水質(zhì)監(jiān)測范文

導語：如何才能寫好一篇水質(zhì)監(jiān)測，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

現(xiàn)場采樣：是技術(shù)活，也是體力活

“想象中，水質(zhì)監(jiān)測就是拿上儀器去江邊上取一杯水，然后通過機器一會就能完成檢測看到結(jié)果。”在很多人的印象中，水質(zhì)監(jiān)測是一件很簡單的事情。然而記者近日S廣東省環(huán)境監(jiān)測中心及廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站工作人員一起參加水質(zhì)監(jiān)測工作才發(fā)現(xiàn)，實際工作遠比想象的要復雜得多。

2月6日下午15時，在監(jiān)測人員帶領(lǐng)下，記者登上了位于東莞新沙港碼頭的一條監(jiān)測采樣船，出發(fā)前往監(jiān)測斷面。“這艘船我們平時停靠在廣州黃沙碼頭，每個月要開出來幾天開展各個斷面的水質(zhì)監(jiān)測工作。”廣州環(huán)境監(jiān)測中心站工作人員介紹說，廣州市大部分的河段都受潮汐影響，根據(jù)監(jiān)測采樣工作要求，這些河段斷面采樣必須是漲潮跟退潮各監(jiān)測一次，“一個斷面基本就要花一天的時間，光是柴油都要燒掉兩三千塊錢，成本非常高。”

十幾分鐘過后，監(jiān)測采樣船來到位于廣州番禺的一個水質(zhì)斷面，船只隨即停在了采樣點上，水樣被緩緩抽了上來。“在哪里取水，是有嚴格規(guī)定的，并不是說隨便打一桶水上來就可以了，也不允許只是采集岸邊的水樣。”廣東省環(huán)境監(jiān)測中心主任呂小明告訴記者，所有的采樣點都經(jīng)過嚴格的論證，采樣的時候必須到達指定的點位取水。

一個斷面要采左中右三個位置的水樣，而且要分別采上層跟下層兩個水樣，“上層是離水面0.5米的地方，下層是離底部0.5米的地方。”廣東省環(huán)境監(jiān)測中心水環(huán)境監(jiān)測科副科長魯言波提到，算下來一個斷面分別要采六組水樣。

“這艘船的設(shè)備比較先進，水樣直接可以抽上來，但是很多時候采水樣都只能是依靠人工來做，辛苦很多。”廣州市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測人員為記者演示了一番人工采樣的過程，只見工作人員穿上救生衣，然后倚靠在船舷上，用繩子綁住的圓柱形取水器緩緩放入河中，到達指定位置取好水之后再慢慢提上來。“有時候風浪大，一不小心就可能掉到河里去。有些斷面沒辦法行船，只能在一些橋上放著長長的線下去，這個取水器每次取幾十毫升的水，要取滿幾十升的水樣，對體力是非常大的挑戰(zhàn)。更別說，有時候遇上大雨過后水流湍急，一些地方只是雇用漁民的木船去采水樣，危險性可想而知。”

采集好的水樣經(jīng)過半個小時的沉淀之后，開始被裝到樣品瓶中。“測重金屬的水樣還必須要先經(jīng)過過濾，然后才能裝瓶。”

數(shù)據(jù)公布：檢測兩百多項指標，十幾個工作日才能完成

與采水樣的艱辛相比，樣品的檢測工作也是一項十分繁重的任務(wù)。

在采樣船的工作平臺上，記者看到裝好水樣的瓶子，滿滿當當有兩百多個之多。“這些都是這個斷面的水樣？”看到記者的疑惑，廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站站長王宇駿解釋說：“漲潮一次，退潮一次，就有12組樣品，每組樣品有二十幾個指標，加上空白樣、平行樣（用于比對采樣檢測數(shù)據(jù)的準確性的），算下來差不多有238個樣品，這僅僅是這個斷面每個月要檢測的水樣。廣州全市就有40多個斷面，全省有400多個監(jiān)測斷面，每個月需要檢測的樣品數(shù)量可想而知。”

記者了解到，類似記者此次乘坐的采樣船，國內(nèi)并不多見，監(jiān)測點也是交通較為便利，省內(nèi)很多監(jiān)測點山高路遠需要長途跋涉，水上采樣大都是用小船或者雇用漁船，水樣很多時候要提到岸上再裝瓶，對體力也是不小的考驗。“這些瓶子來之前要清洗，有些要滅菌，然后貼上標簽，工作量也不小的。”

“樣品送到實驗室之后，也不是直接就放到機器上，然后馬上能夠出結(jié)果。”王宇駿提到，做一次水質(zhì)全分析，需要20多臺大型專業(yè)儀器進行檢測，包括原子吸收分光光度計、氣相色譜儀、離子色譜儀、熒光顯微鏡、放射性測量儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀、等離子質(zhì)譜聯(lián)用儀等，而且檢測過程也是非常專業(yè)而且復雜的，例如做PH值這樣的一般化學指標檢測，工程師先用磁力攪拌器攪拌緩沖溶液校準儀器，預熱半小時后再測樣品的PH值。重金屬含量分析則大概需要1、2天時間，檢測BOD項目，要先培養(yǎng)5天，然后才能夠做檢測。

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關(guān)鍵詞：地表水；水質(zhì)監(jiān)測；問題分析；解決措施

所謂的地表水其實就是在儲存在地殼表面的水資源，它是人們生活和生產(chǎn)的主要水資源之一。但是從當前我國社會發(fā)展的實際情況來看，由于其環(huán)境問題日益突出，這就使得地表水環(huán)境在不斷的惡化，因此給人們的生活和生產(chǎn)帶來了嚴重的影響，因此我們就需要加大其監(jiān)測力度，從而對地表水水質(zhì)進行有效的控制，為水資源的控制管理提高相關(guān)的數(shù)據(jù)經(jīng)濟，以確保我國社會主義市場經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

1、我國地表水污染現(xiàn)狀和地表水監(jiān)測概況

在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)的過程中，水資源的利用有著十分重要的意義，它是人們的生命之源。但是在當前我國社會發(fā)展的過程中，地表水水質(zhì)污染的情況比較嚴重，這不僅對社會經(jīng)濟的發(fā)展有著嚴重的影響，還對人們的身體健康有著嚴重的影響。因此我們就需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段來對其進行處理，來對其水資源的污染情況進行治理。而且從當前我國水資源分布的實際情況來看，水資源的南北分布情況的差異也比較大，這就使得在我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，洪澇災害和干旱災害的現(xiàn)象十分的突出。另外隨著社會的地步發(fā)展，人們對水資源的需求量也越來越大，這就使得段資源短缺的問題在日益加劇，這就給人們的生活有著嚴重的影響。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我們發(fā)現(xiàn)在我國有上億人所取用飲水都是屬于不安全的應(yīng)用水，這就對人們的身體健康有著嚴重的影響，因此我們就必須要采用相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)，來對其水質(zhì)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行采集，并且采用相應(yīng)的處理技術(shù)來對水質(zhì)的污染問題進行有效的解決。

目前由于我國在水質(zhì)監(jiān)測方面起步比較晚，而且部分人對環(huán)境的保護意識還不強，因此這就導致水資源的檢查效果沒有得到很好的提升。不過，隨著時代的不斷進步，人們也開始對水資源保護的相關(guān)方法進行探討，從而將一些先進的監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到其中，這就使得地表水水質(zhì)監(jiān)測的效果得到有效的提高。

2、我國地表水水質(zhì)監(jiān)測存在的問題

2.1監(jiān)測斷面不足，分布不均且缺乏統(tǒng)一管理

雖然我國在地表水監(jiān)測工作中，其監(jiān)測技術(shù)比較成熟，而且其應(yīng)用效果也比較突出，但是在對大部分流域或者湖泊進行監(jiān)測的過程中，其監(jiān)測布局還存在著許多不合理的問題，這就使得地表水水質(zhì)檢查的相關(guān)無法得到有效的保障。而且在不同的地區(qū)中，其當?shù)卣墓芾碚咭簿痛嬖谥欢ǖ牟町悾虼诉@就極其容易導致人們在，都會在水質(zhì)監(jiān)測的過程中，無法對其進行統(tǒng)一的管理，從而使得我國地表水水質(zhì)監(jiān)測的效果無法得到很好的提高。

2.2監(jiān)測站網(wǎng)需要適時的更新和優(yōu)化

雖然國控的水環(huán)境監(jiān)測站點已經(jīng)經(jīng)過了幾次的優(yōu)化，基本可以從宏觀上反映出我國的整體或者是一個流域整體的地表水環(huán)境的質(zhì)量狀況。但是，同時我們也應(yīng)該明白，依靠我國現(xiàn)行的國控水環(huán)境監(jiān)測站點還是不能夠及時的來反映出各條河流及各個湖泊的整體的治理效果的，因此，就必須要更加細致的按照行政區(qū)劃的劃分來分為具體的省控以及市控點。除此之外，由于我國在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)方面存在著水利與環(huán)保兩個部門的監(jiān)測系統(tǒng)，所以有時候會出現(xiàn)對同一水域的重復監(jiān)測的狀況。這就要求我們的管理層必須結(jié)合兩個部門的實際情況來對監(jiān)測站網(wǎng)進行更加優(yōu)化的配置，既不能漏測，也不能浪費，盡量的做到以流域管理為中心的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

2.3水質(zhì)監(jiān)測儀器和技術(shù)水平達不到。

水質(zhì)監(jiān)測標準要求與國外一些水質(zhì)監(jiān)測工作較早的發(fā)達國家相比，我國地表水監(jiān)測技術(shù)仍然較為落后。目前我國所進行的水質(zhì)監(jiān)測主要以理化監(jiān)測為主，生物監(jiān)測、遙感技術(shù)監(jiān)測應(yīng)用和水質(zhì)自動監(jiān)測都相對滯后。這些非傳統(tǒng)的監(jiān)測手段能夠從很大程度上彌補傳統(tǒng)監(jiān)測手段的不足。

