市政供水水质在线监测平台的设计及应用

市政供水水质在线监测平台的设计及应用

尹训红 1 王娜娜 2

1. 身份证号：37152319870305**** 山东聊城 252200

2. 身份证号：37152319901004**** 山东聊城 252200

摘要：近年来，随着工业的快速发展，国家加强了环境监察的力度。而在环境监察中，水质环境在线监测的作用越来越引起了人们的重视。一方面环境在线监测能够帮助环保部门加强水质环境监察，另一方面可以使排污单位了解排污状况，加强工业生产过程中的污染物排放的控制。本文主要对市政供水水质在线监测平台的设计及应用进行研究可以有效加强对供水水质的监督和管理，保证水质安全稳定。

关键词：市政供水；水质；在线监测；应用

引言

饮用水安全保障工作直接关系到人们的生活和生产质量，对水源地、水厂、出厂水、管网水的水质全质量，对水源地、水厂、出厂水、管网水的水质全过程监控可为保证饮用水安全提供有效的技术支撑。针对供水工程加强水质检测，能有效保障饮水安全，并提高供水质量，促进供水工程实现长效良好运行。应针对当前安全饮水存在的问题，采取有效策略，对供水工程水质检测模式进行优化，实现对水质检测的有效加强。

1水质在线监测系统概述

水质在线监测系统主要的两个特征：连续性和自动监测。该套系统需要基于在线水质进行自动分析。该系统的主要组成部分是水样采集和水质分析单元、数据采集及传输单元、远程监控中心。系统的发展历史较长，现在已经出现了多种形式。主要的形式有传统站房式自动监测站、箱体式预警站、浮标站等。通过实践发现，这些形式所适用的范围是不一样的，而且有各自的优势和劣势。比如，第一种形式传统站房式自动监测站的检测精度比较高，而且其稳定性也很好。一般情况下，该系统应用于水质检测较为严格的场合。其劣势是需要一次性投入大量的资金，而且后期维护成本也较高。第二种形式是箱体式预警站，这种形式属于站房式水质自动站的范畴，其主要特征是小型化和模块化。箱体式预警站的体积比较小，在不需要站房的前提下就能够稳定运行，方便在野外安装。经实践发现，这种形式的水质在线监测系统某些指标的检测精度不高。第三种形式的水质在线监测系统是浮标站，该系统通常是在湖泊监测场合中使用。

2水质在线监测系统硬件设计

2.1 Balun 与阻抗匹配设计

Balun 电路，即巴伦电路，它是一种平衡不平衡转换器。这种电路应用于天线设计，可以连接平衡传输线与非平衡传输线，从而是平衡信号和非平衡信号之间的信号实现转换。CC1101 无线模块包括两个端口，且都有平衡结构，分别为 RF_P端口和 RF_N端口。因为尺寸的限制，所以通常可以将其设计成单极性天线。在此时，巴伦（Balun）电路就能够起到作用：使等幅、反向的平衡信号合成单端信号。当然，还有另外一种处理方案，就是可以将合成的单端信号进行调制，使调制的信号成为两路信号。这两路信号的特征是幅值相等，但相位差是 180，通过通道进行传输。通过阻抗匹配，可以激励源内部阻抗与负载阻抗相匹配，输出最大功率。

2.2 单端滤波设计

对于一个射频放大器，最重要的两项指标是线性度和效率，然而这两项指标又相互制约，二者不可兼得。在 CC1101 模块设计中，若为减少内部电源消耗，提高工作效率，则非线性失真也必将增加，导致形成较高的谐波信号。

3水质在线监测系统软件设计

3.1 CC1101 寄存器配置

CC1101 内部寄存器较多，而且其功能要求是不一样的，所以我们通过手动配置来实现。然后，可以将 MISO、MOSI、CSn、SCLK 协议读入从机。这样，当系统处于运行状态的时候，CC1101 内部寄存器发挥从机的作用，而通过单片机来充当主机。然后，完成片选、时钟信号输入、主机数据输入和数据收发等任务。主机与从机 SPI 接口工作方式是环形总线结构，借助按位传输方式传输。

