摘要：二次供水与千家万户息息相关。本文详细分析了二次供水的两种危害类型以及发生原因，并设计了基于传感器集成和物联网技术的相关监测方案，同时满足预防两种危害类型的出现。该方案可满足当前绝大部分城市二次供水的使用需求。
关键词：二次供水；在线监测
1城市二次供水
二次供水，是指单位或个人将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压，通过管道再供用户或自用的形式。国内绝大部分市政供水水压只能输送到3～4楼，5楼以上的小区需要二次加压，因而，二次供水设施主要为弥补市政供水管线压力不足，保证居住、生活在高层人群用水而设立的。可见，二次供水是高层供水的唯一选择方式。
供水安全性包含两方面的含义：一是指供水的水质在使用中不应当给人体带来短期的或长期的健康危害，即供水在自然属性上的安全性；二是指供水系统对遭受突发性事故威胁（包括自然灾害、突发性水质污染事故、人为蓄意破坏等）具有良好的预防、保护、应急和恢复功能，即供水在社会意义上的安全性[1]。
由此可见，各地政府对二次供水的安全性都极其重视。
2 水质在线监测系统的必要性
调研发现二次供水水质恶化的主要原因有：
1）无证供水。部分供水单位在未取得有效许可的情况下即已供水，绕开了办证环节，导致卫生、住建等部门对其二次供水情况监管困难。
2）供水设施陈旧锈蚀。由于建筑年代久、材料老化、材质标准较低、金属锈蚀破损严重，甚至存在缺盖、渗漏等情况，导致水体被尘土、降雨、寄生虫等污染，造成菌落总数、总大肠菌群超标。
3）管理不善。部分二次供水单位没有物业公司，无专职人员管理二次供水；部分供水管理人员为下岗再就业人员，流动性大，管理困难，且未经主管部门培训指导，缺乏供水管理专业知识。
4）供水管理资金短缺。除办证、水质检测、管理人员体检培训、设施清洗消毒、二次消毒等日常工作外，陈旧老化设施的维护与升级改造需要一大笔资金，部分物业公司无法或不愿解决这项资金问题[2]。
而水质的社会属性恶化（突发性污染事件），具有诸多不确定性。纵观近年来所发生的突发性二次供水污染事件，主要有：1）蓄水池或水箱设计不合理，管理不到位，导致生活污水、粪水及垃圾水通过管道倒流至蓄水池或水箱中；2）蓄水池及管网因施工或年久失修出现渗漏点、裂痕等，污染物可直接污染二次供水管网及贮水设施；3）人为失误或人为投毒引起的二次供水水质突发性恶化事件。
目前我国针对二次供水设施的监测与管理，尚处于刚刚起步阶段。大多数二次供水水质评价及水安全检测都是委托第三方进行，不仅检测周期长、费用昂贵，而且不同的第三方检测机构检测项目，评价体系均不同，同时，对于应对突发性二次供水水污染事件，这种离线抽检方式显然不能满足需求。因此，研究突发性二次供水水污染在线监测技术及设备具有重大社会意义[3]。
3 在线监测系统总体设计方案
城市二次供水在线监测系统采用三层网络通行架构，每层工作的设备分别为水质监测设备、基站（人体接近探测器）和上位机，如图3-1所示。第一层的水质监测设备安装在二次供水蓄水池上，每个水质监测设备安装了2.4G无线模块，通过2.4G无线通信与基站通信。第二层的基站具有两个功能，一是其本身是一个人体接近探测器，用于实时监测是否有人进入了监控区；二是负责实现上位机和水质监测设备间的数据交换。第三层的上位机用于管理人员查看监控区域内所有水池的水质状态、管理设备、统计历史数据、短信报警、提供web服务等。上位机服务器通过移动通信网络（3G/4G/GPRS）与基站交换数据。
图3-1 系统总体通信架构图
系统在每个监控区域设有1个基站，该基站通过2.4G近距离无线通信方式采集所在区域内各水质检测设备的信息，包括常规及紧急情况下的水质参数值和设备自身的工作状态（电量、校准情况），并将这些信息通过移动通信网络提供给服务器。服务器根据相应的水质参数阈值和相应的算法，对水质安全进行评估，并将水质信息实时显示在大屏幕上，当证实紧急事件发生时，向相关负责人发生短信或自动拨号进行报警。
系统共有两种工作模式，一种为常规水质的在线监测，另一种为人体接近后的工作模式，模式一为水质的常规监测，实时采集水体的浊度、余氯和pH值，并将这些信息实时传输到监控中心；模式二为触发模式，当监测到有人进入监控区时，自动开启针对水体有毒有害物质监测的设备，采集水中VOCs、TDS、重金属、氰化物的值，并将这些值实时传输到监控中心，在此期间，常规水质监测仍然进行。
4 总结
当前大多数二次供水管理办法和应急预案都属于事后处理，不具备事件的预防，容易缺乏技术手段和管理漏洞出现用水安全事故，因而二次供水水质在线监测系统是有存在的必要性的。本文分析了二次供水的两种危害类型，并设计了相关监测方案，以常规监测中的浊度、余氯、pH值为监测对象，有毒有害物质监测以VOCs、TDS、重金属、氰化物为监测对象，可同时满足预防两种危害类型的出现。该设计方案可满足当前绝大部分城市二次供水的使用需求，可为进一步开发研制更精细化的城市二次供水监测设备与系统提供借鉴。
参考文献：
[1]王强，赵月朝，屈卫东，陈晓东，何祖安，陶毅，吴传业，鄂学礼，张岚，张淑珍，李秋虹，曹兆进.1996—2006年我国饮用水污染突发公共卫生事件分析[J].环境与健康杂志，2010，27（04）：328-331.
[2]毛洁，王懿霖，张怡琼，应亮.2009—2010年上海市生活饮用水突发污染事件分析[J].环境与健康杂志，2011，28（03）：245-247.
[3]李景波，董增川，王海潮，李少华，陈康宁.城市供水风险分析与风险管理研究[J].河海大学学报（自然科学版），2008（01）：35-39.
论文作者:周玲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：水质论文; 在线论文; 突发性论文; 基站论文; 设备论文; 两种论文; 事件论文; 《基层建设》2018年第36期论文;