3、改進地表水水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量的措施

3.1改進水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

隨著我國的地表水富營養(yǎng)化問題的日益加重，對于水質(zhì)實施實時的在線監(jiān)測也很有必要，通過遠程的傳輸系統(tǒng)可以把監(jiān)測到的數(shù)據(jù)自動的傳到各級環(huán)保部門或者環(huán)境監(jiān)測的執(zhí)法部門。相信這也會非常有助于各個流域或城市治理水污染或廢水的排放問題的。

3.2實行有效的簡易的現(xiàn)場檢測。我國地域廣闊，河流縱橫，各個流域內(nèi)的環(huán)境污染事故也是頻頻發(fā)生，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展迅速導致環(huán)境污染事故次數(shù)增多，于是，就要求我們必須發(fā)展簡易的現(xiàn)場快速檢測設(shè)備。這其中，車載型的x-射線熒光光譜儀（XRF）就是一個很不錯的測量常量、少量至微量的金屬成分的便利手段，尤其是對于被污染的土壤中的底質(zhì)、廢物等固體的樣品，可以在不經(jīng)過消解的情況下進行直接的測量。另外，像MS、GC-PID等儀器都是測量有機污染物的比較好的儀器，但是這些儀器在我國還沒有普遍的使用，在今后的水質(zhì)監(jiān)測中，要逐漸的普及這樣的現(xiàn)場檢測設(shè)備，這樣可以便于我們的研究人員快速的作出分析和判斷，也必定會使我們的水質(zhì)監(jiān)測工作有所提高。

3.3加強生物監(jiān)測和遙感監(jiān)測技術(shù)

生物監(jiān)測是水環(huán)境污染監(jiān)測的方法之一，它是指利用生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)闡明環(huán)境污染狀況，具有敏感性、富集性、長期性和綜合性等特點。雖然生物監(jiān)測的方法在我國近幾年得到了很大程度的發(fā)展，但是還是存在技術(shù)不足的問題。而遙感監(jiān)測技術(shù)，水質(zhì)遙感監(jiān)測方法可以反映水質(zhì)在空間和時間上的分布情況和變化，發(fā)現(xiàn)一些常規(guī)方法難以揭示的污染源和污染物遷移特征，而且具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低和便于進行長期動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢。

4、結(jié)束語

由此可見，在當前我國地表水水質(zhì)監(jiān)測工作中，還存在著許多的問題，這不僅對水資源監(jiān)測的效果有著嚴重的影響，還阻礙了我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。因此我們就要對這些問題進行分析，從而采用相應(yīng)的解決對策來對其進行處理，從而使得地表水水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量得到有效的提高。■

參考文獻

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關(guān)鍵詞：水資源；管理；水質(zhì)監(jiān)測；服務(wù)

1重點城市供水水源地水質(zhì)監(jiān)測

在我國水資源管理工作開展的過程之中，供水的水源地一般指的是，給與集中供水和取水的水口，以此作為中心的地理區(qū)域。在我國各個大中型城市內(nèi)部都已經(jīng)按照地區(qū)的環(huán)境，以及整體工作的開展范圍有計劃地規(guī)定了供水水源地，以及相應(yīng)的保護地區(qū)。為了能夠切實履行我國所提出的與水資源保護法有關(guān)的要求，相關(guān)部門也賦予了行政主管部門統(tǒng)一管理水資源的職能，以此加強城市在供水過程中，對于水源地的保護和管理。同時，我國也下發(fā)了組織重點城市供水水質(zhì)資源狀況監(jiān)測的相應(yīng)通知，要求能夠經(jīng)過國家相應(yīng)的人員進行認證考核，對各地區(qū)江、河、湖、地下水，以及工業(yè)的廢水進行監(jiān)測，了解到城市內(nèi)部水源地的水質(zhì)情況，保證監(jiān)測結(jié)果擁有公平和公正性。

2水資源管理中水質(zhì)監(jiān)測與服務(wù)存在的問題

2.1監(jiān)測斷面類型不全

目前，在我國很多省市內(nèi)部對于水質(zhì)量的監(jiān)測系統(tǒng)，其中大多數(shù)所涉及到的工作內(nèi)容，都是對地表水的監(jiān)測，同時，所設(shè)立的對應(yīng)部門也是地表水監(jiān)測站，而具體的省市內(nèi)部，針對江、河、湖、地下水，以及工業(yè)的廢水的水質(zhì)量進行監(jiān)測的相關(guān)工作，則涉及到的比較少。有關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查能夠了解到，當前我國大部分省市對于水質(zhì)量監(jiān)測的網(wǎng)站約在120～150處左右，這些監(jiān)測站一般情況下都是對地表水進行監(jiān)測所組成的站點，但是其中缺乏一定高科技技術(shù)的融入，同時對于水質(zhì)監(jiān)測工作的開展也存在著漏洞，需要及時的進行改善。例如：當前的河北省對于水質(zhì)量監(jiān)測站就有132處網(wǎng)點，但是幾乎沒有地下水和大氣水質(zhì)量監(jiān)測站，全國所擁有的1000多條河流中，設(shè)有專門站點進行監(jiān)測的河流僅僅只有60多條。所以在河北省的這一特點上就能夠看出，當?shù)氐乃|(zhì)量監(jiān)測類型并不全面，并且能夠覆蓋的密度相對比較小，這也很難真正的反應(yīng)出水質(zhì)量監(jiān)測過程中，存在的一系列問題，嚴重影響了這一工作順利的開展和進行。

2.2監(jiān)測條件手段單一

當前，在我國各個省市內(nèi)部對水質(zhì)量進行監(jiān)測的過程之中，還缺乏相應(yīng)的實時監(jiān)測系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的缺乏就會導致水質(zhì)質(zhì)量和相應(yīng)的水資源一旦出現(xiàn)問題，難以及時得到反饋，同時也缺乏必要的應(yīng)急監(jiān)測和專業(yè)裝備。這種現(xiàn)象導致水質(zhì)量在監(jiān)測過程中，很難對現(xiàn)場進行科學合理的分析，即便是通過監(jiān)測最終反饋出了調(diào)查的結(jié)果，也很難以快速地做出反應(yīng)。特別是在各個省市面對突發(fā)性的水質(zhì)污染事件的時候，由于應(yīng)急監(jiān)測設(shè)備和預警預告準備得并不充足，因此也顯示出力不從心的現(xiàn)狀。在實施應(yīng)急的監(jiān)測過程之中，往往大部分地區(qū)所采取的都是傳統(tǒng)的現(xiàn)場取樣的手段，并結(jié)合使用實驗室分析的方法，即便是如此，也很難滿足當前我國社會之中，對于水資源管理工作實際開展過程中所提出的需求。

2.3缺乏信息服務(wù)系統(tǒng)

目前，我國的大部分省市并沒有針對水資源監(jiān)測，建立起相對于比較全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，所以水資源的信息開發(fā)過程中，還存在著數(shù)據(jù)空間缺失水資源的現(xiàn)狀，以及利用不足的情況，導致很多建設(shè)項目不能夠及時地被開啟，影響到水質(zhì)量監(jiān)測最終得到的結(jié)果。而在水質(zhì)工作開展過程中，我國很多省市能夠達到數(shù)字化標準的程度相對較低，這也難以實現(xiàn)信息資源的共享效果。在江、河、湖、地下水，以及工業(yè)的廢水質(zhì)量監(jiān)測信息采集的過程中，通過傳輸和處理等手段進行時，質(zhì)量監(jiān)測這項工作的開展一直都處于相對比較落后的狀態(tài)，長久以來大部分監(jiān)測指標采取的監(jiān)測手段仍是現(xiàn)場取樣，實驗室進行分析，數(shù)據(jù)處理則采取人工處理的一種模式，最終監(jiān)測的數(shù)據(jù)導致結(jié)果存在的誤差比較大。

3水資源管理中的水質(zhì)監(jiān)測與服務(wù)質(zhì)量提升的策略

3.1調(diào)整和充實水質(zhì)監(jiān)測斷面

目前，我國各個省市對于水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測的相關(guān)站點，在發(fā)展階段已經(jīng)呈現(xiàn)出一個較快的速度，與20世紀80年代相比，由于經(jīng)濟水平不斷的提高，相當一部分水質(zhì)監(jiān)測中心站在設(shè)置的過程之中，已經(jīng)有效地得以改進，并且融入了最為先進的思想理念。但是，由于人們對于水資源需求量的不斷提升，水質(zhì)監(jiān)測站的設(shè)置依然無法滿足水質(zhì)量監(jiān)測的工作需求。同時在考慮水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測的過程之中，也很難與實際情況相互結(jié)合，導致江、河、湖、地下水，以及工業(yè)的廢水同步監(jiān)測工作開展較難。而城市是一個地區(qū)經(jīng)濟和人口密集之處，在進行監(jiān)測點和監(jiān)測網(wǎng)點布置的過程中，還需要重點對其進行考慮，保證每一個河流城市的河段至少能夠設(shè)置三個監(jiān)測點，這樣才能夠掌握河水進入城市之前和之后水質(zhì)量的狀況。同時也需要對重點的入河排污口進行水質(zhì)的質(zhì)量監(jiān)測，利用環(huán)保法給予行政管理部門相應(yīng)的責任，通過監(jiān)測及時地了解入河排污的達標情況，出現(xiàn)超標的排污入河情況，及時向相關(guān)部門報告，要求采取加強管理和治理，達到污水排放達標的效果，這樣才能夠提高水資源的整體質(zhì)量。

