水质监测范文

导语：如何才能写好一篇水质监测，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

现场采样：是技术活，也是体力活

“想象中，水质监测就是拿上仪器去江边上取一杯水，然后通过机器一会就能完成检测看到结果。”在很多人的印象中，水质监测是一件很简单的事情。然而记者近日S广东省环境监测中心及广州市环境监测中心站工作人员一起参加水质监测工作才发现，实际工作远比想象的要复杂得多。

2月6日下午15时，在监测人员带领下，记者登上了位于东莞新沙港码头的一条监测采样船，出发前往监测断面。“这艘船我们平时停靠在广州黄沙码头，每个月要开出来几天开展各个断面的水质监测工作。”广州环境监测中心站工作人员介绍说，广州市大部分的河段都受潮汐影响，根据监测采样工作要求，这些河段断面采样必须是涨潮跟退潮各监测一次，“一个断面基本就要花一天的时间，光是柴油都要烧掉两三千块钱，成本非常高。”

十几分钟过后，监测采样船来到位于广州番禺的一个水质断面，船只随即停在了采样点上，水样被缓缓抽了上来。“在哪里取水，是有严格规定的，并不是说随便打一桶水上来就可以了，也不允许只是采集岸边的水样。”广东省环境监测中心主任吕小明告诉记者，所有的采样点都经过严格的论证，采样的时候必须到达指定的点位取水。

一个断面要采左中右三个位置的水样，而且要分别采上层跟下层两个水样，“上层是离水面0.5米的地方，下层是离底部0.5米的地方。”广东省环境监测中心水环境监测科副科长鲁言波提到，算下来一个断面分别要采六组水样。

“这艘船的设备比较先进，水样直接可以抽上来，但是很多时候采水样都只能是依靠人工来做，辛苦很多。”广州市环境监测站监测人员为记者演示了一番人工采样的过程，只见工作人员穿上救生衣，然后倚靠在船舷上，用绳子绑住的圆柱形取水器缓缓放入河中，到达指定位置取好水之后再慢慢提上来。“有时候风浪大，一不小心就可能掉到河里去。有些断面没办法行船，只能在一些桥上放着长长的线下去，这个取水器每次取几十毫升的水，要取满几十升的水样，对体力是非常大的挑战。更别说，有时候遇上大雨过后水流湍急，一些地方只是雇用渔民的木船去采水样，危险性可想而知。”

采集好的水样经过半个小时的沉淀之后，开始被装到样品瓶中。“测重金属的水样还必须要先经过过滤，然后才能装瓶。”

数据公布：检测两百多项指标，十几个工作日才能完成

与采水样的艰辛相比，样品的检测工作也是一项十分繁重的任务。

在采样船的工作平台上，记者看到装好水样的瓶子，满满当当有两百多个之多。“这些都是这个断面的水样？”看到记者的疑惑，广州市环境监测中心站站长王宇骏解释说：“涨潮一次，退潮一次，就有12组样品，每组样品有二十几个指标，加上空白样、平行样（用于比对采样检测数据的准确性的），算下来差不多有238个样品，这仅仅是这个断面每个月要检测的水样。广州全市就有40多个断面，全省有400多个监测断面，每个月需要检测的样品数量可想而知。”

记者了解到，类似记者此次乘坐的采样船，国内并不多见，监测点也是交通较为便利，省内很多监测点山高路远需要长途跋涉，水上采样大都是用小船或者雇用渔船，水样很多时候要提到岸上再装瓶，对体力也是不小的考验。“这些瓶子来之前要清洗，有些要灭菌，然后贴上标签，工作量也不小的。”

“样品送到实验室之后，也不是直接就放到机器上，然后马上能够出结果。”王宇骏提到，做一次水质全分析，需要20多台大型专业仪器进行检测，包括原子吸收分光光度计、气相色谱仪、离子色谱仪、荧光显微镜、放射性测量仪、气质联用仪、等离子质谱联用仪等，而且检测过程也是非常专业而且复杂的，例如做PH值这样的一般化学指标检测，工程师先用磁力搅拌器搅拌缓冲溶液校准仪器，预热半小时后再测样品的PH值。重金属含量分析则大概需要1、2天时间，检测BOD项目，要先培养5天，然后才能够做检测。

篇2

关键词：地表水；水质监测；问题分析；解决措施

所谓的地表水其实就是在储存在地壳表面的水资源，它是人们生活和生产的主要水资源之一。但是从当前我国社会发展的实际情况来看，由于其环境问题日益突出，这就使得地表水环境在不断的恶化，因此给人们的生活和生产带来了严重的影响，因此我们就需要加大其监测力度，从而对地表水水质进行有效的控制，为水资源的控制管理提高相关的数据经济，以确保我国社会主义市场经济的可持续发展。

1、我国地表水污染现状和地表水监测概况

在人们日常生活和生产的过程中，水资源的利用有着十分重要的意义，它是人们的生命之源。但是在当前我国社会发展的过程中，地表水水质污染的情况比较严重，这不仅对社会经济的发展有着严重的影响，还对人们的身体健康有着严重的影响。因此我们就需要采用相应的技术手段来对其进行处理，来对其水资源的污染情况进行治理。而且从当前我国水资源分布的实际情况来看，水资源的南北分布情况的差异也比较大，这就使得在我国社会经济发展过程中，洪涝灾害和干旱灾害的现象十分的突出。另外随着社会的地步发展，人们对水资源的需求量也越来越大，这就使得段资源短缺的问题在日益加剧，这就给人们的生活有着严重的影响。根据相关数据统计，我们发现在我国有上亿人所取用饮水都是属于不安全的应用水，这就对人们的身体健康有着严重的影响，因此我们就必须要采用相应的监测技术，来对其水质的相关信息数据进行采集，并且采用相应的处理技术来对水质的污染问题进行有效的解决。

目前由于我国在水质监测方面起步比较晚，而且部分人对环境的保护意识还不强，因此这就导致水资源的检查效果没有得到很好的提升。不过，随着时代的不断进步，人们也开始对水资源保护的相关方法进行探讨，从而将一些先进的监测技术应用到其中，这就使得地表水水质监测的效果得到有效的提高。

2、我国地表水水质监测存在的问题

2.1监测断面不足，分布不均且缺乏统一管理

虽然我国在地表水监测工作中，其监测技术比较成熟，而且其应用效果也比较突出，但是在对大部分流域或者湖泊进行监测的过程中，其监测布局还存在着许多不合理的问题，这就使得地表水水质检查的相关无法得到有效的保障。而且在不同的地区中，其当地政府的管理政策也就存在着一定的差异，因此这就极其容易导致人们在，都会在水质监测的过程中，无法对其进行统一的管理，从而使得我国地表水水质监测的效果无法得到很好的提高。

2.2监测站网需要适时的更新和优化

虽然国控的水环境监测站点已经经过了几次的优化，基本可以从宏观上反映出我国的整体或者是一个流域整体的地表水环境的质量状况。但是，同时我们也应该明白，依靠我国现行的国控水环境监测站点还是不能够及时的来反映出各条河流及各个湖泊的整体的治理效果的，因此，就必须要更加细致的按照行政区划的划分来分为具体的省控以及市控点。除此之外，由于我国在环境监测系统方面存在着水利与环保两个部门的监测系统，所以有时候会出现对同一水域的重复监测的状况。这就要求我们的管理层必须结合两个部门的实际情况来对监测站网进行更加优化的配置，既不能漏测，也不能浪费，尽量的做到以流域管理为中心的监测网络全覆盖。

