智慧水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)分析

1、智慧水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)分析摘要：智慧水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、水污染的預(yù)警 預(yù)報(bào)，水質(zhì)信息的在線查詢和共享，對(duì)于防止水污染事件和水環(huán)境的管理決策可 起到至關(guān)重要的作用。關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測(cè)；智慧平臺(tái)1、引言水質(zhì)監(jiān)測(cè)能為國家合理開發(fā)利用和保護(hù)水土資源提供系統(tǒng)水質(zhì)資料的一項(xiàng)重 要的基礎(chǔ)工作，是水生態(tài)、水資源、水安全科學(xué)管理和保護(hù)的基礎(chǔ)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)的 目的是能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為水環(huán)境監(jiān)測(cè)、 管理、規(guī)劃、污染防治、生態(tài)預(yù)警等提供科學(xué)依據(jù)。實(shí)施智慧水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流域內(nèi)江、河、湖、海等不同水 質(zhì)的連續(xù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能報(bào)警等，能及時(shí)掌握流域

2、內(nèi)重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì) 狀況，預(yù)警預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故，解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛， 監(jiān)督水質(zhì)安全控制制度的落實(shí)情況等。2、監(jiān)測(cè)平臺(tái)總體方案智慧水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)，是采用實(shí)時(shí)、在線、全光譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)及多參數(shù) 集成技術(shù)，以監(jiān)測(cè)站、浮臺(tái)、浮標(biāo)體等為載體，搭載多種傳感器，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)實(shí)時(shí) 在線監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過無線、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至平臺(tái)的服務(wù)器接收終端，并通過 系統(tǒng)管理軟件與智慧應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的長期監(jiān)測(cè)與 綜合評(píng)價(jià)，并可對(duì)環(huán)境突發(fā)事故提供預(yù)警信息，為水環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研究、公眾 服務(wù)等提供及時(shí)、有效的數(shù)據(jù)與技術(shù)支持。智慧水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)的總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：圖1系統(tǒng)總體結(jié)

3、構(gòu)圖其中系統(tǒng)支撐層主要為支撐系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫、GIS地理信息系統(tǒng)等方面的建 設(shè)，感知層和應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容詳見下文。3、智能感知平臺(tái)智能感知平臺(tái)主要由支撐和保障系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)和數(shù)采系統(tǒng)、通信系統(tǒng)組成，下 圖為系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖2智能感知平臺(tái)示意圖1）支撐和保障系統(tǒng)基本支撐系統(tǒng)在外觀上可以體現(xiàn)為固定式水站和浮動(dòng)式浮臺(tái)、浮標(biāo)體，系統(tǒng) 內(nèi)部主要完成取水和水樣預(yù)處理功能。取水系統(tǒng)主要組成部分有：取水頭、取水 泵、水樣輸送管道和流速流量調(diào)節(jié)，在設(shè)計(jì)上要滿足水樣的代表性、可靠性和連 續(xù)性，按照取水方式的劃分主要分為直取式和浮筒式兩種。水樣預(yù)處理的設(shè)計(jì)主 要是為了消除水樣干擾儀表分析和影響儀表使用的因素。預(yù)處理的

4、手段通常有自 然沉降、物理過濾及滲透等。供電系統(tǒng)主要是完成電力的保障功能。電力的穩(wěn)定直接關(guān)系到儀表分析的準(zhǔn) 確性和連續(xù)性，因此首先盡可能選擇穩(wěn)定的交流電網(wǎng)以供接入；其次，在交流電 進(jìn)入自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前，需要對(duì)電流再次整流，以便應(yīng)對(duì)突發(fā)性電流不穩(wěn)情況的發(fā) 生；最后，如果有必要的話，可以配備后備電源（UPS）以供停電時(shí)在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)于無法引入交流電的，也可以考慮采用太陽能供電方式（配蓄電池）等方式定位系統(tǒng)主要采用北斗、GPS等定位系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的經(jīng)緯度，并可 以在管控平臺(tái)的GIS系統(tǒng)中實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，需要具有防風(fēng)、防雨、抗日曬、耐腐蝕的 特點(diǎn)。同時(shí)對(duì)于浮動(dòng)式站點(diǎn)可根據(jù)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行圍欄