3.2供水水源地水質(zhì)監(jiān)測

飲用水是人類生存最為基本的需求，所以飲用水的質(zhì)量安全直接關(guān)系到社會經(jīng)濟情況和整體的發(fā)展狀況，甚至直接影響到人民群眾的生命安全，乃至社會的穩(wěn)定狀況。目前，在我國各個省市內(nèi)部已經(jīng)開設(shè)了相關(guān)的市區(qū)中江、河、湖、地下水，以及工業(yè)的廢水水資源質(zhì)量監(jiān)測站，但是對于水源地的質(zhì)量監(jiān)測還沒有全方面全網(wǎng)絡(luò)覆蓋，應(yīng)逐步涉及和覆蓋到所有的市級縣、區(qū)內(nèi)部，這樣才能夠真正實現(xiàn)水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測范圍的最大化，也能夠有效地利用監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，保證人們飲用水安全，為人們提供最佳的生活環(huán)境。

3.3加強水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測

目前，我國很多地區(qū)都已經(jīng)完成了水功能的區(qū)域劃分，在水資源保護和管理工作上，也提出了相對比較科學的依據(jù)，其中很多省市已經(jīng)隨著水利廳的要求，出臺了一系列加強水功能監(jiān)督和管理的措施，并且已經(jīng)開展和劃分了重點水功能區(qū)監(jiān)測的位置，以此作為這項工作開展的重點實施部門。同時，相關(guān)監(jiān)測部門也根據(jù)水功能的要求進行了區(qū)域的劃分，重點了解了水質(zhì)量監(jiān)測工作的開展狀況，其中包括：江、河、湖、地下水，以及工業(yè)的廢水等多個重點水功能保護區(qū)，監(jiān)測的頻率也由原有的不固定，變成了每個月監(jiān)測一次，及時的把監(jiān)測的結(jié)果送到水利部門和相關(guān)的部門，以便于對水資源保護和監(jiān)測工作進行糾正和改善。這樣能夠取得最好的效果，同時也針對飲用水安全和水功能的區(qū)域管理提出了相關(guān)的要求，擴大了監(jiān)測的范圍，增加了監(jiān)測的頻率，進一步加強了水功能區(qū)域中水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測工作的整體效果和質(zhì)量。

4結(jié)束語

綜上所述，在國家發(fā)展的最新實際背景下，人們的物質(zhì)生活水平逐漸得到了良好的提高，在這樣的情況之下，人們對于社會中各項公共設(shè)施也提出了前所未有的要求，其中水資源的質(zhì)量更是備受人們的關(guān)注。所以在以上內(nèi)容中，本文針對目前我國水質(zhì)監(jiān)測工作，對水資源管理中的應(yīng)用與服務(wù)進行分析，了解到其中存在的一些問題，并提出科學合理的提升對策，希望能夠有效地滿足現(xiàn)代水資源保護的需求，確保我國的水資源能夠合理地被開發(fā)和使用。

參考文獻：

[1]田士奇.淺談加強吉林省水環(huán)境監(jiān)測中心能力建設(shè)的必要性[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015，35（17）：61-63.

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關(guān)鍵詞：水污染；水質(zhì)監(jiān)測；無線通信網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP391.76

近年來，由于工業(yè)的快速發(fā)展，水體污染事件嚴重危害到公共健康和人類的生活質(zhì)量，導致水環(huán)境逐漸惡化。過去人們通過人工現(xiàn)場采樣、實驗室儀器分析為主要手段進行水質(zhì)監(jiān)測模式，這些方式監(jiān)測頻次低、采樣誤差大，難以滿足現(xiàn)代環(huán)境管理的需求。隨著計算機信息技術(shù)的發(fā)展，計算機軟件輔助的水質(zhì)監(jiān)測逐漸走入工程師的視野，綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)，能夠自動采集監(jiān)測信息，自動處理，滿足了水質(zhì)監(jiān)測中快速、準確和自動的需求。

1 硬件設(shè)計

1.1 ZigBee無線通信模塊

ZigBee是一種最新流行的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它具有成本花費少，近距離傳輸信息，復雜程度比較低，功耗比較少，數(shù)據(jù)傳遞速率比較慢等特點。其數(shù)據(jù)傳遞速率一般為10KB/秒至250KB /秒，成本費用中不收專利費，與此同時還優(yōu)化時延功能，擴大了網(wǎng)絡(luò)節(jié)數(shù)點等，眾多優(yōu)點使其普及范圍越來越廣。雖然ZigBee技術(shù)還不夠成熟，但是其應(yīng)用價值很高，在未來的基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)市場等領(lǐng)域中會有更廣闊的市場。

在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中，ZigBee 模塊是傳感器節(jié)點的基礎(chǔ)部分，它在路由節(jié)點處也能夠作為FFD，和水質(zhì)檢測模塊共同實現(xiàn)輔助水質(zhì)檢測的功能。而另外三個普通傳感器節(jié)點上的ZigBee 模塊都是RFD，作為樹型網(wǎng)絡(luò)的葉設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中[1]。樹型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓撲的一種，是星型網(wǎng)絡(luò)集合在一起構(gòu)成的系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)信息的節(jié)點“跳躍”，跨越障礙到達目標節(jié)點。

1.2 傳感器

在用于輔助水質(zhì)監(jiān)測的計算機軟件中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層，經(jīng)研究探討發(fā)現(xiàn)樹型網(wǎng)絡(luò)最適合用于輔助水質(zhì)監(jiān)測。首先，在最底層中，傳感器節(jié)點主要負責收集相關(guān)數(shù)據(jù)并獲的水質(zhì)參數(shù)。在中間層中，所有從傳感器接受的傳送數(shù)據(jù)匯總至網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，由協(xié)調(diào)器對所有數(shù)據(jù)進行處理。與此同時，中間層還添加了一級路由，實現(xiàn)了水質(zhì)參數(shù)功能。在最上層中，計算機占據(jù)中央位置，它能夠?qū)碜跃W(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的全部數(shù)據(jù)進行展示。

2 WSN工作原理

WSN即Wireless Sensor Networks，是利用WSN技術(shù)和GPRS等技術(shù)來監(jiān)測水體水文信息。

2.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)通信

GPRS在信息傳遞中主要使用移動網(wǎng)絡(luò)，它具有傳遞速度比較快，涵蓋范圍比較廣，使用費用比較低，受環(huán)境約束比較少等優(yōu)勢。它作為GSM的延續(xù)，數(shù)據(jù)傳遞速率有了很大的提高，是一種通用的分組無線服務(wù)技術(shù)。在水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中，GPRS作為水質(zhì)數(shù)據(jù)信息的傳送通道在進行數(shù)據(jù)分析和處理之后，將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)中心。

2.2 WEB應(yīng)用程序設(shè)計

水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)由水資源信息采集中心、水質(zhì)監(jiān)測站等組成[2]。在監(jiān)測站所測得的相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)為主要通道，GPRS作為備用通道，將數(shù)據(jù)信息傳遞至數(shù)據(jù)信息中心。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的WEB程序設(shè)計如下：

首先，PLC作為系統(tǒng)中心控制取水單元和水樣預處理單元。取水單元中，雜物隔離網(wǎng)、取樣浮子、自吸水泵、壓力流量傳感器和采水管道為主要成分[2]。在水樣預處理單元中，一旦出現(xiàn)異常情況，PLC會切斷其電源并使用備用泵，方便幫助工作人員對故障進行分析和處理。

第二，輔助分析單元是主要由管理軟件進行控制，同時它也是由PLC間接控制的。它的主要功能是進行純水等類型水的制備。

第三.水質(zhì)監(jiān)測分析單元具有自動量程轉(zhuǎn)換、遙控、標準輸出接口和數(shù)字顯示、自動清洗、狀態(tài)自檢和報警、干運轉(zhuǎn)和斷電保護、來電自動恢復等[3]。在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中，C0D、總氮和等儀器可以對誤差進行自動標識并進行校正。

3 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的的設(shè)計構(gòu)想為針對不同功能依上而下設(shè)計不同的模塊，主要有三個模塊：數(shù)據(jù)庫模塊，模型庫模塊與水質(zhì)管理模塊。在不同模塊中設(shè)定不同的程序，實現(xiàn)每個程序都能夠獨立自主的完成其內(nèi)部任務(wù)，并盡量將每個任務(wù)都細化。首先，利用arcview本身具有的編輯功能， 基本上可以實現(xiàn)對視圖特征及其屬性數(shù)據(jù)的添加、編輯和刪除等功能[2]。與此同時， 以方便為中心，增添了其它方便基本信息利用的功能，如添加與刪除。這些設(shè)計能夠為操作增加方便性，還沒有用過arcview的用戶只要點擊按鈕即可。

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)可以分析和計算不同種類的水資源相關(guān)數(shù)據(jù)信息。比如說降雨的多少，蒸發(fā)量和水位高度的統(tǒng)計、離子數(shù)量是否超標等。針對以上幾點功能，系統(tǒng)設(shè)計主要利用復雜程度比較低的比較手段，編制出平均值的代碼程序。

3.2 WSN 節(jié)點

WSN即Wireless Sensor Network，無線傳感網(wǎng)絡(luò)。它由很多靜止或是活躍的傳感器節(jié)點構(gòu)成，能夠以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)內(nèi)，監(jiān)測、收集、處理與傳送相對應(yīng)的信息，互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星和任務(wù)管理中心相連，與此同時和匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點相連。匯聚網(wǎng)節(jié)點和不同的傳感器節(jié)點相連。它可以比較方便的獲得隨機性的研究數(shù)據(jù)[1]。

3.3 組網(wǎng)方案

ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)有三種：星型、樹型、網(wǎng)狀型[1]。星型網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用比較頻繁的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。它呈輻射狀，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器作為通信中心，和其他的終端設(shè)備（END）相連，并傳播相關(guān)數(shù)據(jù)和命令。網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境適應(yīng)力比較強，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負責構(gòu)成基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，終端設(shè)備不參與路由且任意兩個終端設(shè)備在其覆蓋范圍內(nèi)都能通過無線相連接，通信障礙比較少，可靠性非常強。在進行組網(wǎng)方案設(shè)計時，主要考慮以下幾個因素：