2.3水质监测仪器和技术水平达不到。

水质监测标准要求与国外一些水质监测工作较早的发达国家相比，我国地表水监测技术仍然较为落后。目前我国所进行的水质监测主要以理化监测为主，生物监测、遥感技术监测应用和水质自动监测都相对滞后。这些非传统的监测手段能够从很大程度上弥补传统监测手段的不足。

3、改进地表水水质监测质量的措施

3.1改进水环境监测系统的相关技术

随着我国的地表水富营养化问题的日益加重，对于水质实施实时的在线监测也很有必要，通过远程的传输系统可以把监测到的数据自动的传到各级环保部门或者环境监测的执法部门。相信这也会非常有助于各个流域或城市治理水污染或废水的排放问题的。

3.2实行有效的简易的现场检测。我国地域广阔，河流纵横，各个流域内的环境污染事故也是频频发生，尤其是乡镇企业的发展迅速导致环境污染事故次数增多，于是，就要求我们必须发展简易的现场快速检测设备。这其中，车载型的x-射线荧光光谱仪（XRF）就是一个很不错的测量常量、少量至微量的金属成分的便利手段，尤其是对于被污染的土壤中的底质、废物等固体的样品，可以在不经过消解的情况下进行直接的测量。另外，像MS、GC-PID等仪器都是测量有机污染物的比较好的仪器，但是这些仪器在我国还没有普遍的使用，在今后的水质监测中，要逐渐的普及这样的现场检测设备，这样可以便于我们的研究人员快速的作出分析和判断，也必定会使我们的水质监测工作有所提高。

3.3加强生物监测和遥感监测技术

生物监测是水环境污染监测的方法之一，它是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况，具有敏感性、富集性、长期性和综合性等特点。虽然生物监测的方法在我国近几年得到了很大程度的发展，但是还是存在技术不足的问题。而遥感监测技术，水质遥感监测方法可以反映水质在空间和时间上的分布情况和变化，发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物迁移特征，而且具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测的优势。

4、结束语

由此可见，在当前我国地表水水质监测工作中，还存在着许多的问题，这不仅对水资源监测的效果有着严重的影响，还阻碍了我国社会经济的发展。因此我们就要对这些问题进行分析，从而采用相应的解决对策来对其进行处理，从而使得地表水水质监测质量得到有效的提高。■

参考文献

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关键词：水资源；管理；水质监测；服务

1重点城市供水水源地水质监测

在我国水资源管理工作开展的过程之中，供水的水源地一般指的是，给与集中供水和取水的水口，以此作为中心的地理区域。在我国各个大中型城市内部都已经按照地区的环境，以及整体工作的开展范围有计划地规定了供水水源地，以及相应的保护地区。为了能够切实履行我国所提出的与水资源保护法有关的要求，相关部门也赋予了行政主管部门统一管理水资源的职能，以此加强城市在供水过程中，对于水源地的保护和管理。同时，我国也下发了组织重点城市供水水质资源状况监测的相应通知，要求能够经过国家相应的人员进行认证考核，对各地区江、河、湖、地下水，以及工业的废水进行监测，了解到城市内部水源地的水质情况，保证监测结果拥有公平和公正性。

2水资源管理中水质监测与服务存在的问题

2.1监测断面类型不全

目前，在我国很多省市内部对于水质量的监测系统，其中大多数所涉及到的工作内容，都是对地表水的监测，同时，所设立的对应部门也是地表水监测站，而具体的省市内部，针对江、河、湖、地下水，以及工业的废水的水质量进行监测的相关工作，则涉及到的比较少。有关的数据调查能够了解到，当前我国大部分省市对于水质量监测的网站约在120～150处左右，这些监测站一般情况下都是对地表水进行监测所组成的站点，但是其中缺乏一定高科技技术的融入，同时对于水质监测工作的开展也存在着漏洞，需要及时的进行改善。例如：当前的河北省对于水质量监测站就有132处网点，但是几乎没有地下水和大气水质量监测站，全国所拥有的1000多条河流中，设有专门站点进行监测的河流仅仅只有60多条。所以在河北省的这一特点上就能够看出，当地的水质量监测类型并不全面，并且能够覆盖的密度相对比较小，这也很难真正的反应出水质量监测过程中，存在的一系列问题，严重影响了这一工作顺利的开展和进行。

2.2监测条件手段单一

当前，在我国各个省市内部对水质量进行监测的过程之中，还缺乏相应的实时监测系统，这一系统的缺乏就会导致水质质量和相应的水资源一旦出现问题，难以及时得到反馈，同时也缺乏必要的应急监测和专业装备。这种现象导致水质量在监测过程中，很难对现场进行科学合理的分析，即便是通过监测最终反馈出了调查的结果，也很难以快速地做出反应。特别是在各个省市面对突发性的水质污染事件的时候，由于应急监测设备和预警预告准备得并不充足，因此也显示出力不从心的现状。在实施应急的监测过程之中，往往大部分地区所采取的都是传统的现场取样的手段，并结合使用实验室分析的方法，即便是如此，也很难满足当前我国社会之中，对于水资源管理工作实际开展过程中所提出的需求。

2.3缺乏信息服务系统

目前，我国的大部分省市并没有针对水资源监测，建立起相对于比较全面的基础数据库，所以水资源的信息开发过程中，还存在着数据空间缺失水资源的现状，以及利用不足的情况，导致很多建设项目不能够及时地被开启，影响到水质量监测最终得到的结果。而在水质工作开展过程中，我国很多省市能够达到数字化标准的程度相对较低，这也难以实现信息资源的共享效果。在江、河、湖、地下水，以及工业的废水质量监测信息采集的过程中，通过传输和处理等手段进行时，质量监测这项工作的开展一直都处于相对比较落后的状态，长久以来大部分监测指标采取的监测手段仍是现场取样，实验室进行分析，数据处理则采取人工处理的一种模式，最终监测的数据导致结果存在的误差比较大。

3水资源管理中的水质监测与服务质量提升的策略

3.1调整和充实水质监测断面

目前，我国各个省市对于水质质量监测的相关站点，在发展阶段已经呈现出一个较快的速度，与20世纪80年代相比，由于经济水平不断的提高，相当一部分水质监测中心站在设置的过程之中，已经有效地得以改进，并且融入了最为先进的思想理念。但是，由于人们对于水资源需求量的不断提升，水质监测站的设置依然无法满足水质量监测的工作需求。同时在考虑水质质量监测的过程之中，也很难与实际情况相互结合，导致江、河、湖、地下水，以及工业的废水同步监测工作开展较难。而城市是一个地区经济和人口密集之处，在进行监测点和监测网点布置的过程中，还需要重点对其进行考虑，保证每一个河流城市的河段至少能够设置三个监测点，这样才能够掌握河水进入城市之前和之后水质量的状况。同时也需要对重点的入河排污口进行水质的质量监测，利用环保法给予行政管理部门相应的责任，通过监测及时地了解入河排污的达标情况，出现超标的排污入河情况，及时向相关部门报告，要求采取加强管理和治理，达到污水排放达标的效果，这样才能够提高水资源的整体质量。

3.2供水水源地水质监测

饮用水是人类生存最为基本的需求，所以饮用水的质量安全直接关系到社会经济情况和整体的发展状况，甚至直接影响到人民群众的生命安全，乃至社会的稳定状况。目前，在我国各个省市内部已经开设了相关的市区中江、河、湖、地下水，以及工业的废水水资源质量监测站，但是对于水源地的质量监测还没有全方面全网络覆盖，应逐步涉及和覆盖到所有的市级县、区内部，这样才能够真正实现水质质量监测范围的最大化，也能够有效地利用监测网络，保证人们饮用水安全，为人们提供最佳的生活环境。

