问并检测从机的状态等。

二、系统整体硬件设计

(一)驱动电路

单片机控制模块设在楼层分配电控箱中，采用光电隔离电路，可有效减少电网电压波动对其逻辑电平的干扰和强点磁场作用所引入的随机干扰。

单片机输出的控制信号，经光电耦合控制三极管的开关状态，以控制交流电源的通断。本系统采用直流继电器，线圈电压一般用+12V，独立电源供电。

(二)交流控制电路

为了使电控系统更加趋于合理和人性化，在交流电源开关处设计了手动开关和自动切换设置。在设置为手动状态时，照明灯的通断状态就像平时的照明灯一样，使用者根据个人和当前的环境来控制照明灯，传感器采集到的数据通过串口下参与主机，但不能通过继电器来控制照明灯电源的通断;自动状态时，根据传感器采集到的数据来判断是否打开或关闭交流电源，并将当前的状态传送到主机。

(三)人体探测和信号处理电路

人体探测和信号处理电路工作原理图如图2所示，热释电传感器安装于房间墙壁上的适当高度位置，当有人在房间的时候，传感器将输出微弱的电压信号，通过由放大器组成的带通滤波器，进行频率的筛选。本设计采用集成远算放大器来进行两级放大，以使其传感器可消除小动物干扰以及电磁干扰和灯光干扰，可靠性很高。检测放大电路输出的信号经传输线传送到单片机。

(四)单片机电路设计

作为从机的核心部分，主要功能是采用实时方式对每个房间是否有人进行检测，并将检测到的结果传输到PC主机上。热释电红外传感器外部采集到的信号进行处理，产生控制相应房间照明电源的控制信号，接到的外部中断。，以便达到对楼宇的实时监控，当热释电红外传感器检测到房间内有人移动时，通过信号处理电路进行传感器所采集的信号放大和处理，输出低电平触发单片机的外部中断产生中断，及时的控制继电器接通交流电源。

(五)地址存储电路设计

具有三条地址线分别是AO,Al,A2，可以确定芯片的硬件地址。地址是从000, 001到111地址，此电路选择AO,Al,A2接地，器件的地址为0，第8脚和第1脚分别为正、负电源。SDA为串行数据输入、输出，数据通过这条双向2L总线串行传送，在本电路中，为了节约读写的时间，只需要将从机地址两个字节写入。

(六)串口通信及硬件接口电路

从机向主机发送数据;当输出低电平时，从机接收主机发送过来的数据。从机的输出端A和Y与主从机接口的输出端A和Y通过双绞线连接起来。

(七)主从机接口电平转换电路

MAX232芯片具有电平转换的作用，内部有一个自动电源电压变换器，采用这款芯片接口简单，并且串行通信系统供电电源只需要正JV电源。对于没有正负12V电源的场合其适应性更强。

三、软件设计

(一)单片机程序设计

单片机软件设计包括主程序、l2C程序、串行口发送，中断服务程序和定时中断服务程序五部分。

(二)串口通信协议

各从机挂在总线上，各机使用使能信号控制接收与发送，但任何时候只能允许一点发送，是一种半双工工作方式。主机、从机协议规定如下:设置波特率为96006pt，以串行中断方式作为主机、从机通信的初始状态。

(三)单片机软件设计与流程图

在单片机内部RAM区建立的工作单元和标志位，每次由中断服务程序启动定时中断并重新设置计数值，即采用可重复触发定时器。

四、结论

7.水质自动监测总氮波动影响分析 篇七

江苏省100多个地表水自动监测站中有几十个均配有日本TOADKK公司生产的总氮水质自动监测仪。该仪器采用了与实验室广泛采用的国标分析方法-碱性过硫酸钾消解紫外法 (GB/T11894-89) [2]。该仪器在正常的日常运行和维护下, 经过一定时间的运行, 多次出现数据较大波动的现象, 给水质自动监测质量控制带来较大的不便。本文以江苏某河流的总氮自动监测仪器为例, 通过调整相关维护方式, 分析影响仪器波动的主要原因。

1 仪器工作流程概述

日本TOADKK公司生产的总氮水质自动监测仪, 在分析原理上与国标法相近, 但在分析波长、线性等方面与国标法有一定的差异[3], 因此, 必须经过相应的预处理等措施, 才能使自动监测与实验室分析有可比性。

