摘要：多参数水质在线自动监测系统又名多参数水质在线分析仪器集成系统适用于：水源地监测、环保监测站，市政水处理过程，市政管网水质监督，农村自来水监控；循环冷却水、泳池水运行管理、工业水源循环利用、工厂化水产养殖等领域。文章通过计算背景值来设定警告线，使水质在线监测系统具有预警功能，预警水质事件的发生。
关键词：水质监测；在线监测仪表；背景值；警告线
引言
水质在线自动监测系统是一个以在线分析仪表和实验室研究需求为服务目标，以提供具有代表性、及时性和可靠性的样品信息为核心任务，运用自动控制技术、计算机技术并配以专业软件，组成一个从取样、预处理、分析到数据处理及存贮的完整系统，从而实现对样品的在线自动监测。自动监测系统一般包括取样系统、预处理系统、数据采集与控制系统、在线监测分析仪表、数据处理与传输系统及远程数据管理中心，这些分系统既各成体系，又相互协作，完成整个在线自动监测系统的运行。
1 异常值的剔除
随着经济的迅速发展，环境污染日趋严重，饮用水的污染尤为突出。水质检测是供水部门工作的一项重要内容，需要足够的重视度和执行力度，切实做好自来水水质管理工作。所谓知己知彼百战不殆，需要对自来水厂的水质检测的现状做一个全面的剖析，并找到检测过程中的漏洞，提出改进自来水检测过程的措施。假如我国最基本的饮用水安全问题还无法得到有效的保障话，那就无从谈发展。因此供水部门必须确立严格科学的的工作态度，按照具体的操作规程和安全制度进行执行操作，使自来水供应链减少出现水质问题的几率和程度。
取水系统的设计主要针对满足水样的代表性、可靠性和连续性来设计的，该系统的主要组成部分有：取水头、取水泵、水样输送管道和流速流量调节几个部分组成。按照取水方式的划分主要分为直取式和浮筒式两种，直取式主要针对水位变化小的环境使用，如污水厂、污染源、自来水涵管取水等，而浮筒式主要针对水位变化较大的环境使用，如地表水等。在管网在线监测系统对管网水质监测过程中，由于水质事件、仪表故障或监测系统传输中断原因导致监测数据异常，这些非正常情况下的监测数据不能作为背景值的计算依据，应首先剔除。
由表1可以清楚的看到，经过三次筛选后，浊度和余氯标准偏差没有太大变化，异常值已经基本剔除。当样品容量n<100，异常值的判断可以采用狄克松法、格鲁布斯法和t检验法。狄克松法、格鲁布斯法和t检验法的严格程度不同：狄克松法是极差型检验，不严格，保留一些异常指标可能性较大；t检验法中的标准差和平均值是在去除可疑值后计算出来的，检验灵敏度提高了，但有可能把有些正常值判为异常指标，检验偏严格；格鲁布斯法的标准差和平均值是有包括可疑值在内的全部数据计算得出的，严格度适中，检验效果较好。由于在线监测系统是对水质连续监测，可以很容易的从在线监测系统调取大量数据，所以样品容量n通常大于100。
2 背景值的计算和警告线的设定
水样预处理的设计主要是为了既要消除干扰仪表分析和影响仪表使用的因素，又不能失去水样的代表性。预处理的手段通常有自然沉降、物理过滤及渗透等。通常是根据水样的纯度来决定预处理的级别。有些分析仪器在设计时已经考虑了进样的预处理，需在系统集成时考虑与之配合使用。数据采集控制系统的主要由PLC、现场工控机、中心站计算机以及变送器、执行机构等组成，其功能主要有：（1）控制整个在线监测系统的自动运行，这部分主要由PLC写入程序后完成；（2）采集、存储并传输仪表分析的数据，这部分主要由现场工控机与数据采集传输模块协作完成。
2.1 数据呈正态分布
（1）计算出筛选后浊度和总氯值的算术平均值n和标准偏差Sn，计算变异系数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（见表2）计算背景值范围的计算
根据表2，一倍和二倍标准偏差计算的背景值区间太小，而四倍、五倍和六倍标准偏差计算的背景值区间则太大，只有三倍标准偏差计算背景值区间最为合适。所以背景值的范围为。
（2）警告线上下线设定
根据背景值范围，以平均值加减3倍标准偏差n±3Sn分别作为警告线上下线。结果如下（见表3）。
当在线仪表检测值超过警告线时，首先应排除仪表原因（即气泡或仪表故障等原因）引起检测值异常，应尽快采取措施，保证仪表测量值准确。如仪表测量值准确，则说明管网或出厂水出现异常，在水质指标还未超过《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的标准限值之前，就应引起注意，找出引起异常原因，则可以提前采取预防措施，避免水质进一步恶化导致水质超标，真正发挥在线仪表的预警作用。
2.2数据呈对数正态分布
（1）组分含量呈对数正态分布时，平均值为几何平均值，
标准差为几何标准差，首先计算lnXn的标准差，即，
然后取其反对数得到标准偏差Sn。变异系数为。
（2）背景值的计算。背景值取值范围为。
（3）警告线的设定。根据背景值设定警告线，所以警告线上线应设定为XnS2n，警告线下线应该设定為Xn/S2n。
2.3 数据呈偏态分布
数据呈偏态分布平均值为中位数Md，标准偏差为Sn，变异系数为CV=Sn/Md。背景值取值范围为一定样本概率下的百分位数区间。
2.4 数据低于检测限值
数据低于检测限值时，当检出率E？叟80%时，取检测下限的0.7倍参加背景值统计计算；当50%？燮E？燮80%时，取中位数表示平均值，当E？燮50%时，取检测下限表示平均值[1]。
辅助系统的设计主要是为了保障在线监测系统的连续稳定的运行，它需要根据现场情况的变化而作相应的调整。总体来说有以下几个方面需要注意：
（1）管路的清洗：由于管路中残留的污垢以及因此而孳生的藻类会对水样造成污染，所以需要对管路进行定时定量的清洗，清洗的方式和内容多种多样，目标都是为了保证水样的真实性和代表性。
（2）电力的保障：电力的稳定直接关系到仪表分析的准确性和连续性，因此首先尽可能选择稳定的交流电网以供接入；其次，在交流电进入自动监测系统前，需要对电流再次整流，以便应对突发性电流不稳情况的发生；最后，如果有必要的话，可以配备后备电源以供停电时在线监测系统的正常运行。
（3）预防雷击：防雷主要分为站房防雷、电源防雷和通讯防雷，当遭遇雷击时电流首先击穿防雷器以达到保护仪表及系统设备的目的。这一点在雷雨多发的地区尤其重要，当发生雷雨后工作人员要尽快检查防雷器的状态，如损毁要及时更换。
（4）调节温湿度：适合的温度和湿度对于仪表的稳定运行也很重要，这部分功能主要由空调和除湿设备来实现。
参考文献：
[1]宗栋良，常爱敏.深圳城市供水水质在线监测系统第三方运营监管实践[J].给水排水，2013，39（12）：15-16.
论文作者:王鑫宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：在线论文; 水质论文; 仪表论文; 监测系统论文; 背景论文; 偏差论文; 数据论文; 《基层建设》2017年第20期论文;