3.3加强水功能区水质监测

目前，我国很多地区都已经完成了水功能的区域划分，在水资源保护和管理工作上，也提出了相对比较科学的依据，其中很多省市已经随着水利厅的要求，出台了一系列加强水功能监督和管理的措施，并且已经开展和划分了重点水功能区监测的位置，以此作为这项工作开展的重点实施部门。同时，相关监测部门也根据水功能的要求进行了区域的划分，重点了解了水质量监测工作的开展状况，其中包括：江、河、湖、地下水，以及工业的废水等多个重点水功能保护区，监测的频率也由原有的不固定，变成了每个月监测一次，及时的把监测的结果送到水利部门和相关的部门，以便于对水资源保护和监测工作进行纠正和改善。这样能够取得最好的效果，同时也针对饮用水安全和水功能的区域管理提出了相关的要求，扩大了监测的范围，增加了监测的频率，进一步加强了水功能区域中水质质量监测工作的整体效果和质量。

4结束语

综上所述，在国家发展的最新实际背景下，人们的物质生活水平逐渐得到了良好的提高，在这样的情况之下，人们对于社会中各项公共设施也提出了前所未有的要求，其中水资源的质量更是备受人们的关注。所以在以上内容中，本文针对目前我国水质监测工作，对水资源管理中的应用与服务进行分析，了解到其中存在的一些问题，并提出科学合理的提升对策，希望能够有效地满足现代水资源保护的需求，确保我国的水资源能够合理地被开发和使用。

参考文献：

[1]田士奇.浅谈加强吉林省水环境监测中心能力建设的必要性[J].农业与技术，2015，35（17）：61-63.

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关键词：水污染；水质监测；无线通信网络

中图分类号：TP391.76

近年来，由于工业的快速发展，水体污染事件严重危害到公共健康和人类的生活质量，导致水环境逐渐恶化。过去人们通过人工现场采样、实验室仪器分析为主要手段进行水质监测模式，这些方式监测频次低、采样误差大，难以满足现代环境管理的需求。随着计算机信息技术的发展，计算机软件辅助的水质监测逐渐走入工程师的视野，综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术，能够自动采集监测信息，自动处理，满足了水质监测中快速、准确和自动的需求。

1 硬件设计

1.1 ZigBee无线通信模块

ZigBee是一种最新流行的无线网络技术。它具有成本花费少，近距离传输信息，复杂程度比较低，功耗比较少，数据传递速率比较慢等特点。其数据传递速率一般为10KB/秒至250KB /秒，成本费用中不收专利费，与此同时还优化时延功能，扩大了网络节数点等，众多优点使其普及范围越来越广。虽然ZigBee技术还不够成熟，但是其应用价值很高，在未来的基础设施和商业市场等领域中会有更广阔的市场。

在水质监测系统中，ZigBee 模块是传感器节点的基础部分，它在路由节点处也能够作为FFD，和水质检测模块共同实现辅助水质检测的功能。而另外三个普通传感器节点上的ZigBee 模块都是RFD，作为树型网络的叶设备连接到网络中[1]。树型网络网络拓扑的一种，是星型网络集合在一起构成的系统。它能够实现信息的节点“跳跃”，跨越障碍到达目标节点。

1.2 传感器

在用于辅助水质监测的计算机软件中，无线传感器网络结构分为三层，经研究探讨发现树型网络最适合用于辅助水质监测。首先，在最底层中，传感器节点主要负责收集相关数据并获的水质参数。在中间层中，所有从传感器接受的传送数据汇总至网络协调器，由协调器对所有数据进行处理。与此同时，中间层还添加了一级路由，实现了水质参数功能。在最上层中，计算机占据中央位置，它能够对来自网络协调器的全部数据进行展示。

2 WSN工作原理

WSN即Wireless Sensor Networks，是利用WSN技术和GPRS等技术来监测水体水文信息。

2.1 GPRS网络通信

GPRS在信息传递中主要使用移动网络，它具有传递速度比较快，涵盖范围比较广，使用费用比较低，受环境约束比较少等优势。它作为GSM的延续，数据传递速率有了很大的提高，是一种通用的分组无线服务技术。在水质自动监测系统中，GPRS作为水质数据信息的传送通道在进行数据分析和处理之后，将数据传送至数据中心。

2.2 WEB应用程序设计

水质在线自动监测系统由水资源信息采集中心、水质监测站等组成[2]。在监测站所测得的相关水质数据信息以数据通信骨干网为主要通道，GPRS作为备用通道，将数据信息传递至数据信息中心。水质监测系统的WEB程序设计如下：

首先，PLC作为系统中心控制取水单元和水样预处理单元。取水单元中，杂物隔离网、取样浮子、自吸水泵、压力流量传感器和采水管道为主要成分[2]。在水样预处理单元中，一旦出现异常情况，PLC会切断其电源并使用备用泵，方便帮助工作人员对故障进行分析和处理。

第二，辅助分析单元是主要由管理软件进行控制，同时它也是由PLC间接控制的。它的主要功能是进行纯水等类型水的制备。

第三.水质监测分析单元具有自动量程转换、遥控、标准输出接口和数字显示、自动清洗、状态自检和报警、干运转和断电保护、来电自动恢复等[3]。在水质监测系统中，C0D、总氮和等仪器可以对误差进行自动标识并进行校正。

3 水质监测系统设计方案

3.1 系统结构

水质监测系统的的设计构想为针对不同功能依上而下设计不同的模块，主要有三个模块：数据库模块，模型库模块与水质管理模块。在不同模块中设定不同的程序，实现每个程序都能够独立自主的完成其内部任务，并尽量将每个任务都细化。首先，利用arcview本身具有的编辑功能， 基本上可以实现对视图特征及其属性数据的添加、编辑和删除等功能[2]。与此同时， 以方便为中心，增添了其它方便基本信息利用的功能，如添加与删除。这些设计能够为操作增加方便性，还没有用过arcview的用户只要点击按钮即可。

水质监测系统可以分析和计算不同种类的水资源相关数据信息。比如说降雨的多少，蒸发量和水位高度的统计、离子数量是否超标等。针对以上几点功能，系统设计主要利用复杂程度比较低的比较手段，编制出平均值的代码程序。

3.2 WSN 节点

WSN即Wireless Sensor Network，无线传感网络。它由很多静止或是活跃的传感器节点构成，能够以自组织形式构成网络系统。在网络覆盖的地区内，监测、收集、处理与传送相对应的信息，互联网与卫星和任务管理中心相连，与此同时和汇聚网关节点相连。汇聚网节点和不同的传感器节点相连。它可以比较方便的获得随机性的研究数据[1]。

3.3 组网方案

ZigBee 网络的拓扑结构有三种：星型、树型、网状型[1]。星型网络是目前应用比较频繁的网络拓扑结构。它呈辐射状，网络协调器作为通信中心，和其他的终端设备（END）相连，并传播相关数据和命令。网型网络的环境适应力比较强，网络协调器负责构成基本网络结构，终端设备不参与路由且任意两个终端设备在其覆盖范围内都能通过无线相连接，通信障碍比较少，可靠性非常强。在进行组网方案设计时，主要考虑以下几个因素：