3.2 GPRS远程通信设计

SIM900A应用 GPRS业务时，TCP 与监控中心服务器连接。GPRS 网络可以看作 Internet 的子网，当 SIM900A 发起 TCP 连接时，Internet 会为模块随机分配一个 IP，而此时，IP 是不固定的。所以导致 SIM900A模块只能作为客户端，而服务器为监控中心。在服务器需要发送巡检命令之时，等待 SIM900A 主动发起连接。这样，GPRS网络的应用受到的限制就较大。在 SIM900A通信程序设计中增加了“心跳”功能。在 TCP 连接后，采用 STM32F103ZE 定时器功能周期性的给监控中心服务器发送“心跳”数据包监控中心服务器收到“心跳”信号后，再给 SIM900A 发送一个响应信号，如此SIM900A不仅能够始终与监控中心服务器连接，而且数据业务优先级不会降低，保证 TCP 正常连接及 GPRS 通信服务器状态转换关系。

4市政供水水质在线监测平台应用

4.1建立合理的运行管理机制

针对水质自动监测站缺乏制度化管理方式的问题，各站点应该结合自身的实际工作情况和资金状况，努力寻找针对性的管理工作改善方法。负责人员应该针对机械设备的日常巡视以及维修保养工作制定相关的规范和工作流程，并确保规范流程的严格实施；除此之外，还应该针对监测站的日常工作职责、仪器设备的日常维护要点、数据的记录与备份进行全方面的严格制定。尤其是要加强档案管理制度的重视程度，通过实时记录的档案管理工作流程，将水质监测站仪器设备日常运行的参数和面板数据进行记录，主要包括机械设备运行参数、系统运行状况以及数据传输状况等，确保对仪器设备的长期监测。另一方面，还要将每日获得的数据进行编写，从而建立完善的数据报告制度，将每天获得的相关监测数据状况编制成册，定期编写月报、季报等，方便相关管理人员和工作人员查阅。

4.2定期对仪器和设备进行检查与维护

除了加强管理工作外，还应该加强对监测仪器设备的日常检查与维护。通过对仪器设备日常运行数据、运行状态和仪表参数进行详细记录与检查，确保监测系统整体参数的连续性与完整性。另一方面，需要配备专业的技术人员定期对相关设备进行检查与维护，按照水质监测站的不同系统划分，制定更加全面、具有针对性的检查工作流程和工作内容。日常的检查维护工作主要包括对采水设备的检查维护、定期清洗，对水质分析仪器状态检查和维护，以及对输水管道的定期清洗，确保系统整体始终处于良好运行状态。

4.3建立专业在线监测队伍

市政供水水质自动监测站的系统构成较为复杂，其中包括集成化电子技术、自动化信息技术以及工程控制系统等，因此，对操作人员和检修人员有着较高的专业技术要求。相关工作人员必须熟悉掌握系统运行的有关构成和工作原理，才能够在监测系统发生故障时及时定位故障，并采取正确的故障排查和维修方式。对于委托第三方进行监测系统建设的监测站来说，应该明确要求第三方提供足够的技术支持，确保双方的技术交流和售后保障工作。

结束语

综上所述，供水工程加强水质检测，能够有效保障饮水安全，并实现对水资源的科学利用，契合以人为本的理念，对于加强市政供水建设具有重要意义。当地相关部门应高度重视水质检测，并立足于当地实际情况，颁布出台合理的相关制度，构建专业的水质检测团队，对供水工程加强水质检测，加强饮水安全的宣传教育，对水质检测模式进行合理优化，保障饮水安全。

参考文献

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［2］严瑛. 城市二次供水设施的管理探析[J]. 工程建设与设计，2020(20)：61-62.

［3］韦丹. 水质在线监测系统在污水处理中的应用[J]. 中国资源综合利用，2020，38(5)：178-180.