中小河流水质自动监测系统构成及设备选型

摘要： 本文旨在探讨中小河流水质自动监测系统构成及设备选型，本系统具体水质监测指标包括溶解氧、pH、电导率、浊度、水温、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等八参数水质监测系统，该系统是贯彻落实水环境治理相关政策背景，是落实“一网统管”工作部署的具体实施措施，是建立智能化“监测-评估-预警”河湖管理系统的需要，是深入打好水污染防治攻坚战的重要举措。通过分析中小河流水质自动监测系统构成和设备选型，打造智慧治水系统，为水环境质量及安全提供及时、科学、可靠的决策支撑，促进社会经济的可持续发展，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。

关键词：中小河流；水质自动监测；设备选型

一、中小河流水质自动监测的必要性

（一）是提高河涌管理水平和治水效率的需要

随着经济持续高速发展，城市化进程加快，水环境污染反弹，使得中小河流水质难以保障。中小河流水质自动监测系统能够强化对河涌水质的监管，水环境管理者可以从中心平台查阅所有河涌断面的评估情况，也可选择不同断面、不同季节、不同时间段等条件下的评估分析报告，建立联动协作机制，形成整治合力，为下一步的治理决策提供重要依据和参考，实现水质的区域联动分析，强化水质监管，为治水攻坚战“科技赋能”。

（二）是完善水环境智能监测监管体系的需要

2021年12月，广东省生态环境厅印发《广东省水生态环境保护“十四五”规划》，提出推进污水处理设施“一网统管”和智能化“一网统管”监督管理大平台，实现业务数据互联互通、信息共享，加强对设施运行维护的智能处理和精准决策，并提出逐步建立智能化“监测-评估-预警”河湖管理系统。构建中小河流水质自动监测系统有利于保障水环境监测数据连续性、推进水环境精细化管理和精准治污，也是贯彻落实国家、省、市等相关政策和实现“一网统管”、建立智能化“监测-评估-预警”河湖管理系统的必然需求。

（三）是计算机与大数据的发展的需要

“十三五”期间，水质自动监测站建设也在全国推广，计算机网络技术、大数据分析、互联网+等技术相对成熟，在水质监测仪器设备方面，市场已较为成熟，可满足不同水质条件、地区条件等情况的监测需求。我国也有相应的水质自动监测的技术规范，如《地表水自动监测技术规范（试行）》，《地表水自动监测系统数据传输规范》等，能够很好的指导中小河流水质自动监测系统运行。因此在先进的工程技术和信息措施指导下，以领先的水质自动监测设备，高效稳定的移动通讯网络为保障的前提下，构建中小河流水质自动监测系统是计算机与大数据的发展的需要。

二、中小河流水质自动监测系统构成

中小河流水质自动监测系统平台运行符合智能化自动监测体系构建内容，遵循物联网的四层架构，分为：感知层、采集层、网络层、存储分析应用层，具体的系统包括：由现场监测点系统、网络系统、智能监管中心系统和移动监管系统四大部分组成。

（一）监测点系统

监测点子系统感知河道断面水质特征污染物数据。把各传感器所感知的相关信息通过数字信号进行存储，并按照国家数据格式进行封装，再通过通讯网络统一发送至监管中心的数据服务器中。

（二）通讯网络系统

通讯网络子系统的数据通讯子网络采用光纤通过技术、5G无线通讯技术，实现现场各现场端与中心服务器的通讯。

（三）智能监管中心系统。

智能监管中心系统的智能监管软件将各监测站点感知到的数据自动存储，结合环保排污规范要求，对监测数据进行联动分析，最后将各监测站点所监测到的数据一同展示在中心平台上，为河涌负责人、相关工作人员提供直观、实时的河涌水质分析信息，实现对河涌水质的24小时自动监测，实时告警。

（四）移动监管系统

移动监管系统是河道监管者、现场管理人员有力辅助工具。解决过去只能够在办公室才能对监测数据查看的瓶颈，实现了全天候的24小时的实时在线监管。更加方便管理管理者的现场管理、日常监督，提高管理办事效率。主要有中小河流水质自动监测系统手机APP模式，对数据实时查询有极大的便利性。

三、中小河流水质自动监测设备选型

在中小河流水质自动监测系统构建过程中，监测点系统是核心，通讯网络系统、智能监管中心系统、移动监管系统等软件部分主要采用计算机编程技术，目前已比较成熟，所以要构建一个科学的、适用性强的中小河流水质自动监测系统，监测点系统的设备选择最关键，其中就涉及到站房设备选型、采水设备选型、水质监测设备选型。