首先，网络协调器是网络结构的中心节点，因此，要考虑在同一时间内，对通信状况没有影响下，中心节点所能接受的连接点的数量最上限。

第二，要考虑信号的有效覆盖的最大范围，与此同时还要考虑到当距离发生变化时网络的有效性变化与否。

第三，考虑网络结构中节点密度对网络的各项性能是否有影响。

第四，考虑网络性能和网络路由器中各项参数的联系。

第五，由于传感器的节点位于室外，因此电池的更换比较麻烦，其电量对网络整体性有着很大的影响。因此在水质监测系统中，需要考虑传感器的电能利用率。

在以上参考因素基础上，依照设备的不同功能编制相应的计算机程序，使每个设备都可以与其他设备连接，并对服务搜索进行初始化。然后进行设备绑定，使每个节点都加入进网络系统中，只有当每个节点的指示灯都发亮的时候即说明组网完成。

3.4 监测中心系统方案

在水质监测中，当监测网络组建完成后，需要利用传感器对不同水质的相关参数进行采样，再利用信号调整电路对其放大，使其适于A/D转换。首先要选择合适的传感器类型，并根据传感器设定相应的测量设备与方法。然后对水温、PH 值和电导率等参数进行测量。由于检测的位置位于靠近海边等潮湿的环境中，在设计电源的时候，最好采用太阳能供电，且最好为双电源。

4 结束语

供水系统和人们生活息息相关，必须保证饮水和用水健康才能创造更好的生活环境，提高人民的生活水平。因此建立合理、完备的水质监测系统是十分重要的，如何在原有的水质监测网络结构基础上扩大其容量，增加通信成功率是未来要研究的重点内容。

参考文献：

[1]李莉.ZigBee技术在无线水质监测系统中的组网研究[D].西安建筑科技大学，2013：13-15.

[2]敖俊宇.基于ZigBee的水质监测无线传感器网络的研究[D].南昌大学，2012：22-23.

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【关键词】 水质监测 系统 研究 MSP430 GSM 设计

随着社会经济的不断发展，人们生活水平日益提高，人们对生存环境质量也更为关注，环境意识的提升使我国的生态经济的发展取得了良好的进展，我国的生产和可持续发展能力得到了较大的提升，改善生态环境，促进生态经济的发展，调整产业结构是实现人民生活富裕、生态良好文明的必经之路。目前随着我国经济的发展和工业化水平的提高，工业废水和城乡生活污水的排放量大大增加，致使水质日趋恶化，资源短缺和水污染加重等水环境问题日益突出，使人们的健康和经济的发展受到了严重的威胁和制约。因此，要加大水污染治理的力度，加强对水污染的控制，采用新技术对水质进行全时段的动态监控。水质参数在线监测及远程传输系统是目前广泛应用的一种技术装置，用现代管理手段对水环境质量进行检测，是我国实现对水质变化和污染物总量进行控制的重要方法。

1 水质监测技术的现状

通过加大环境保护力度，优先发展环境产业可以有效实现对生存环境质量的提升和保护，我国主要是通过制定一系列污水排放标准并加监管力度的手段，对水质分析项目分析进行定期监测，对污水和废水排放标准进行严格把关，辅助罚款、停产整顿等手段来实现对水污染的整治和对水资源进行有效保护的。我国普遍采用通过人工采集、分析数据、手工汇总制表等工作手段来实现对环境的监理，这些手段存在一定的缺陷，比如采样间隔时间长，数据分析汇总慢且传递不及时，对当地环境现状的反映不及时、不准确等。目前我国从事水质参数检测研究工作的比较少，尽管环境监测部门现在已经计划实施城市水质参数与污水流量监测网络项目，通过数据传输网络对水质情况和污染物排放情况进行监测，但是到目前为止还缺乏基层水环境在线监测与数据远程传输的仪器设备。因此，需要发展环境监测仪器设备项目，通过研制一种连接基层监测部门与辖区内企业之间的现场参数在线监测与远程传输系统，来实现对水质进行全时段的动态监控，以便对环境能够最好的进行保护。国外目前已经早在20世纪70年代就已经发展了水质移动监测系统和自动监测系统。通过在一个水系或一个地区设置若干个有连续自动监测仪器的监测站，由一个中心站控制若干个子站，随时对该区的水质污染状况进行连续自动监测，形成一个连续自动监测系统的方式对水质污染综合指标进行有效监测，并通过全球卫星定位系统和GPRS/GSM无线数据通讯装置对信息进行传输，建立网络化的“环境评价体系”和“自然灾害防御体系”，来实现对水环境质量进行综合性评价，从而有效防治和控制水污染及保护水资源。

2 水质监测系统的设计

为了实现对水质进行有效监测，需要研制和开发出水质监测系统，以美国GLOBAL WATER公司的wQ系列水质参数检测传感器为研究模型，通过在线监测仪器，单片机电路、信号调理电路、A/D转换电路和液晶显示器电路的硬件设计，以及A/D转换程序、数字平滑滤波程序、数据运算处理程序和字体显示程序的编写，把MSP430单片机作为现场参数在线监测子系统的核心器件与电路进行合理配置，把水质传感器监测到的电信号转换成4-20mA/0—5V的标准信号，并通过数据运算处理得出实际化学或物理量的数据对现场参数在线监测子系统、数据远程传输子系统和数据管理子系统进行合理化设置，实现监控中心的服务器与监测站点的水质监测仪之间的远程通讯和对辖区内监测站点的各项水质参数的数据接收、存储、查询、统计以及通行分析，来建立一个完整的水质参数在线监测及远程传输系统。

2.1 监测系统的软件构架——水资源质量评价系统

客观、科学、公正地监测、评价水资源质量是反映水环境状况的首要表征，水质水量同步监测、资料配套是相关部门及时、快速、准确地提供水质动念信息的主要手段。在实际工作中要以社会需要为前提，通过多种方式向社会展开全方位服务。通过有效地采集、存储、分析、报告、预测、公布的手段把实时、大量的监测数据及时、准确的上报，通过科学依据和技术支撑为水行政主管部门提供决策的考量和执法的依据，以有效做好水资源保护工作。目前我国广泛采用的水环境管理信息系统是通过应用Internet技术、GIS技术，以Microsoft的XML语言为基础，在的服务平台上，应用W EB G I s，有机结合地理信息系统的空间图形与水环境评价属性数据，实现对各层空间信息、属性数据进行自动采集、实时传输、分类存储、更新显示、分析评价、有效管理、报告和。这个系统最用覆盖面广、运行费用低、安全、稳定、可扩充性强、业务操作简捷、日常运行维护简便的特点。

2.2 监测系统的硬件构架——立体化监测解决方案

实验室、移动和自动监测立体化共同构成了立体化的监测解决方案。实验室是四级监测体系中进行同常水质分析工作的基本单位，实验室监测具有监测数据规范、统一的特性。建立起相应的移动监测系统是预防重大流域的突发性水污染事故和灾害的重要手段同，通过应急移动监测解决方案可以使实现对污染物质的迅速监测。自动站监测解决方案是通过自动水质监测站对水质进行连续或间歇地实时监控。

3 水质监测系统的总结与展望

我国通过单片机数据检测技术与数据传输技术进行合理组合设计出了适合在我国基层环境与水质监测单位应用的水质在线监测及远程传输系统，这一系统的设计为我国基层水环境及水质监测提供了一种新的检测手段和系统设备。通过综合应用解决方案，在提高水质监测信息数据传输和分析效率的同时，还有效提升了有关部门对突发、恶性水质污染事故的预警预报及快速反应能力，使水质量实现了应急移动监测，有效提升了我国水质监测的水平。