5、報(bào)警，當(dāng)站點(diǎn)超過后臺(tái)監(jiān)控 平臺(tái)設(shè)定的移動(dòng)區(qū)域時(shí)（如設(shè)置為布放點(diǎn)半徑50m），后臺(tái)將立即自動(dòng)報(bào)警，能 有效防止偷盜、碰撞漂移和錨纜斷裂等意外事件。其余輔助系統(tǒng)包括防雷系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，其目的都是為支 撐整個(gè)感知平臺(tái)的正常工作服務(wù)。2）監(jiān)測(cè)和數(shù)采系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和數(shù)采系統(tǒng)完成水質(zhì)的核心監(jiān)測(cè)功能，其通過監(jiān)測(cè)儀器對(duì)相關(guān)水質(zhì)的多 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，然后通過數(shù)據(jù)采集器，連接多模數(shù)據(jù)傳輸模塊，上傳至通信網(wǎng) 絡(luò)。表1監(jiān)測(cè)儀器模塊舉例3）通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)可采用有線和無線傳輸方式，但由于無線方式建設(shè)靈活、造價(jià)低等 優(yōu)勢(shì)，一般選擇無線的傳輸方式居多。所以測(cè)試站點(diǎn)與中心站的通訊總體原則是 優(yōu)先采用成熟技術(shù)、模塊化

6、、功耗低、速度塊、可靠性強(qiáng)的設(shè)計(jì)原則來研制水質(zhì) 監(jiān)測(cè)站無線傳輸系統(tǒng)，一般可通過3G/4G/物聯(lián)網(wǎng)等無線方式完成，同時(shí)需要支持 一點(diǎn)多傳，預(yù)留數(shù)據(jù)輸出接口（5G等下一代通信）。4、智能應(yīng)用平臺(tái)智能應(yīng)用平臺(tái)通常為一套信息可視化、專業(yè)化、人性化、智能化的水質(zhì)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)，可滿足監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一接收、查看、處理、分析、評(píng) 價(jià)、發(fā)布、管理等需求。有以下功能特點(diǎn)：1）生態(tài)可視化數(shù)據(jù)展示，結(jié)合GIS地圖動(dòng)態(tài)展示水質(zhì)信息，包括水質(zhì)類別、 水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況、水質(zhì)變化情況等，方便用戶發(fā)現(xiàn)問題，協(xié)助決策；2）運(yùn)行管理與控制，通過權(quán)限管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制儀器設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)， 獲取監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行

7、狀況進(jìn)行評(píng)估；3）數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息查詢與統(tǒng)計(jì)分析，通過對(duì)站點(diǎn)實(shí)際監(jiān)測(cè)信息的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的接收統(tǒng)計(jì)、狀態(tài)查詢及分析，為本地區(qū)的水質(zhì)狀況提供數(shù)據(jù)支持；4）預(yù)警與報(bào)警，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)異常變化、超標(biāo)或系統(tǒng)發(fā)生異常、故障時(shí)，系統(tǒng)平 臺(tái)及時(shí)作出報(bào)警，并及時(shí)通報(bào)相關(guān)人員采取措施；發(fā)生突發(fā)污染事故，通過數(shù)字 化管理，協(xié)助指導(dǎo)應(yīng)急工作；5）移動(dòng)端APP是中心數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的重要組成部分，是用戶在移動(dòng)端APP上 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。5、結(jié)論圍繞水環(huán)境監(jiān)測(cè)、治理和重大環(huán)境事件保障，建設(shè)全向互聯(lián)、全域協(xié)同的智 能水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可對(duì)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)情況進(jìn)行全面感知和動(dòng)態(tài)監(jiān)控，做到監(jiān)測(cè)預(yù) 警、日常維護(hù)、監(jiān)管、執(zhí)法、聯(lián)