（一）站房设备选型

水质自动监测站站房种类有很多，根据地表水水质自动监测站站房形式的不同，自动监测站主要包括可移动式自动监测站、景观微型式水质自动监测站、集装箱式水质自动监测站、户外机柜型水质自动监测站。

1.可移动式自动监测站适用于各种工况条件和安装环境，特别适用于土地可利用空间较小的河流考核断面、跨界断面、水库水源地取水口等点位的水质自动监测站建设；

2.景观微型式水质自动监测站一般适用于土地可利用空间小，站房需与周边景观相互融合的位于市中心的监测断面及取水口断面的水质自动监测站建设；

3.集装箱式水质自动监测站一般适用于土地可利用空间较小、监测断面随时调整的河流考核断面、跨界断面、水库水源地取水口等点位的水质自动监测站建设；

4.户外机柜型水质自动监测站适用于土地可利用空间极小、通水接电不便、监测断面有可能变更的河流考核断面、跨界断面、水库水源地取水口等点位的水质自动监测站建设。

（二）采水设备选型

采水设备的功能是在任何情况下确保将采水点水样引至仪器间内，并满足其他设备需要。采水设备应具备连续和间歇的工作模式。采水口加设防止进水口淤积和漂浮物堵塞、防止仪器设备和采水仪器受到撞击而损坏或影响系统运行及防盗的防护装置。目前常用的取水方式主要有浮船式取水、浮球式取水、取水井式取水、堤岸式取水、浮筒式取水、桥墩式取水等。

1.浮船式取水适合于浅滩河岸、取水点位距离岸边较远，或河流改道现象比较频繁的情况；

2.浮球式取水适用于水体比较开阔，水位变化不是很大，常年水流流速小，岸边坡度较小且便于人为维护的场合；

3.取水井式取水适用于常年河流湖泊水位较浅的场合；

4.堤岸式取水适用于水库、河道等水域河岸较为陡峭，水面采水点出无处依托的监测断面；

5.浮筒式取水应用于水位变化大，水中杂物较少，水域面积宽阔的大型河流，不受航道影响；

6.桥墩式取水该方法的适用性不广，主要适用于监测断面处有桥墩的情况。

（三）水质监测设备选型

1.水质多参数分析仪

选择4种市场占有率较高的水质多参数（pH、水温、溶解氧、电导率、浊度）分析仪，并对不同型号设备的参数进行综合比对。

2.高锰酸盐指数在线分析仪

选择4种市场占有率较高的高锰酸盐指数在线监测仪，并对不同型号设备的参数进行综合比对。

3.氨氮在线分析仪

选择4种市场占有率较高的氨氮在线分析仪，并对不同型号设备参数进行综合比对。

4.总磷在线分析仪

选择4种市场占有率较高的总磷在线分析仪，并对不同型号设备参数进行综合比对。

结语：中小河流水质自动监测系统中监测点系统是核心，通讯网络系统、智能监管中心系统、移动监管系统等软件部分属于配套计算机技术。目前中小河流水质自动监测系统主要还是监测水质中的溶解氧、pH、电导率、浊度、水温、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等八参数，也可以针对具体的使用需求增加相应的水质监测指标。按照《地表水自动监测技术规范（试行）》（HJ915-2017）规范要求，根据市场调研分析，从分析方法、市场占有率等综合考虑，中小河流水质自动监测系统的站房设备推荐使用可移动式自动监测站，采水设备推荐使用浮筒式取水，水质监测设备选型推荐选用市场占有率高、仪器设备性能符合相应的技术规范要求的国产设备。中小河流水质自动监测系统是在治水新形势的大力推进下，积极贯彻落实国家关于建设流域水环境管理决策支持智慧系统、可视化界面于一体的水环境智能管控平台相关要求，创新“监测、预警、指挥、执法、管理”五位一体的水网格监管模式，实现水质自动监测一张网，提高污染溯源能力，推进区域联动，对智慧治水具有重要意义。

参考文献

[1] 宋文恩，李景光.禅城区河涌水质监测分析云服务项目可行性研究报告[R].佛山，2022，11：51-86.

[2] HJ915-2017.地表水自动监测技术规范（试行）[S]。