参考文献：

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水质监测是进行水污染防治和水资源保护的基础，是贯彻执行水环境保护法规和实施水质管理的依据。通过水质监测，达到以下目的：

1）提供代表水质质量现状的数据，供评价水体环境质量使用。

2）确定水中污染物的时空分布规律，追朔污染物的来源污染途径迁移转化和消长规律，预测水体污染的变化。

3）判断水污染对环境生物和人体健康的影响，评价污染防治措施的实际效果，为制定有关法规水质标准等提供科学依据。

1.水资源及水体污染

地球表面约有70％为水所覆盖，其余约占地球表面30％的陆地也有水的存在。地球总水量138.6*108亿m3，其中淡水储量为3.5*108亿m3占总储水量的2.53％。由于开发困难或技术经济的限制，到目前为止，海水深层地下水冰雪固态淡水等还很少被直接利用，比较容易开发利用的与人类生活关系最为密切的湖泊河流和浅层地下淡水资源，只占淡水总储量的0.34％，为104.6*104亿m3，还不到全球水总储量的万分之一。通常所说的水资源，主要指这部分可供使用的逐年可以恢复更新的淡水资源。

水中的杂质悬浮物（水中呈悬浮状态不稳定）胶体（是许多分子和离子的集合体）溶解物（能溶于水的物质统称为溶解物）

生活污水和工业废水中的杂质（其成分复杂，杂质种类繁多）

水体污染水的污染最终会引起水体的污染包括各种厂矿如化工厂冶炼厂造纸厂等等有害物质的排出如汞铅铬镉铜，水体遭到污染居民的健康和工业农业生产以及自然环境都要受到危害。危害的程度取决于污染物质的浓度特性等因素。

2.水质指标和水质标准

1）水质指标是衡量水中杂质的标度，能具体表示出水中杂质的种类和数量，是水质评价的重要依据。水质指标种类繁多可达百种以上。也分为物理指标化学指标微生物学指标三大类物理指标常用的有温度浑浊度色度嗅味固体含量电导率等。化学指标有以下几种类型A表示水中离子含量的指标如钙镁离子的含量等B表示水中溶解气体含量的指标如二氧化碳等c表示水中有机物含量的指标如化学需氧量等D表示水中有毒物质含量的指标分无机有毒物如汞铅等有机有毒物如酚类化合物等微生物学指标常用的有细菌总数等。

2）水质标准水质标准是根据各用户的水质要求和废水排放容许浓度，对一些水质指标作出的定量规范，水质标准是环境标准的一种，是水质监测与评价的重要依据。国家对生活饮用水水质标准地表水环境质量标准地下水质量标准都有明确的规定，这里就不一一捅编了。

3.水质分析方法及类型

水质分析就是分析天然水生活用水生活污水生产废水等各类水体含有哪些成分含量是多少等，是分析方法分析技术在水质研究中的应用。

1）化学分析法以物质的化学反应为基础的分析方法称为化学分析法。其又分为滴定分析法和重量分析法。滴定分析法又称容量分析法，这种方法是将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到被测物质的溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量关系定量反应完为止，再根据试剂溶液的浓度和用量，计算被测物质的含量。重量分析法是通过一系列的操作步骤（如反应沉淀过滤烘干恒重等）使样品中的待测组分转化为另一种纯粹的固定化学组成的化合物，再通过称量该化合物的质量，从而计算出待测组分的含量通常我们做有如下测定A色度的测定。B浊度的测定。C水中总碱度的测定。D水中总硬度的测定。E氯化物的测定莫尔法。F化学需氧量的测定重铬酸钾法。G氨氮的测定纳氏试剂光度法。

2）仪器分析法通过用复杂或特殊的仪器设备，测试物质的某些物理或物理化学性质来进行分析的方法叫仪器分析法。通常我们用A比色法B分光光度法。尽管仪器分析法有很多优点，是分析测试的一个发展方向，但是，目前它还不可能完全取代化学分析法。

4.水质监测

1）水质监测其主要内容是A站网布设（对照断面控制断面消减断面）B样品采集（注意的是水样采集后，由于环境的改变微生物的作用及化学的作用，水样水质会受到不同程度的影响，应尽快进行分析测定。）C确定监测项目D水质分析E数据处理及资料整编等。

2）水质评价是根据水的不同用途，选定评价参数，按照一定的质量标准和评价方法，对水体质量定性或定量评定的过程。目的在于准确的反应水质的情况，指出发展趋势，为水资源的规划管理开发利用和污染的防治提供依据。

3）水质评价的一般程序

A调查整理分析水质监测的数据和有关资料。B确定水质评价参数C选择评价方法，建立水质评价的数学模型。D确定评价标准。E提出评价结论。F绘制水质图。

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关键词：传感器、水质监测、应用

中图分类号：TU991.21 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

水体环境在一定程度上影响着人类的生活水平，水质的好坏直接对人的身体健康产生影响。以往，在研究水体环境有毒物的分析方法过程中，大多还停留在光度法的水平上。光度法所具有的灵敏度普遍较低，并且操作复杂，无法现场进行测定。近年来传感器在水污染监测方面得到了迅速的发展和应用，主要是由于传感器具有选择性好、灵敏度高、价格低廉、快速、操作简便、在线连续监测等优点。

二、传感器的工作原理

传感器主要组成部分有感受器——分子识别元件，以及换能器——转换部分。分子识别部分用来对被测对象进行识别,它是能够引起某种物理或化学变化的主要功能部件。传感器的选择性完全由分子识别元件功能的好坏来决定。在分子识别元件接触到被识别物时,能够发生热变化、光变化、化学变化以及直接诱导电信号。

三、应用于水质监测的几种常见传感器

1、电导率传感器

电导率传感器分为两种：电感式和传导式。电感式测量的电导率传感器由于克服极化及积垢的影响,在造纸、电镀及制浆行业等得到广泛应用。传导式测量的电导率传感器在普通和清洁水体的精确测量中较为适用,通常最大量程范围为(0-2.0×104)LS/cm。

2、pH传感器

电位型聚吡咯(PPy)pH传感器是以铂丝为基体研制的。利用电化学方法在0.1mol/L吡咯单体和0.1mol/L吡咯单体+0.1mol/L磷酸氢钠水溶液中制备了PPy膜,用红外光谱表征未掺杂(Pt/PPy)和掺杂碳酸氢根聚吡咯(Pt/PPy(HCO- 3))的结构,并对聚吡咯膜的电化学阻抗谱特征进行探讨。Pt/PPy在中性(pH=6.85)、酸性(pH=4.01)、碱性(pH=9.14)溶液中的高频和中频区包含2个半圆,低频区表现为半无限扩散W arburg型阻抗(ZW),对应H+从溶液相向电极表面的扩散过程。Pt/PPy(HCO- 3)在相应的溶液中电荷转移电阻和膜电阻明显增大,交流阻抗图谱在相应的pH缓冲溶液中包含2个半圆,而在低频区没出现半无限扩散W anburg阻抗特征。 Pt/PPy表现出良好的电位特性(pH值在3-10范围内,其能斯特斜率为49.32mV/pH),良好的线性(r=-0.9971),以及响应时间较短,并且对常规阳离子(K+、Na+)的选择性系数也较小。而且，人们还研究出一种借助高分子聚合物薄膜作为基底材料的光纤传感器,它是将刚果红燃料固定化到经化学处理过的高聚合物薄膜上制成的。在进行实验时,采取了双臂反射传感方式及流动注射进样法。此类传感器灵敏度较高,具有牢固耐用的优点,特别是响应时间短(低于0.03min)。