首先，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的中心節(jié)點，因此，要考慮在同一時間內(nèi)，對通信狀況沒有影響下，中心節(jié)點所能接受的連接點的數(shù)量最上限。

第二，要考慮信號的有效覆蓋的最大范圍，與此同時還要考慮到當距離發(fā)生變化時網(wǎng)絡(luò)的有效性變化與否。

第三，考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中節(jié)點密度對網(wǎng)絡(luò)的各項性能是否有影響。

第四，考慮網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)路由器中各項參數(shù)的聯(lián)系。

第五，由于傳感器的節(jié)點位于室外，因此電池的更換比較麻煩，其電量對網(wǎng)絡(luò)整體性有著很大的影響。因此在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中，需要考慮傳感器的電能利用率。

在以上參考因素基礎(chǔ)上，依照設(shè)備的不同功能編制相應(yīng)的計算機程序，使每個設(shè)備都可以與其他設(shè)備連接，并對服務(wù)搜索進行初始化。然后進行設(shè)備綁定，使每個節(jié)點都加入進網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，只有當每個節(jié)點的指示燈都發(fā)亮的時候即說明組網(wǎng)完成。

3.4 監(jiān)測中心系統(tǒng)方案

在水質(zhì)監(jiān)測中，當監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)組建完成后，需要利用傳感器對不同水質(zhì)的相關(guān)參數(shù)進行采樣，再利用信號調(diào)整電路對其放大，使其適于A/D轉(zhuǎn)換。首先要選擇合適的傳感器類型，并根據(jù)傳感器設(shè)定相應(yīng)的測量設(shè)備與方法。然后對水溫、PH 值和電導率等參數(shù)進行測量。由于檢測的位置位于靠近海邊等潮濕的環(huán)境中，在設(shè)計電源的時候，最好采用太陽能供電，且最好為雙電源。

4 結(jié)束語

供水系統(tǒng)和人們生活息息相關(guān)，必須保證飲水和用水健康才能創(chuàng)造更好的生活環(huán)境，提高人民的生活水平。因此建立合理、完備的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)是十分重要的，如何在原有的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上擴大其容量，增加通信成功率是未來要研究的重點內(nèi)容。

參考文獻：

[1]李莉.ZigBee技術(shù)在無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中的組網(wǎng)研究[D].西安建筑科技大學，2013：13-15.

[2]敖俊宇.基于ZigBee的水質(zhì)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究[D].南昌大學，2012：22-23.

篇5

【關(guān)鍵詞】 水質(zhì)監(jiān)測 系統(tǒng) 研究 MSP430 GSM 設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平日益提高，人們對生存環(huán)境質(zhì)量也更為關(guān)注，環(huán)境意識的提升使我國的生態(tài)經(jīng)濟的發(fā)展取得了良好的進展，我國的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展能力得到了較大的提升，改善生態(tài)環(huán)境，促進生態(tài)經(jīng)濟的發(fā)展，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)人民生活富裕、生態(tài)良好文明的必經(jīng)之路。目前隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，工業(yè)廢水和城鄉(xiāng)生活污水的排放量大大增加，致使水質(zhì)日趨惡化，資源短缺和水污染加重等水環(huán)境問題日益突出，使人們的健康和經(jīng)濟的發(fā)展受到了嚴重的威脅和制約。因此，要加大水污染治理的力度，加強對水污染的控制，采用新技術(shù)對水質(zhì)進行全時段的動態(tài)監(jiān)控。水質(zhì)參數(shù)在線監(jiān)測及遠程傳輸系統(tǒng)是目前廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)裝置，用現(xiàn)代管理手段對水環(huán)境質(zhì)量進行檢測，是我國實現(xiàn)對水質(zhì)變化和污染物總量進行控制的重要方法。

1 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

通過加大環(huán)境保護力度，優(yōu)先發(fā)展環(huán)境產(chǎn)業(yè)可以有效實現(xiàn)對生存環(huán)境質(zhì)量的提升和保護，我國主要是通過制定一系列污水排放標準并加監(jiān)管力度的手段，對水質(zhì)分析項目分析進行定期監(jiān)測，對污水和廢水排放標準進行嚴格把關(guān)，輔助罰款、停產(chǎn)整頓等手段來實現(xiàn)對水污染的整治和對水資源進行有效保護的。我國普遍采用通過人工采集、分析數(shù)據(jù)、手工匯總制表等工作手段來實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)理，這些手段存在一定的缺陷，比如采樣間隔時間長，數(shù)據(jù)分析匯總慢且傳遞不及時，對當?shù)丨h(huán)境現(xiàn)狀的反映不及時、不準確等。目前我國從事水質(zhì)參數(shù)檢測研究工作的比較少，盡管環(huán)境監(jiān)測部門現(xiàn)在已經(jīng)計劃實施城市水質(zhì)參數(shù)與污水流量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)項目，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)對水質(zhì)情況和污染物排放情況進行監(jiān)測，但是到目前為止還缺乏基層水環(huán)境在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)膬x器設(shè)備。因此，需要發(fā)展環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備項目，通過研制一種連接基層監(jiān)測部門與轄區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的現(xiàn)場參數(shù)在線監(jiān)測與遠程傳輸系統(tǒng)，來實現(xiàn)對水質(zhì)進行全時段的動態(tài)監(jiān)控，以便對環(huán)境能夠最好的進行保護。國外目前已經(jīng)早在20世紀70年代就已經(jīng)發(fā)展了水質(zhì)移動監(jiān)測系統(tǒng)和自動監(jiān)測系統(tǒng)。通過在一個水系或一個地區(qū)設(shè)置若干個有連續(xù)自動監(jiān)測儀器的監(jiān)測站，由一個中心站控制若干個子站，隨時對該區(qū)的水質(zhì)污染狀況進行連續(xù)自動監(jiān)測，形成一個連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的方式對水質(zhì)污染綜合指標進行有效監(jiān)測，并通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和GPRS/GSM無線數(shù)據(jù)通訊裝置對信息進行傳輸，建立網(wǎng)絡(luò)化的“環(huán)境評價體系”和“自然災害防御體系”，來實現(xiàn)對水環(huán)境質(zhì)量進行綜合性評價，從而有效防治和控制水污染及保護水資源。

2 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

為了實現(xiàn)對水質(zhì)進行有效監(jiān)測，需要研制和開發(fā)出水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，以美國GLOBAL WATER公司的wQ系列水質(zhì)參數(shù)檢測傳感器為研究模型，通過在線監(jiān)測儀器，單片機電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和液晶顯示器電路的硬件設(shè)計，以及A/D轉(zhuǎn)換程序、數(shù)字平滑濾波程序、數(shù)據(jù)運算處理程序和字體顯示程序的編寫，把MSP430單片機作為現(xiàn)場參數(shù)在線監(jiān)測子系統(tǒng)的核心器件與電路進行合理配置，把水質(zhì)傳感器監(jiān)測到的電信號轉(zhuǎn)換成4-20mA/0—5V的標準信號，并通過數(shù)據(jù)運算處理得出實際化學或物理量的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場參數(shù)在線監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠程傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)進行合理化設(shè)置，實現(xiàn)監(jiān)控中心的服務(wù)器與監(jiān)測站點的水質(zhì)監(jiān)測儀之間的遠程通訊和對轄區(qū)內(nèi)監(jiān)測站點的各項水質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)接收、存儲、查詢、統(tǒng)計以及通行分析，來建立一個完整的水質(zhì)參數(shù)在線監(jiān)測及遠程傳輸系統(tǒng)。

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件構(gòu)架——水資源質(zhì)量評價系統(tǒng)

客觀、科學、公正地監(jiān)測、評價水資源質(zhì)量是反映水環(huán)境狀況的首要表征，水質(zhì)水量同步監(jiān)測、資料配套是相關(guān)部門及時、快速、準確地提供水質(zhì)動念信息的主要手段。在實際工作中要以社會需要為前提，通過多種方式向社會展開全方位服務(wù)。通過有效地采集、存儲、分析、報告、預測、公布的手段把實時、大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準確的上報，通過科學依據(jù)和技術(shù)支撐為水行政主管部門提供決策的考量和執(zhí)法的依據(jù)，以有效做好水資源保護工作。目前我國廣泛采用的水環(huán)境管理信息系統(tǒng)是通過應(yīng)用Internet技術(shù)、GIS技術(shù)，以Microsoft的XML語言為基礎(chǔ)，在的服務(wù)平臺上，應(yīng)用W EB G I s，有機結(jié)合地理信息系統(tǒng)的空間圖形與水環(huán)境評價屬性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對各層空間信息、屬性數(shù)據(jù)進行自動采集、實時傳輸、分類存儲、更新顯示、分析評價、有效管理、報告和。這個系統(tǒng)最用覆蓋面廣、運行費用低、安全、穩(wěn)定、可擴充性強、業(yè)務(wù)操作簡捷、日常運行維護簡便的特點。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)的硬件構(gòu)架——立體化監(jiān)測解決方案

實驗室、移動和自動監(jiān)測立體化共同構(gòu)成了立體化的監(jiān)測解決方案。實驗室是四級監(jiān)測體系中進行同常水質(zhì)分析工作的基本單位，實驗室監(jiān)測具有監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)范、統(tǒng)一的特性。建立起相應(yīng)的移動監(jiān)測系統(tǒng)是預防重大流域的突發(fā)性水污染事故和災害的重要手段同，通過應(yīng)急移動監(jiān)測解決方案可以使實現(xiàn)對污染物質(zhì)的迅速監(jiān)測。自動站監(jiān)測解決方案是通過自動水質(zhì)監(jiān)測站對水質(zhì)進行連續(xù)或間歇地實時監(jiān)控。