该仪器的工作流程主要是:首先计量水样, 加入去离子水稀释, 同时加入碱性过硫酸钾和氢氧化钠溶液, 送入加热分解槽加热一定时间, 之后排至反应槽, 加入盐酸进行反应, 此时水样中的氨氮、亚硝酸盐氮及大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐, 再用紫外分光光度计进行测定, 最后将废液排出, 以去离子水清洗仪表管路。

2 日常维护内容

该仪器日常维护主要包括以下内容。

(1) 流路:每月检查仪器流路是哦福脱落、折断、漏液, 每年更换仪器采样流路的管路及轴。

(2) 电磁阀:每月检查仪器电磁阀是否漏液。

(3) 送液泵:每月检查送液泵工作情况, 每年更换送液泵。

(4) 气泵:每月检查气泵的工作情况。

(5) 试剂泵:每月检查试剂泵是否漏液, 有无污垢, 每6个月更换试剂泵注射器, 没年更换试剂泵活塞。

(6) 样水、纯水计量泵:每月检查样水、纯水计量泵工作情况, 每6个月给计量泵螺丝、导向轴添加润滑油, 每年更换计量泵注射器集合。

(7) 仪器总管:每月检查总管是否漏液、有污垢, 每3个月清洗总管内壁及蓄水容器, 每年更换O型密封圈。

(8) 试剂容器:每月更换试剂, 每3个月清洗试剂容器。

(9) 加热分解槽:每月检查加热分解槽加热状态, 是否漏液。

(10) 反应槽:每月检查反应槽内部有无污染, 每6个月清洗反应槽, 每年更换反应槽管路、O型密封圈。

(11) 检出器:每3个月检查检出器是否漏液, 每6个月清洗检出器流通量波面。

(12) 纯水容器:没周检查出水剩余量, 及时补充。

(13) 废液容器:每月回收废液, 每年更换废液容器管路。

本文所研究的河流均在水质稳定的条件下进行, 为连续4天的自动监测。该总氮自动监测仪日常运行维护正常, 按相关要求定期校准、更换管路、电磁阀及试剂等。在进行该实验之前, 该仪器连续两天的自动监测数据曲线如图1曲线1所示, 经计算, 该组数据平均值为5.52 mg/L, 标准偏差为2.10, 相对标准偏差达37.94%。不仅如此, 该仪器在较长时间内经常出现较大的波动。

3 问题分析

日常维护中, 检查加热分解槽、反应槽及检出器时发现, 即使按要求方法、频次进行维护, 这些部件仍容易出现结垢, 难以用水清洗。根据相关文献报道[3], 发现水质对该仪器影响较大, 且该段河流中水质中悬浮物较多, 易造成加热分解槽、反应槽及检测器内结垢, 影响数据结果。因此, 通过更改仪器清洗方式, 即分析完成后, 除以去离子水清洗外, 再增加稀盐酸清洗, 根据不同情况增加清洗频次。

增加酸洗后, 该仪器连续两天的自动监测数据如曲线2所示, 标准偏差0.24, 相对标准偏差为13.83%, 相对较为平稳。

4 建议

根据上述水质自动监测站清洗方式的调整前后总氮比对情况分析及其它站的应用, 可以看出国外自动监测仪在我国范围内使用时应检查其适用性, 必要时需根据各地水质情况对仪器作一定的改进, 除增加酸洗外, 还有水样预处理、进样管路定期保养等必须的维护措施。此外, 还应加强日常质量管理, 按要求进行月比对、质控样考核, 开展试剂溯源及标样核查等。

摘要：介绍了TOADKK总氮水质自动监测仪工作过程, 分析了数据波动较大的现状及可能的原因。对比调整清洗方式前后的监测数据, 发现增加酸洗后, 连续监测的标准偏差及相对标准偏差均有了很大的提高。

关键词：自动监测,总氮,波动

参考文献

[1]黄卫, 陈鸣, 徐亮.太湖梅梁湾水环境监控预警体系研究[J].环境监控与预警, 2009 (1) :6-9.

[2]刘京, 马维琦, 陈光, 等.在线自动监测仪与实验室国标方法测定地表水中总氮的比对分析[J].中国环境监测, 2007 (4) :3 7-3 9.