3、BOD传感器

对水体被有机物污染状况进行检测最常用指标之一就是生化需氧量(BOD)。以往对BOD进行测定需长达5d的培养期,且难以操作、具有较差重复性、消耗大量时间和精力，而且干扰性强,不适合现场进行监测。因此，迫切需要一种易于操作、精确快速。具有较大自动化程度和适用范围的新方法进行测定。而适应BOD生物传感器能够在10-15min准确检测出BOD含量,能够在线监测水质状况,应用前景相当广阔。

在上世纪七十年代,人们第一次研制相互BOD微生物传感器,它由固定化土壤菌群与氧电极构成,可以在15min内测定污水的BOD值。现阶段，不仅有对天然淡水和城市污水水体进行监测的BOD传感器,还有利用耐渗透压的酵母菌种作为敏感材料做出的专门适用于海洋水体高盐度特点的,能够连续使用超过一个月的快速测定BOD的生物传感器。

目前，国外已将生物传感器快速BOD测定仪商品化,然而其价格较为昂贵,而且在使用时性能稳定性不足,仪器的稳定性和准确性尚待提高。此外，国内的BOD测定仪还远远不足以在实际中应用,大部分研究处于实验室阶段,还没有形成商品,所以研发性能优异、适合国情、价格合理的快速BOD测定仪十分迫切。

4、测定重金属离子的传感器

随着人们生活水平的不断提高，有关部门越来越重视测定废水中重金属离子的浓度。现阶段，研发人员已经成功研发了一个以生物体发光测量技术和固定化微生物为基础的较为完整的重金属离子生物有效性测定的监测及分析系统。将弧菌属细菌体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌中,细菌在铜离子的诱导下发光,随离子浓度的增大发光程度也增大。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中,能够得到具有高灵敏度、较强选择性、较大测量范围且具有较强储藏稳定性的生物传感器。现阶段,此类微生物传感器能够达到最低测量浓度 1×10-9mol。

除此之外，还有一种对铜离子浓度进行专门测量的电流型微生物传感器。此类传感器生物元件为酒酿酵母重组菌株,这种菌株带有酒酿酵母CUP1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacZ基因的融合体。该类传感器工作原理如下,第一步是CUP1启动子被Cu2+诱导,然后以乳糖作为底物进行测量。假如溶液中存在Cu2+,这些重组体细菌就能够以乳糖作为碳源,这将改变好氧细胞需氧量。这种生物传感器能够在浓度范围(015-2)×10-3mol内对CuSO4溶液进行测定。现阶段，已经把各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中,使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的溶液中出现发光反应。针对其发光强度就能够对重金属离子的浓度进行测定,其测量范围能够从纳摩尔到微摩尔,需要大约60-100min。

四、传感器存在的问题

现阶段传感器在水质监测方面的应用仍面临着许多困难,如传感器识别元件响应稳定性、传感器的使用寿命、选择性、小型化等都还需要研究和完善。

( 1) 再生性问题。一些传感器在工作的过程中,往往出现识别元件与待测物质发生不可逆性化学反应等情况,这必然降低识别元件的识别能力,从而影响传感器的灵敏度。

( 2) 小型化问题。仪器小型化将降低样品体积、试剂消耗和生产费用,便于携带,利于现场监测。

( 3) 载体材料的选择。选择性识别元件的载体材料是直接影响传感器工作性能的重要组成部分,而且载体材料本身能起到一定的选择性识别功能,例如:在测定溶液中气体浓度时可采用一种高分子渗透膜,只允许气体通过而不允许液体渗透或者相反。

随着新型材料的合成,半导体技术以及压电晶体技术等的应用和发展,传感器的研究正在走向成熟。

五、结语

传感器由于具有连续在线监测的优点,目前在我国尤其具有实用价值。例如:部分排污单位,为追求更大的经济效益,在环保部门进行取样检查过程中,为逃避监督检查，采取临时开动治理设备或者临时将排放物稀释的手段。如果采取生物传感技术开展在线分析,就能够杜绝此类现象；不仅节省了大量人力物力,还能够加强监督力度。未来传感器在水质监测中的发展趋势主要包括:进一步拓宽在水质监测中的应用；加快了从实验室到商品化的进程；结合其他精密仪器、取长补短；多功能生物传感器将渐渐取代单一功能的生物传感器；生物传感器未来的发展方向将是微型化、集成化以及智能化。

传感器具有快速、在线、连续检测的优点,适应现代水质分析监测的需要,在不久的将来, 传感器将在水环境分析监测领域得到广泛使用。

参考文献：

周娜 祝艳涛：《传感器在水质监测中的应用探讨》，《环境科学导刊》， 2009年S1期

吴文杰 蒋梁中：《智能传感器在水质在线监测系统中的应用》，《传感器技术》， 2005年09期

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关键词：自来水；水质监测；措施

中图分类号：TU991文献标识码： A

随着经济的迅猛发展，由于人类活动多引发的各种问题频繁爆发、动车安全，食品安全等关乎民生的一系列安全问题越来越受到人们的关注，而饮用水安全问题更是首当其冲。

1、自来水水质对人的影响

自来水质量直接影响着人类生活品质和人体的发育与健康。伴随着现代化工业，特别是医药、化肥、农药、有机化工、石油化工等工业的快速发展，有机化合物的种类不断增多。同时，现已有多种有机物通过不同的途径进入了人类生活环境，特别是水环境。

1.1、致病菌

致病菌往往会带来介水疾病，人们在饮水过程中，很容易引发细菌性痢疾、伤寒、病毒性肝炎、霍乱等疾病。

1.2、有毒重金属

水体中铅、锰、汞、锅等重金属是人体必需的痕量元素，但浓度过高就对人

体健康有巨大损害，低剂量的这些污染物就能使机体代谢发生紊乱、诱发疾病，甚至死亡。如:锰污染会引起肺炎和其它疾病；铅对成人心血管系统、消化系统以及神经系均会造成损伤；而肾功能受到破坏主要是由于锡中毒引起的。

1.3、毒性有机污染物

在水体中，含有毒性的有机污染物虽然含量很小，但部分物质很难被生物所分解，也会对化学氧化和吸附造成阻力。在低剂量、长周期的情况下，常常会对人体健康造成不可逆的严重影响。近年来科学研究发现，很多合成有机物是内分泌系统的破坏者。水体的有毒有害有机物在对人体造成的各种危害中尤以遗传性疾病和癌症倍受关注。

2、自来水水质监测

水质监测是供水企业实行水质管理的重要组成部分，基本监测项目一般为水温、pH值、碱度、电导率、溶解氧、营养盐(含氮、磷物质)、生物毒性(重金属)等。

2.1、pH值

pH值反映了溶液中各种溶解性化合物达到的酸碱平衡状态。pH值会影响

其它水质指标，pH值低于7时，产生刺激性味道;pH值提高，水会产生苦味，

色度也会增加。

2.2、电导率

电导率是以数字表示溶液传导电流的能力，是水中无机污染的综合指标。一些有害物质在进入水体后将以离子形式存在，电导率的测量不需要其他药剂，波动范围小。同时电导率对一些水中突增物质也具有很好的指示效果.