3 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的總結(jié)與展望

我國通過單片機數(shù)據(jù)檢測技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進行合理組合設(shè)計出了適合在我國基層環(huán)境與水質(zhì)監(jiān)測單位應(yīng)用的水質(zhì)在線監(jiān)測及遠程傳輸系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的設(shè)計為我國基層水環(huán)境及水質(zhì)監(jiān)測提供了一種新的檢測手段和系統(tǒng)設(shè)備。通過綜合應(yīng)用解決方案，在提高水質(zhì)監(jiān)測信息數(shù)據(jù)傳輸和分析效率的同時，還有效提升了有關(guān)部門對突發(fā)、惡性水質(zhì)污染事故的預警預報及快速反應(yīng)能力，使水質(zhì)量實現(xiàn)了應(yīng)急移動監(jiān)測，有效提升了我國水質(zhì)監(jiān)測的水平。

參考文獻：

篇6

水質(zhì)監(jiān)測是進行水污染防治和水資源保護的基礎(chǔ)，是貫徹執(zhí)行水環(huán)境保護法規(guī)和實施水質(zhì)管理的依據(jù)。通過水質(zhì)監(jiān)測，達到以下目的：

1）提供代表水質(zhì)質(zhì)量現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)，供評價水體環(huán)境質(zhì)量使用。

2）確定水中污染物的時空分布規(guī)律，追朔污染物的來源污染途徑遷移轉(zhuǎn)化和消長規(guī)律，預測水體污染的變化。

3）判斷水污染對環(huán)境生物和人體健康的影響，評價污染防治措施的實際效果，為制定有關(guān)法規(guī)水質(zhì)標準等提供科學依據(jù)。

1.水資源及水體污染

地球表面約有70％為水所覆蓋，其余約占地球表面30％的陸地也有水的存在。地球總水量138.6*108億m3，其中淡水儲量為3.5*108億m3占總儲水量的2.53％。由于開發(fā)困難或技術(shù)經(jīng)濟的限制，到目前為止，海水深層地下水冰雪固態(tài)淡水等還很少被直接利用，比較容易開發(fā)利用的與人類生活關(guān)系最為密切的湖泊河流和淺層地下淡水資源，只占淡水總儲量的0.34％，為104.6*104億m3，還不到全球水總儲量的萬分之一。通常所說的水資源，主要指這部分可供使用的逐年可以恢復更新的淡水資源。

水中的雜質(zhì)懸浮物（水中呈懸浮狀態(tài)不穩(wěn)定）膠體（是許多分子和離子的集合體）溶解物（能溶于水的物質(zhì)統(tǒng)稱為溶解物）

生活污水和工業(yè)廢水中的雜質(zhì)（其成分復雜，雜質(zhì)種類繁多）

水體污染水的污染最終會引起水體的污染包括各種廠礦如化工廠冶煉廠造紙廠等等有害物質(zhì)的排出如汞鉛鉻鎘銅，水體遭到污染居民的健康和工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及自然環(huán)境都要受到危害。危害的程度取決于污染物質(zhì)的濃度特性等因素。

2.水質(zhì)指標和水質(zhì)標準

1）水質(zhì)指標是衡量水中雜質(zhì)的標度，能具體表示出水中雜質(zhì)的種類和數(shù)量，是水質(zhì)評價的重要依據(jù)。水質(zhì)指標種類繁多可達百種以上。也分為物理指標化學指標微生物學指標三大類物理指標常用的有溫度渾濁度色度嗅味固體含量電導率等。化學指標有以下幾種類型A表示水中離子含量的指標如鈣鎂離子的含量等B表示水中溶解氣體含量的指標如二氧化碳等c表示水中有機物含量的指標如化學需氧量等D表示水中有毒物質(zhì)含量的指標分無機有毒物如汞鉛等有機有毒物如酚類化合物等微生物學指標常用的有細菌總數(shù)等。

2）水質(zhì)標準水質(zhì)標準是根據(jù)各用戶的水質(zhì)要求和廢水排放容許濃度，對一些水質(zhì)指標作出的定量規(guī)范，水質(zhì)標準是環(huán)境標準的一種，是水質(zhì)監(jiān)測與評價的重要依據(jù)。國家對生活飲用水水質(zhì)標準地表水環(huán)境質(zhì)量標準地下水質(zhì)量標準都有明確的規(guī)定，這里就不一一捅編了。

3.水質(zhì)分析方法及類型

水質(zhì)分析就是分析天然水生活用水生活污水生產(chǎn)廢水等各類水體含有哪些成分含量是多少等，是分析方法分析技術(shù)在水質(zhì)研究中的應(yīng)用。

1）化學分析法以物質(zhì)的化學反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法稱為化學分析法。其又分為滴定分析法和重量分析法。滴定分析法又稱容量分析法，這種方法是將一種已知準確濃度的試劑溶液滴加到被測物質(zhì)的溶液中，直到所加的試劑與被測物質(zhì)按化學計量關(guān)系定量反應(yīng)完為止，再根據(jù)試劑溶液的濃度和用量，計算被測物質(zhì)的含量。重量分析法是通過一系列的操作步驟（如反應(yīng)沉淀過濾烘干恒重等）使樣品中的待測組分轉(zhuǎn)化為另一種純粹的固定化學組成的化合物，再通過稱量該化合物的質(zhì)量，從而計算出待測組分的含量通常我們做有如下測定A色度的測定。B濁度的測定。C水中總堿度的測定。D水中總硬度的測定。E氯化物的測定莫爾法。F化學需氧量的測定重鉻酸鉀法。G氨氮的測定納氏試劑光度法。

2）儀器分析法通過用復雜或特殊的儀器設(shè)備，測試物質(zhì)的某些物理或物理化學性質(zhì)來進行分析的方法叫儀器分析法。通常我們用A比色法B分光光度法。盡管儀器分析法有很多優(yōu)點，是分析測試的一個發(fā)展方向，但是，目前它還不可能完全取代化學分析法。

4.水質(zhì)監(jiān)測

1）水質(zhì)監(jiān)測其主要內(nèi)容是A站網(wǎng)布設(shè)（對照斷面控制斷面消減斷面）B樣品采集（注意的是水樣采集后，由于環(huán)境的改變微生物的作用及化學的作用，水樣水質(zhì)會受到不同程度的影響，應(yīng)盡快進行分析測定。）C確定監(jiān)測項目D水質(zhì)分析E數(shù)據(jù)處理及資料整編等。

2）水質(zhì)評價是根據(jù)水的不同用途，選定評價參數(shù)，按照一定的質(zhì)量標準和評價方法，對水體質(zhì)量定性或定量評定的過程。目的在于準確的反應(yīng)水質(zhì)的情況，指出發(fā)展趨勢，為水資源的規(guī)劃管理開發(fā)利用和污染的防治提供依據(jù)。

3）水質(zhì)評價的一般程序

A調(diào)查整理分析水質(zhì)監(jiān)測的數(shù)據(jù)和有關(guān)資料。B確定水質(zhì)評價參數(shù)C選擇評價方法，建立水質(zhì)評價的數(shù)學模型。D確定評價標準。E提出評價結(jié)論。F繪制水質(zhì)圖。

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關(guān)鍵詞：傳感器、水質(zhì)監(jiān)測、應(yīng)用

中圖分類號：TU991.21 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

水體環(huán)境在一定程度上影響著人類的生活水平，水質(zhì)的好壞直接對人的身體健康產(chǎn)生影響。以往，在研究水體環(huán)境有毒物的分析方法過程中，大多還停留在光度法的水平上。光度法所具有的靈敏度普遍較低，并且操作復雜，無法現(xiàn)場進行測定。近年來傳感器在水污染監(jiān)測方面得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，主要是由于傳感器具有選擇性好、靈敏度高、價格低廉、快速、操作簡便、在線連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點。

二、傳感器的工作原理

傳感器主要組成部分有感受器——分子識別元件，以及換能器——轉(zhuǎn)換部分。分子識別部分用來對被測對象進行識別,它是能夠引起某種物理或化學變化的主要功能部件。傳感器的選擇性完全由分子識別元件功能的好壞來決定。在分子識別元件接觸到被識別物時,能夠發(fā)生熱變化、光變化、化學變化以及直接誘導電信號。

三、應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測的幾種常見傳感器

1、電導率傳感器

電導率傳感器分為兩種：電感式和傳導式。電感式測量的電導率傳感器由于克服極化及積垢的影響,在造紙、電鍍及制漿行業(yè)等得到廣泛應(yīng)用。傳導式測量的電導率傳感器在普通和清潔水體的精確測量中較為適用,通常最大量程范圍為(0-2.0×104)LS/cm。

2、pH傳感器

電位型聚吡咯(PPy)pH傳感器是以鉑絲為基體研制的。利用電化學方法在0.1mol/L吡咯單體和0.1mol/L吡咯單體+0.1mol/L磷酸氫鈉水溶液中制備了PPy膜,用紅外光譜表征未摻雜(Pt/PPy)和摻雜碳酸氫根聚吡咯(Pt/PPy(HCO- 3))的結(jié)構(gòu),并對聚吡咯膜的電化學阻抗譜特征進行探討。Pt/PPy在中性(pH=6.85)、酸性(pH=4.01)、堿性(pH=9.14)溶液中的高頻和中頻區(qū)包含2個半圓,低頻區(qū)表現(xiàn)為半無限擴散W arburg型阻抗(ZW),對應(yīng)H+從溶液相向電極表面的擴散過程。Pt/PPy(HCO- 3)在相應(yīng)的溶液中電荷轉(zhuǎn)移電阻和膜電阻明顯增大,交流阻抗圖譜在相應(yīng)的pH緩沖溶液中包含2個半圓,而在低頻區(qū)沒出現(xiàn)半無限擴散W anburg阻抗特征。 Pt/PPy表現(xiàn)出良好的電位特性(pH值在3-10范圍內(nèi),其能斯特斜率為49.32mV/pH),良好的線性(r=-0.9971),以及響應(yīng)時間較短,并且對常規(guī)陽離子(K+、Na+)的選擇性系數(shù)也較小。而且，人們還研究出一種借助高分子聚合物薄膜作為基底材料的光纖傳感器,它是將剛果紅燃料固定化到經(jīng)化學處理過的高聚合物薄膜上制成的。在進行實驗時,采取了雙臂反射傳感方式及流動注射進樣法。此類傳感器靈敏度較高,具有牢固耐用的優(yōu)點,特別是響應(yīng)時間短(低于0.03min)。