2.3、氧化还原电位(ORP)

氧化还原电位不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但能帮助了解水体可能存在什么样的氧化物质或还原物质及其存在量，是水体综合性指标之一。

2.4、生物毒性(重金属)

尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、锡等并非生命活动所必须，而且较低浓度的重金属离子就会对人体和鱼类生物有毒害作用，轻则发生怪病(水俱病、骨痛病等)，重者就会死亡。

2.5、氯化物

在自然界中，氯化物的分布十分广泛，而其存在于天然水体中可能是因为盐类沉积物的溶解或被排放的工业废水污染所造成的。实践证明，如果氯离子含量过高，就会产生与盐一样的咸味。

2.6、耗氧量

耗氧量是测定水中有机物含量的间接指标，表示水受到污染程度的指标之一。耗氧量大时，说明水体受到有机物污染严重，因此消毒时氯的用量增多，残留余氯也会增多，使水的味道变差。

3、自来水水质检测常见问题

3.1、对水质质量不够重视

水源水水质的好坏是直接关系到自来水水质的优劣。但在实际供水过程中，供水单位往往只注重水量的供应，却忽略了对水源质量的检测控制，导致一些质量不佳、污染严重的水体混入到安全饮用水中。因此，供水部门必须高度重视水源质量，积极主动地站在保护水源的第一线，做到让政府和全社会关心和支持这一工作，充分认识保护水源的重要意义。

3.2、自来水管道的问题

城市自来水管网水质是指送到用户水龙头的自来水水质，自来水厂的水从出

厂到用户水龙头水质呈降低趋势，甚至超过国家标准。可见维护管网水质是保证

高标准饮用水水质的主要环节之一，也是实现我国城市供水水质与国际先进水平

接轨的重要保障。管网水质的变化一般表现为：水的颜色变黄或变红、浊度及色度增高、气味或味道变坏等水质恶化现象。这些都与管网的使用年限、材质以及施工等因素息息相关。同时，净化设施是净化工艺的“硬件”，是确保出厂水质的前提。输送水时一般都是采用金属管道，金属管壁很容易受到水的腐蚀而产生结垢，而且管道中的微生物和有机物会粘附在管道内壁，容易滋生厌氧菌，使细菌含量超标，对水质形成污染。

4、自来水水质处理措施

4.1、加强水质监测工作

国内目前在水质监测上大多采用国外的设备和技术，设备价格昂贵，且有些

设备不适合中国的环境条件，因此应加大水源监测经费的投入力度，扩大实验室规模，提高监测能力，以改变水质监测手段落后、仪器设备不足、陈旧老化的局面。同时还要不断提高队伍业务素质，增强监测与分析能力。同时，为了确保自来水水源水质的质量，供水部门应不断加大对水源安全工作的监督力度。如果发现个人、不法企业污染水源现象或发生突发性污染事故，及时收集水质和水样的图像、图片和相关数据，并在第一时间上报给环保部门或者政府机关。在供水调度和净化处理上采取应急措施，尽可能地将危害降低到最低。此外，供水部门也应掌握水源变化规律与污染的因果关系，如有的污染与大气变化、水文条件和季节变化有关，有些水库上游受到水库藻类暴发、牲畜排放物、生活污水和生活垃圾等的污染。

4.2、加强对输配水管道的管理

对于新运行的输配水管道，应在投入使用前进行彻底的冲洗消毒，抢修管线结束后在送水前也要冲洗。另外为全面掌握水质状况，在供水水源、水厂和配水管道上都设立有水质采样控制点，按照国家规定采样化验频次进行分析化验。同时，要想提高管网水质，就要在提高出厂水水质的基础上，不断提高管网质量，加强对其的维护，防止高质量的出厂水在管道内增加微生物生长、腐蚀管道和漏失等影响造成的水质污染。

4.3、建立水质监测预警系统

水质监测预警系统通常由源水水质监测系统、数据传输系统和预替系统3个子系统组成，每个子系统又是由多个部分组成，系统组成如（图1）所示：

图1水质监测预警系统图

4.4、在线水质监测

目前，全国各地的供水公司已经认识到了管网实时监测的重要性，并己经陆续投入运行了城市供水管网水质在线监测系统，为城市供水安全做了有益的尝试和探索，上海、杭州、温州、成都、天津己经建立了一定数量的管网水质在线监测点。目前，我国的管网在线水质监测只选择浊度、余氯这两项指标进行。

结束语

总之，水污染事件的频繁发生给供水安全带来了很大挑战，不仅危害了人们的身体健康，还给国家带来巨大的经济损失，为此，加强对自来水水质的检测和处理迫在眉睫。

参考文献：

[1]游光富，范颂，常豫红.泸县2007～2010年乡镇自来水水质监测结果分析[J].现代预防医学，2013，06:1170-1172+1178.

[2]汤宝钗，黄瑞康，肖树生.周宁县2003―2010年自来水水质监测结果[J].海峡预防医学杂志，2013，01:68-69.

[3]吴敏泉，林希建，朱彩明，陈艳.2005-2008年长沙市自来水水质监测情况动态分析[J].实用预防医学，2011，07:1267-1270.

[4]陈霞.通州市自来水水质监测结果分析[J].实用医技杂志，2003，06:589-590.

[5]周晓红，吴海平.海盐县乡镇自来水管网水质监测[J].浙江预防医学，1999，12:23-24.

篇9

【关键词】51单片机，水质检测，433M无线模块，传感器

本设计中对水质的检测方法主要采用通过前端电路对水质PH值、水质浑浊度和水质温度等数据进行采集，然后通过无线方式将水质采集数据远程传输到监控室中的主机进行分析。

设计思路：以单片机为主要控制器件设计的一种无线远程水质监测系统，主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包括传感器的选择，单片机的选择，无线传输方式选择，显示部分设计等;软件设计主要包括主程序设计和子程序设计，监测结果通过显示模块进行显示。

1.系统设计方案

本设计采用两组单片机系统，甲机负责各路水质传感器、水位检测等数据采集，乙机负责信号处理、输出、显示及水泵电机的驱动。甲乙两单片机之间的信号采用大功率433MGFSK制式远程无线数传模块进行通信，该数传模块与单片机之间接口可直接采用串口通信，系统框图如图1所示。

2.硬件设计

2.1微处理器

本设计采用的是STC系列中的12c5A60S2单片机。该单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051。与普通的51单片机相比，其具有以下特点：1.使用同样频率晶振情况下，其速度是普通51单片机的8～12倍。

2.内部自带有8路10位的D/A转换电路，即P1口的8路I/O口。可以通过程序定义打开此功能，设计者无需在电路中单独接入D/A转换电路。

3.具有双串口功能，即多开了一个串口。硬件上为P1口的P1.2（RXD）和P1.3（TXD）。

4.具有4个16定时器和PWM功能。其中两个定时器与传统8051兼容，16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。

5.具有EEPROM和SPI接口。

6.中断优先级有四种状态可以定义。

2.2 LCD1602液晶屏

作为本系统的显示部分，将采用设计者比较常用的LCD1602液晶屏。1602LCD是指显示的内容为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。LCD1602采用标准的16引脚接口，其接口分为液晶命令口和液晶数据操作口，其中DB0～DB7作为液晶数据操作口接单片机的P0口，由于STC系列单片机的P0口可以配置为准双向口或强上拉，因此，P0口无需接上拉电阻，可以直接驱动液晶屏。此外，RS、R/W和E口分别接单片机的P2.0、P2.1和P2.2作为液晶命令口。VEE是调整液晶屏偏置电压的输入端，在该端口接入一个10K的电位器，通过调整该电位器可以改变液晶的对比度。