3、BOD傳感器

對水體被有機物污染狀況進行檢測最常用指標之一就是生化需氧量(BOD)。以往對BOD進行測定需長達5d的培養(yǎng)期,且難以操作、具有較差重復性、消耗大量時間和精力，而且干擾性強,不適合現(xiàn)場進行監(jiān)測。因此，迫切需要一種易于操作、精確快速。具有較大自動化程度和適用范圍的新方法進行測定。而適應(yīng)BOD生物傳感器能夠在10-15min準確檢測出BOD含量,能夠在線監(jiān)測水質(zhì)狀況,應(yīng)用前景相當廣闊。

在上世紀七十年代,人們第一次研制相互BOD微生物傳感器,它由固定化土壤菌群與氧電極構(gòu)成,可以在15min內(nèi)測定污水的BOD值。現(xiàn)階段，不僅有對天然淡水和城市污水水體進行監(jiān)測的BOD傳感器,還有利用耐滲透壓的酵母菌種作為敏感材料做出的專門適用于海洋水體高鹽度特點的,能夠連續(xù)使用超過一個月的快速測定BOD的生物傳感器。

目前，國外已將生物傳感器快速BOD測定儀商品化,然而其價格較為昂貴,而且在使用時性能穩(wěn)定性不足,儀器的穩(wěn)定性和準確性尚待提高。此外，國內(nèi)的BOD測定儀還遠遠不足以在實際中應(yīng)用,大部分研究處于實驗室階段,還沒有形成商品,所以研發(fā)性能優(yōu)異、適合國情、價格合理的快速BOD測定儀十分迫切。

4、測定重金屬離子的傳感器

隨著人們生活水平的不斷提高，有關(guān)部門越來越重視測定廢水中重金屬離子的濃度。現(xiàn)階段，研發(fā)人員已經(jīng)成功研發(fā)了一個以生物體發(fā)光測量技術(shù)和固定化微生物為基礎(chǔ)的較為完整的重金屬離子生物有效性測定的監(jiān)測及分析系統(tǒng)。將弧菌屬細菌體內(nèi)的一個操縱子在一個銅誘導啟動子的控制下導入產(chǎn)堿桿菌屬細菌中,細菌在銅離子的誘導下發(fā)光,隨離子濃度的增大發(fā)光程度也增大。將微生物和光纖一起包埋在聚合物基質(zhì)中,能夠得到具有高靈敏度、較強選擇性、較大測量范圍且具有較強儲藏穩(wěn)定性的生物傳感器。現(xiàn)階段,此類微生物傳感器能夠達到最低測量濃度 1×10-9mol。

除此之外，還有一種對銅離子濃度進行專門測量的電流型微生物傳感器。此類傳感器生物元件為酒釀酵母重組菌株,這種菌株帶有酒釀酵母CUP1基因上的銅離子誘導啟動子與大腸桿菌lacZ基因的融合體。該類傳感器工作原理如下,第一步是CUP1啟動子被Cu2+誘導,然后以乳糖作為底物進行測量。假如溶液中存在Cu2+,這些重組體細菌就能夠以乳糖作為碳源,這將改變好氧細胞需氧量。這種生物傳感器能夠在濃度范圍(015-2)×10-3mol內(nèi)對CuSO4溶液進行測定。現(xiàn)階段，已經(jīng)把各類金屬離子誘導啟動子轉(zhuǎn)入大腸桿菌中,使得大腸桿菌會在含有各種金屬離子的溶液中出現(xiàn)發(fā)光反應(yīng)。針對其發(fā)光強度就能夠?qū)χ亟饘匐x子的濃度進行測定,其測量范圍能夠從納摩爾到微摩爾,需要大約60-100min。

四、傳感器存在的問題

現(xiàn)階段傳感器在水質(zhì)監(jiān)測方面的應(yīng)用仍面臨著許多困難,如傳感器識別元件響應(yīng)穩(wěn)定性、傳感器的使用壽命、選擇性、小型化等都還需要研究和完善。

( 1) 再生性問題。一些傳感器在工作的過程中,往往出現(xiàn)識別元件與待測物質(zhì)發(fā)生不可逆性化學反應(yīng)等情況,這必然降低識別元件的識別能力,從而影響傳感器的靈敏度。

( 2) 小型化問題。儀器小型化將降低樣品體積、試劑消耗和生產(chǎn)費用,便于攜帶,利于現(xiàn)場監(jiān)測。

( 3) 載體材料的選擇。選擇性識別元件的載體材料是直接影響傳感器工作性能的重要組成部分,而且載體材料本身能起到一定的選擇性識別功能,例如:在測定溶液中氣體濃度時可采用一種高分子滲透膜,只允許氣體通過而不允許液體滲透或者相反。

隨著新型材料的合成,半導體技術(shù)以及壓電晶體技術(shù)等的應(yīng)用和發(fā)展,傳感器的研究正在走向成熟。

五、結(jié)語

傳感器由于具有連續(xù)在線監(jiān)測的優(yōu)點,目前在我國尤其具有實用價值。例如:部分排污單位,為追求更大的經(jīng)濟效益,在環(huán)保部門進行取樣檢查過程中,為逃避監(jiān)督檢查，采取臨時開動治理設(shè)備或者臨時將排放物稀釋的手段。如果采取生物傳感技術(shù)開展在線分析,就能夠杜絕此類現(xiàn)象；不僅節(jié)省了大量人力物力,還能夠加強監(jiān)督力度。未來傳感器在水質(zhì)監(jiān)測中的發(fā)展趨勢主要包括:進一步拓寬在水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用；加快了從實驗室到商品化的進程；結(jié)合其他精密儀器、取長補短；多功能生物傳感器將漸漸取代單一功能的生物傳感器；生物傳感器未來的發(fā)展方向?qū)⑹俏⑿突⒓苫约爸悄芑?/p>

傳感器具有快速、在線、連續(xù)檢測的優(yōu)點,適應(yīng)現(xiàn)代水質(zhì)分析監(jiān)測的需要,在不久的將來, 傳感器將在水環(huán)境分析監(jiān)測領(lǐng)域得到廣泛使用。

參考文獻：

周娜 祝艷濤：《傳感器在水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用探討》，《環(huán)境科學導刊》， 2009年S1期

吳文杰 蔣梁中：《智能傳感器在水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用》，《傳感器技術(shù)》， 2005年09期

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關(guān)鍵詞：自來水；水質(zhì)監(jiān)測；措施

中圖分類號：TU991文獻標識碼： A

隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，由于人類活動多引發(fā)的各種問題頻繁爆發(fā)、動車安全，食品安全等關(guān)乎民生的一系列安全問題越來越受到人們的關(guān)注，而飲用水安全問題更是首當其沖。

1、自來水水質(zhì)對人的影響

自來水質(zhì)量直接影響著人類生活品質(zhì)和人體的發(fā)育與健康。伴隨著現(xiàn)代化工業(yè)，特別是醫(yī)藥、化肥、農(nóng)藥、有機化工、石油化工等工業(yè)的快速發(fā)展，有機化合物的種類不斷增多。同時，現(xiàn)已有多種有機物通過不同的途徑進入了人類生活環(huán)境，特別是水環(huán)境。

1.1、致病菌

致病菌往往會帶來介水疾病，人們在飲水過程中，很容易引發(fā)細菌性痢疾、傷寒、病毒性肝炎、霍亂等疾病。

1.2、有毒重金屬

水體中鉛、錳、汞、鍋等重金屬是人體必需的痕量元素，但濃度過高就對人

體健康有巨大損害，低劑量的這些污染物就能使機體代謝發(fā)生紊亂、誘發(fā)疾病，甚至死亡。如:錳污染會引起肺炎和其它疾病；鉛對成人心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及神經(jīng)系均會造成損傷；而腎功能受到破壞主要是由于錫中毒引起的。

1.3、毒性有機污染物

在水體中，含有毒性的有機污染物雖然含量很小，但部分物質(zhì)很難被生物所分解，也會對化學氧化和吸附造成阻力。在低劑量、長周期的情況下，常常會對人體健康造成不可逆的嚴重影響。近年來科學研究發(fā)現(xiàn)，很多合成有機物是內(nèi)分泌系統(tǒng)的破壞者。水體的有毒有害有機物在對人體造成的各種危害中尤以遺傳性疾病和癌癥倍受關(guān)注。

2、自來水水質(zhì)監(jiān)測

水質(zhì)監(jiān)測是供水企業(yè)實行水質(zhì)管理的重要組成部分，基本監(jiān)測項目一般為水溫、pH值、堿度、電導率、溶解氧、營養(yǎng)鹽(含氮、磷物質(zhì))、生物毒性(重金屬)等。

2.1、pH值

pH值反映了溶液中各種溶解性化合物達到的酸堿平衡狀態(tài)。pH值會影響

其它水質(zhì)指標，pH值低于7時，產(chǎn)生刺激性味道;pH值提高，水會產(chǎn)生苦味，

色度也會增加。

2.2、電導率

電導率是以數(shù)字表示溶液傳導電流的能力，是水中無機污染的綜合指標。一些有害物質(zhì)在進入水體后將以離子形式存在，電導率的測量不需要其他藥劑，波動范圍小。同時電導率對一些水中突增物質(zhì)也具有很好的指示效果.

2.3、氧化還原電位(ORP)

氧化還原電位不能作為某種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)濃度的指標，但能幫助了解水體可能存在什么樣的氧化物質(zhì)或還原物質(zhì)及其存在量，是水體綜合性指標之一。

2.4、生物毒性(重金屬)

盡管錳、銅、鋅等重金屬是生命活動所需要的微量元素，但是大部分重金屬如汞、鉛、錫等并非生命活動所必須，而且較低濃度的重金屬離子就會對人體和魚類生物有毒害作用，輕則發(fā)生怪病(水俱病、骨痛病等)，重者就會死亡。

2.5、氯化物

在自然界中，氯化物的分布十分廣泛，而其存在于天然水體中可能是因為鹽類沉積物的溶解或被排放的工業(yè)廢水污染所造成的。實踐證明，如果氯離子含量過高，就會產(chǎn)生與鹽一樣的咸味。

2.6、耗氧量

耗氧量是測定水中有機物含量的間接指標，表示水受到污染程度的指標之一。耗氧量大時，說明水體受到有機物污染嚴重，因此消毒時氯的用量增多，殘留余氯也會增多，使水的味道變差。

3、自來水水質(zhì)檢測常見問題

3.1、對水質(zhì)質(zhì)量不夠重視

水源水水質(zhì)的好壞是直接關(guān)系到自來水水質(zhì)的優(yōu)劣。但在實際供水過程中，供水單位往往只注重水量的供應(yīng)，卻忽略了對水源質(zhì)量的檢測控制，導致一些質(zhì)量不佳、污染嚴重的水體混入到安全飲用水中。因此，供水部門必須高度重視水源質(zhì)量，積極主動地站在保護水源的第一線，做到讓政府和全社會關(guān)心和支持這一工作，充分認識保護水源的重要意義。

3.2、自來水管道的問題

城市自來水管網(wǎng)水質(zhì)是指送到用戶水龍頭的自來水水質(zhì)，自來水廠的水從出

廠到用戶水龍頭水質(zhì)呈降低趨勢，甚至超過國家標準。可見維護管網(wǎng)水質(zhì)是保證

高標準飲用水水質(zhì)的主要環(huán)節(jié)之一，也是實現(xiàn)我國城市供水水質(zhì)與國際先進水平

接軌的重要保障。管網(wǎng)水質(zhì)的變化一般表現(xiàn)為：水的顏色變黃或變紅、濁度及色度增高、氣味或味道變壞等水質(zhì)惡化現(xiàn)象。這些都與管網(wǎng)的使用年限、材質(zhì)以及施工等因素息息相關(guān)。同時，凈化設(shè)施是凈化工藝的“硬件”，是確保出廠水質(zhì)的前提。輸送水時一般都是采用金屬管道，金屬管壁很容易受到水的腐蝕而產(chǎn)生結(jié)垢，而且管道中的微生物和有機物會粘附在管道內(nèi)壁，容易滋生厭氧菌，使細菌含量超標，對水質(zhì)形成污染。

4、自來水水質(zhì)處理措施

4.1、加強水質(zhì)監(jiān)測工作

國內(nèi)目前在水質(zhì)監(jiān)測上大多采用國外的設(shè)備和技術(shù)，設(shè)備價格昂貴，且有些

設(shè)備不適合中國的環(huán)境條件，因此應(yīng)加大水源監(jiān)測經(jīng)費的投入力度，擴大實驗室規(guī)模，提高監(jiān)測能力，以改變水質(zhì)監(jiān)測手段落后、儀器設(shè)備不足、陳舊老化的局面。同時還要不斷提高隊伍業(yè)務(wù)素質(zhì)，增強監(jiān)測與分析能力。同時，為了確保自來水水源水質(zhì)的質(zhì)量，供水部門應(yīng)不斷加大對水源安全工作的監(jiān)督力度。如果發(fā)現(xiàn)個人、不法企業(yè)污染水源現(xiàn)象或發(fā)生突發(fā)性污染事故，及時收集水質(zhì)和水樣的圖像、圖片和相關(guān)數(shù)據(jù)，并在第一時間上報給環(huán)保部門或者政府機關(guān)。在供水調(diào)度和凈化處理上采取應(yīng)急措施，盡可能地將危害降低到最低。此外，供水部門也應(yīng)掌握水源變化規(guī)律與污染的因果關(guān)系，如有的污染與大氣變化、水文條件和季節(jié)變化有關(guān)，有些水庫上游受到水庫藻類暴發(fā)、牲畜排放物、生活污水和生活垃圾等的污染。

4.2、加強對輸配水管道的管理

對于新運行的輸配水管道，應(yīng)在投入使用前進行徹底的沖洗消毒，搶修管線結(jié)束后在送水前也要沖洗。另外為全面掌握水質(zhì)狀況，在供水水源、水廠和配水管道上都設(shè)立有水質(zhì)采樣控制點，按照國家規(guī)定采樣化驗頻次進行分析化驗。同時，要想提高管網(wǎng)水質(zhì)，就要在提高出廠水水質(zhì)的基礎(chǔ)上，不斷提高管網(wǎng)質(zhì)量，加強對其的維護，防止高質(zhì)量的出廠水在管道內(nèi)增加微生物生長、腐蝕管道和漏失等影響造成的水質(zhì)污染。

4.3、建立水質(zhì)監(jiān)測預警系統(tǒng)

水質(zhì)監(jiān)測預警系統(tǒng)通常由源水水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和預替系統(tǒng)3個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)又是由多個部分組成，系統(tǒng)組成如（圖1）所示：

圖1水質(zhì)監(jiān)測預警系統(tǒng)圖

4.4、在線水質(zhì)監(jiān)測

目前，全國各地的供水公司已經(jīng)認識到了管網(wǎng)實時監(jiān)測的重要性，并己經(jīng)陸續(xù)投入運行了城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，為城市供水安全做了有益的嘗試和探索，上海、杭州、溫州、成都、天津己經(jīng)建立了一定數(shù)量的管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測點。目前，我國的管網(wǎng)在線水質(zhì)監(jiān)測只選擇濁度、余氯這兩項指標進行。

結(jié)束語

總之，水污染事件的頻繁發(fā)生給供水安全帶來了很大挑戰(zhàn)，不僅危害了人們的身體健康，還給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失，為此，加強對自來水水質(zhì)的檢測和處理迫在眉睫。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】51單片機，水質(zhì)檢測，433M無線模塊，傳感器

本設(shè)計中對水質(zhì)的檢測方法主要采用通過前端電路對水質(zhì)PH值、水質(zhì)渾濁度和水質(zhì)溫度等數(shù)據(jù)進行采集，然后通過無線方式將水質(zhì)采集數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控室中的主機進行分析。

設(shè)計思路：以單片機為主要控制器件設(shè)計的一種無線遠程水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)程序的設(shè)計。硬件電路主要包括傳感器的選擇，單片機的選擇，無線傳輸方式選擇，顯示部分設(shè)計等;軟件設(shè)計主要包括主程序設(shè)計和子程序設(shè)計，監(jiān)測結(jié)果通過顯示模塊進行顯示。

1.系統(tǒng)設(shè)計方案

本設(shè)計采用兩組單片機系統(tǒng)，甲機負責各路水質(zhì)傳感器、水位檢測等數(shù)據(jù)采集，乙機負責信號處理、輸出、顯示及水泵電機的驅(qū)動。甲乙兩單片機之間的信號采用大功率433MGFSK制式遠程無線數(shù)傳模塊進行通信，該數(shù)傳模塊與單片機之間接口可直接采用串口通信，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.硬件設(shè)計

2.1微處理器

本設(shè)計采用的是STC系列中的12c5A60S2單片機。該單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。與普通的51單片機相比，其具有以下特點：1.使用同樣頻率晶振情況下，其速度是普通51單片機的8～12倍。

2.內(nèi)部自帶有8路10位的D/A轉(zhuǎn)換電路，即P1口的8路I/O口。可以通過程序定義打開此功能，設(shè)計者無需在電路中單獨接入D/A轉(zhuǎn)換電路。

3.具有雙串口功能，即多開了一個串口。硬件上為P1口的P1.2（RXD）和P1.3（TXD）。

4.具有4個16定時器和PWM功能。其中兩個定時器與傳統(tǒng)8051兼容，16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器，做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器。

5.具有EEPROM和SPI接口。

6.中斷優(yōu)先級有四種狀態(tài)可以定義。

2.2 LCD1602液晶屏

作為本系統(tǒng)的顯示部分，將采用設(shè)計者比較常用的LCD1602液晶屏。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。LCD1602采用標準的16引腳接口，其接口分為液晶命令口和液晶數(shù)據(jù)操作口，其中DB0～DB7作為液晶數(shù)據(jù)操作口接單片機的P0口，由于STC系列單片機的P0口可以配置為準雙向口或強上拉，因此，P0口無需接上拉電阻，可以直接驅(qū)動液晶屏。此外，RS、R/W和E口分別接單片機的P2.0、P2.1和P2.2作為液晶命令口。VEE是調(diào)整液晶屏偏置電壓的輸入端，在該端口接入一個10K的電位器，通過調(diào)整該電位器可以改變液晶的對比度。