2.3 TS浊度传感器。TS浊度传感器是一种主要用于洗衣机、洗碗机等产品的水污浊程度测量的传感器。通过测量水的污浊程度来判断所洗物品洁净程度， 从而确定最佳的洗涤时间。该传感器的工作原理是： 当光线穿过一定量的水时， 光线的透过量取决于该水的污浊程度， 水越污浊， 透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小， 透过的光多， 电流大， 反之透过的光少， 电流小。通过测量接收端电流的大小，就可以计算出水的污浊程度。TS 浊度传感器内部原理如图2所示（ 虚线框内为浊度传感器内部）。浊度电流信号经过电阻R1 转换为0 V～5 V 电压信号， 利用A/D 转换器进行采样处理， 单片机就可以获知当前水的污浊度。

2.4 PH值传感器。本设计中采用PH值玻璃电极传感器，主要由PH值测量电极和运算放大电路所组成，其测量核心部件为PH值测量电极。PH值测量电极主要由指示类电极和参考类电极组成。指示类电极主要有玻璃电极和金属电极两类。其中的玻璃电极应用较为广泛。PH玻璃电极是20世纪初出现的电化学式传感器，它包括：电极引线，电极帽，铅玻璃，PH敏感玻璃膜，内参比液，Ag-AgcL电极。其工作原理是：当玻璃PH电极与被测物接触时，由于水化作用，其膜与水接触形成水合交层，每当氢离子进入或离开玻璃膜时，胶层的电中性会被破坏，这样，在界面上就会形成电位，该电位的大小取决于溶液胶层中氢离子的活度。同时，参比电极与溶液接触产生一个近似恒定的电位。这样，与溶液接触的一对电极偶便存在一个电位差E，其大小与H的活度呈对应关系，通过对该电压测量计算即可得到PH值。

2.5 443M无线传输模块。无线数据传输广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统等领域中。目前的无线数据传输技术主要有2.4GHz频段和443MHz频段。而就其性能而言， 2.4 GHz频段设备信号传输距离短，传输过程衰减大，信号穿透、绕射能力弱，信号易被物体遮挡。443MHz频段设备信号强，传输距离长，穿透、绕射能力强，传输过程衰减较小。考虑到实际情况，本系统将采用443MHz无线大功率收发模块，该收发模块有232/485和TTL三种接口类型，可以根据电路要求选择相应的接口类型。设计者无需考虑模块的内部接口协议，只需将单片机的串口端引出并与单片机共地，即可将该单片机所需发送的数据变成无线信号传送出去，接收端与发送端的工作原理一致，两者可以互换。

3.软件设计

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关键词：水质监测系统；智能化环保系统；系统构建

现阶段我国的水资源污染非常严重，做好水污染治理势在必行。在水污染治理中，水质监测具有重要的作用。近年来，我国在水污染控制方面进行了深入的研究，在全国范围内建立了环境监测站，并安装了水质测试系统，实现对水环境的监测。随着我国科学技术的不断发展，人们对水质监测智能化环保系统给予了高度重视，逐渐实现了水质监测智能化和环保性。

1 水质监测智能化环保系统的结构设计

固定监测站点是水质监测智能化环保系统结构设计中最基础的功能，其主要包括电源模块、数据采集模块、存储模块、主控制模块、检测箱控制模块、远程通信模块以及远距离预警模块等模块组成，实现对固定站点的水质监测；生物远程监测主要由云台、远程通信模块、摄像头和生物网箱等组成，实现对水资源中生物状况的监测；移动站点的监测模块主要由电源模块、数据采集模块、定位模块、远程通信模块、水质监测船等组成。

在实际的水质监测过程中，首先检测箱控制模块发挥作用，实现水资源的采样，将其运输到检测箱中，开始对水质进行检测；数据采集模块负责对被监测水中的硬度、浑浊度、氨氮含量、温度、盐度、溶氧量等指标进行采集，并将相关的指标数据等传输到主控制模块中，由主控制模块对数据进行理；然后远程通信模块将水质监测的结果数据通过数据传输到监控中心，实现对水质的智能化环保监测[1]。如果水质监测的结果不符合国家的相关标准，此时远距离预警模块还会发出报警信息，使指定用户了解到水质监测的结果。远距离报警模块发出预警信息之后，环保部门就可以根据报警信息找出水质污染指标超标的位置。系统中的存储器可以存储各种水质测量指标的数值，环保部门可以对数据进行查询。生物网箱中的生物活动状况可以通过摄像头、远程通信模块传输到控制中心，控制中心对摄像头拍摄的图像进行处理，就能够显示出生物活动状况，对水质污染情况进行识别和分析。

2 水质监测智能化环保系统的实现

2.1 移动监测站点的实现

移动监测站点的电源模块采用铅酸蓄电池供电，主控制器采用处理器MsP430，其消耗的能源比较低，是一种环保型的处理器。系统的通信模块采用GSM模块TC35，GPS模块选择GBIO型号。在检测过程中，控制中心向通信模块GSM发送指定位置经纬度的消息，处理器MsP430解码船载GSM接收到的消息，得出制定的位置经纬度，并将这个数值和GPS模块得到的经纬度数值进行比较，以此为依据对水质监测船的舵机旋转角度进行控制，就可以对水质监测船进行控制，使其在制定的位置采样，并将采样数据传输到控制中心，一般情况下，采样数据每隔10分钟传输一次，实现实时监控[2]。

2.2 固定监测站点的实现

固定监测站点的主控制器采用嵌入式产品STM32103VBT6芯片，STM32103VBT6芯片是一种价格低廉、执行代码效率高、功耗低的产品，将其应用到固定监测站点中可以实现高效执行。在固定监测站点的设计中，最重要的设计部位为传感器测量电路的设计，具体又分为溶氧量传感器测量电路、盐度传感器测量电路、氨氮传感器测量电路、硬度传感器测量电路、PH传感器测量电路和浑浊度传感器测量电路等，分别实现对水质溶氧量、盐度、氨氮、硬度、以及浑浊度等指标的测量。不同类型的测量电路设计的方法虽然不一致，但是原理上大体一致。以传感器测量电路为例，在实际的设计过程中，电路的前端为信号放大电路，主要由放大器AD620组成，设计一个电位器，对放大增益值进行调整，分压电力提供基准电压，可以通过加一定值将负信号提高到正电压。电路的后端为电压跟随器电路，主要由放大器OP07组成，隔离前后级的电路。其他类型的传感器电路的设计和传感器测量电路非常相似。系统的远程通信模块采用工业级的SIEMENSMC35i，系统存储模块采用sD卡卡座管脚和主控芯片STM32F103VBT6的SPII接口相连来实现，整个系统可以实现自动采样、检测、分析、存储和实时监控等功能[3]。

2.3 生物监测站点的实现

在生物监测站点的实现中，将开放式的饲养网箱放入到监测站点水环境中，在饲养网箱的内部饲养指示鱼，摄像头采用高清摄像头ICETEK―P300，将摄像头安装在网箱上，用来采集图像，提取相关的信息。采集之后，由微处理器对图像进行处理，微处理器采用型号TMS320DM357的DSP芯片，采用决策支持算法对图像处理提取的特征量进行分析和判断，如果遇到异常情况，则发送报警信息。对鱼体的检测和识别采用色差阈值分割方法，对鱼的活动情况采用帧间差分法。生物监测站点还可以实现对水质溶氧量参数的简单识别。

3 结语

水质监测智能化环保系统的结构主要包括生物监测站点、固定监测站点和移动监测站点，实现对各地的水环境监测，为水环境治理提供重要的依据。在水质监测智能化环保系统的构建中，一定要充分利用各种先进的技术和方法，不断提升系统的智能化和环保性，才能真正发挥其作用。

参考文献

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