2.3 TS濁度傳感器。TS濁度傳感器是一種主要用于洗衣機、洗碗機等產(chǎn)品的水污濁程度測量的傳感器。通過測量水的污濁程度來判斷所洗物品潔凈程度， 從而確定最佳的洗滌時間。該傳感器的工作原理是： 當光線穿過一定量的水時， 光線的透過量取決于該水的污濁程度， 水越污濁， 透過的光就越少。光接收端把透過的光強度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流大小， 透過的光多， 電流大， 反之透過的光少， 電流小。通過測量接收端電流的大小，就可以計算出水的污濁程度。TS 濁度傳感器內(nèi)部原理如圖2所示（ 虛線框內(nèi)為濁度傳感器內(nèi)部）。濁度電流信號經(jīng)過電阻R1 轉(zhuǎn)換為0 V～5 V 電壓信號， 利用A/D 轉(zhuǎn)換器進行采樣處理， 單片機就可以獲知當前水的污濁度。

2.4 PH值傳感器。本設(shè)計中采用PH值玻璃電極傳感器，主要由PH值測量電極和運算放大電路所組成，其測量核心部件為PH值測量電極。PH值測量電極主要由指示類電極和參考類電極組成。指示類電極主要有玻璃電極和金屬電極兩類。其中的玻璃電極應(yīng)用較為廣泛。PH玻璃電極是20世紀初出現(xiàn)的電化學式傳感器，它包括：電極引線，電極帽，鉛玻璃，PH敏感玻璃膜，內(nèi)參比液，Ag-AgcL電極。其工作原理是：當玻璃PH電極與被測物接觸時，由于水化作用，其膜與水接觸形成水合交層，每當氫離子進入或離開玻璃膜時，膠層的電中性會被破壞，這樣，在界面上就會形成電位，該電位的大小取決于溶液膠層中氫離子的活度。同時，參比電極與溶液接觸產(chǎn)生一個近似恒定的電位。這樣，與溶液接觸的一對電極偶便存在一個電位差E，其大小與H的活度呈對應(yīng)關(guān)系，通過對該電壓測量計算即可得到PH值。

2.5 443M無線傳輸模塊。無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛運用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標簽、身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)等領(lǐng)域中。目前的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有2.4GHz頻段和443MHz頻段。而就其性能而言， 2.4 GHz頻段設(shè)備信號傳輸距離短，傳輸過程衰減大，信號穿透、繞射能力弱，信號易被物體遮擋。443MHz頻段設(shè)備信號強，傳輸距離長，穿透、繞射能力強，傳輸過程衰減較小。考慮到實際情況，本系統(tǒng)將采用443MHz無線大功率收發(fā)模塊，該收發(fā)模塊有232/485和TTL三種接口類型，可以根據(jù)電路要求選擇相應(yīng)的接口類型。設(shè)計者無需考慮模塊的內(nèi)部接口協(xié)議，只需將單片機的串口端引出并與單片機共地，即可將該單片機所需發(fā)送的數(shù)據(jù)變成無線信號傳送出去，接收端與發(fā)送端的工作原理一致，兩者可以互換。

3.軟件設(shè)計

篇10

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)；智能化環(huán)保系統(tǒng)；系統(tǒng)構(gòu)建

現(xiàn)階段我國的水資源污染非常嚴重，做好水污染治理勢在必行。在水污染治理中，水質(zhì)監(jiān)測具有重要的作用。近年來，我國在水污染控制方面進行了深入的研究，在全國范圍內(nèi)建立了環(huán)境監(jiān)測站，并安裝了水質(zhì)測試系統(tǒng)，實現(xiàn)對水環(huán)境的監(jiān)測。隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)給予了高度重視，逐漸實現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測智能化和環(huán)保性。

1 水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

固定監(jiān)測站點是水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中最基礎(chǔ)的功能，其主要包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲模塊、主控制模塊、檢測箱控制模塊、遠程通信模塊以及遠距離預警模塊等模塊組成，實現(xiàn)對固定站點的水質(zhì)監(jiān)測；生物遠程監(jiān)測主要由云臺、遠程通信模塊、攝像頭和生物網(wǎng)箱等組成，實現(xiàn)對水資源中生物狀況的監(jiān)測；移動站點的監(jiān)測模塊主要由電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、定位模塊、遠程通信模塊、水質(zhì)監(jiān)測船等組成。

在實際的水質(zhì)監(jiān)測過程中，首先檢測箱控制模塊發(fā)揮作用，實現(xiàn)水資源的采樣，將其運輸?shù)綑z測箱中，開始對水質(zhì)進行檢測；數(shù)據(jù)采集模塊負責對被監(jiān)測水中的硬度、渾濁度、氨氮含量、溫度、鹽度、溶氧量等指標進行采集，并將相關(guān)的指標數(shù)據(jù)等傳輸?shù)街骺刂颇K中，由主控制模塊對數(shù)據(jù)進行理；然后遠程通信模塊將水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)對水質(zhì)的智能化環(huán)保監(jiān)測[1]。如果水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果不符合國家的相關(guān)標準，此時遠距離預警模塊還會發(fā)出報警信息，使指定用戶了解到水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果。遠距離報警模塊發(fā)出預警信息之后，環(huán)保部門就可以根據(jù)報警信息找出水質(zhì)污染指標超標的位置。系統(tǒng)中的存儲器可以存儲各種水質(zhì)測量指標的數(shù)值，環(huán)保部門可以對數(shù)據(jù)進行查詢。生物網(wǎng)箱中的生物活動狀況可以通過攝像頭、遠程通信模塊傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行膶z像頭拍攝的圖像進行處理，就能夠顯示出生物活動狀況，對水質(zhì)污染情況進行識別和分析。

2 水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 移動監(jiān)測站點的實現(xiàn)

移動監(jiān)測站點的電源模塊采用鉛酸蓄電池供電，主控制器采用處理器MsP430，其消耗的能源比較低，是一種環(huán)保型的處理器。系統(tǒng)的通信模塊采用GSM模塊TC35，GPS模塊選擇GBIO型號。在檢測過程中，控制中心向通信模塊GSM發(fā)送指定位置經(jīng)緯度的消息，處理器MsP430解碼船載GSM接收到的消息，得出制定的位置經(jīng)緯度，并將這個數(shù)值和GPS模塊得到的經(jīng)緯度數(shù)值進行比較，以此為依據(jù)對水質(zhì)監(jiān)測船的舵機旋轉(zhuǎn)角度進行控制，就可以對水質(zhì)監(jiān)測船進行控制，使其在制定的位置采樣，并將采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模话闱闆r下，采樣數(shù)據(jù)每隔10分鐘傳輸一次，實現(xiàn)實時監(jiān)控[2]。

2.2 固定監(jiān)測站點的實現(xiàn)

固定監(jiān)測站點的主控制器采用嵌入式產(chǎn)品STM32103VBT6芯片，STM32103VBT6芯片是一種價格低廉、執(zhí)行代碼效率高、功耗低的產(chǎn)品，將其應(yīng)用到固定監(jiān)測站點中可以實現(xiàn)高效執(zhí)行。在固定監(jiān)測站點的設(shè)計中，最重要的設(shè)計部位為傳感器測量電路的設(shè)計，具體又分為溶氧量傳感器測量電路、鹽度傳感器測量電路、氨氮傳感器測量電路、硬度傳感器測量電路、PH傳感器測量電路和渾濁度傳感器測量電路等，分別實現(xiàn)對水質(zhì)溶氧量、鹽度、氨氮、硬度、以及渾濁度等指標的測量。不同類型的測量電路設(shè)計的方法雖然不一致，但是原理上大體一致。以傳感器測量電路為例，在實際的設(shè)計過程中，電路的前端為信號放大電路，主要由放大器AD620組成，設(shè)計一個電位器，對放大增益值進行調(diào)整，分壓電力提供基準電壓，可以通過加一定值將負信號提高到正電壓。電路的后端為電壓跟隨器電路，主要由放大器OP07組成，隔離前后級的電路。其他類型的傳感器電路的設(shè)計和傳感器測量電路非常相似。系統(tǒng)的遠程通信模塊采用工業(yè)級的SIEMENSMC35i，系統(tǒng)存儲模塊采用sD卡卡座管腳和主控芯片STM32F103VBT6的SPII接口相連來實現(xiàn)，整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動采樣、檢測、分析、存儲和實時監(jiān)控等功能[3]。

2.3 生物監(jiān)測站點的實現(xiàn)

在生物監(jiān)測站點的實現(xiàn)中，將開放式的飼養(yǎng)網(wǎng)箱放入到監(jiān)測站點水環(huán)境中，在飼養(yǎng)網(wǎng)箱的內(nèi)部飼養(yǎng)指示魚，攝像頭采用高清攝像頭ICETEK―P300，將攝像頭安裝在網(wǎng)箱上，用來采集圖像，提取相關(guān)的信息。采集之后，由微處理器對圖像進行處理，微處理器采用型號TMS320DM357的DSP芯片，采用決策支持算法對圖像處理提取的特征量進行分析和判斷，如果遇到異常情況，則發(fā)送報警信息。對魚體的檢測和識別采用色差閾值分割方法，對魚的活動情況采用幀間差分法。生物監(jiān)測站點還可以實現(xiàn)對水質(zhì)溶氧量參數(shù)的簡單識別。

3 結(jié)語

水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括生物監(jiān)測站點、固定監(jiān)測站點和移動監(jiān)測站點，實現(xiàn)對各地的水環(huán)境監(jiān)測，為水環(huán)境治理提供重要的依據(jù)。在水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的構(gòu)建中，一定要充分利用各種先進的技術(shù)和方法，不斷提升系統(tǒng)的智能化和環(huán)保性，才能真正發(fā)揮其作用。

參考文獻

[1]孫龍霞，於鋒，陳新華.水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測與智能化管理系統(tǒng)的研發(fā)[J].中國農(nóng)機化學報，2014，24（3）：115-118.

[2]馮勛.基于CDMA2000的水質(zhì)遠程智能化監(jiān)測系統(tǒng)[D].西安郵電大學，西安郵電學院，2015.

[3]宋濤.地表水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)及其建設(shè)問題探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013，21（10）：113-114.