卢金锁[1]2004年在《水厂源水水质监测、预测、数据传输系统研究》文中研究指明国内大部分地表水水厂，近年由于水源污染，水质恶化，富营养化严重，水厂净水系统在常规水处理工艺基础上，正在研究和开发常规强化、预处理和深度处理技术。而水源水质的变化成为决定水处理工艺及操作运行条件的重要因素。因此，在保证供水水质的前提下，建立源水水质监测、预测及数据传输系统对于实现水质变化条件下启／停非常规工艺、实时优化及调整水处理工序及工艺参数、实现水厂经济运行有重要的意义。 引滦入津的滦河水近年季节性的藻类高发，给水厂运行带来很大的危害。天津自来水集团公司所属的叁个水厂已采用了不同预处理措施以降低藻类对常规水处理工艺的影响。为保证供水水质，实时优化水处理工艺，在本次研究中建立源水水质在线监测与预测系统是研究的重要内容之一。 为建立预测藻类高发的水质模型，收集了芥园水厂水源地—预沉池上游宜兴埠泵站1997—2002年1683组的日监测水质资料(不连续)，在常年监测的指标中叶绿素的检测频率是最高，内插的数据最少，将其确定为藻类高发指示指标。藻类的动态生长变化非常复杂，线性模型过于简单，而具有非线性特征的神经网络是预测叶绿素的适宜方法。通过灰色关联度分析、相关分析、指标聚类分析、通径分析及藻类生长机理分析选择了模型不同的输入变量，据此确定了5种不同预测模型；通过对灰色关联度—神经网络预测模型多次数学试验，选择了适宜模型结构、输入延迟等神经网路模型参数，再将此参数应用于其它预测模型，并对模型进行优选，最终确定指标聚类—神经网络模型是预测滞后3d叶绿素应用模型。其拓扑结构为：6-3-3-1前馈神经网络，输入延迟为6，即要求变量是此前连续6d水质指标，输入变量：叶绿素、浊度、氨氮、水温、pH、总碱度。通过实际验证，叶绿素预测准确率在80％以上。 在天津市两个水厂的水源地(芥园和凌庄)—西河预沉池建立了源水水质在线监测系统。在调研仪表检测原理和生产现状的基础上，完成了仪表选型；在学习数据采集相关软西安建筑科技大学硕士学位论文硬件相关知识后，系统经精心设计、安装及在LabView平台上开发出了水质在线监测软件，所建成系统的运行稳定可靠。 通过GPRS组建监测数据传输网络及利用LabView平台上数据套接技术，经济可靠地建立了源水远程监测虚拟仪器。现阶段芥园水厂已经实现了源水水质实时监测、数据采集、存储及处理，减少了源水人工监测频次。论文研究成果为下阶段建立源水水质预警系统奠定了良好基础。
卢金锁[2]2006年在《地表水厂原水水质预警系统研究及应用》文中认为911事件后，供水系统的安全预警成为西方发达国家供水领域一个非常重要的研究方向。随着地表水厂原水水质污染恶化事件的不断发生，原水水质预警系统作为有效地保障供水安全的措施和系统，已受到国内外的普遍关注。目前虽对原水水质预警系统有一定的认识和实际应用，但仍局限于建立在水质在线监测基础上的高投入和理想化的原水水质预警系统上，同时鉴于理论的不足和与水厂实际结合不密切等缺点，在我国经济不发达的特定国情下，它在地表水厂推广应用还存在诸多障碍。本文通过分析原水污染及水质恶化事件的特点，提出了按照原水水质恶化事件类别通过不同方式进行水质预警的理论框架。针对研究案例——天津芥园水厂的原水藻类高发特点，创造性地将聚类分析与神经网络(ANN)结合，建立了预测原水中叶绿素的优化ANN模型；在建立了原水水质在线监测系统基础上，运用GPRS网络实现监测系统与水厂调度之间点对点的数据传输，开发了远程原水水质监测软件，并首次采用决策树技术建立了基于在线监测系统的水质预测模型；结合中试试验，提出了针对藻类高发的芥园水厂净水预案及预警决策框图，为芥园及相似水厂运行提供指导和建议。论文的主要成果和创新性主要体现在以下几方面：(1)完善了原水水质预警理论框架地表水源污染可分为持续性污染、周期性污染和偶发性污染叁大类，分别导致持续趋势性、周期间断性、偶发瞬时性水质变化，前两类可在水质预测和水质监测基础上进行原水水质预警，而后者只能在原水水质连续在线监测的基础上，进行预警；在目前我国持续性污染和周期性污染引起的原水水质恶化没有得到很好解决之前，没有足够资金支持情况下，可充分利用多年的原水水质监测资料，针对持续趋势性水质恶化和周期间断性水质恶化，建立基于传统监测的水质预警系统；在有资金来源或偶发性污染风险较大时，可在建立原水水质在线监测系统的基础上，建立原水水质预警系统。(2)建立了基于水厂传统原水监测数据的藻类高发预测模型在收集天津芥园水厂的日常规监测数据基础上，通过对数据相关分析及箱形图分析，研究了指标之间的表针关系及各月的水质指标异常线；通过对水质监测数据的逐月频率分析，研究了藻类逐月变化规律及警戒藻类高发时间；通过对原水叶绿素变化曲线的小波分析，研究了藻类变化的年变化规律及其主要的影响因素；通过ROC曲线分析，研究了常规指标与滞后数日原水中叶绿素的关系；建立了预测第3曰原水中叶绿素神经网络模型，模型输入变量为当前水质指标：叶绿素、浊度、氨氮、水温、pH值、总碱度，通过仿真验证，得到叶绿素的预测值与实测值间的相关系数达到0.88；预测的平均准确率达到85％以上。(3)建立了基于在线监测的藻类高发预测模型在芥园水厂的西河预沉池进口处建立原水水质在线监测系统，在线监测指标有：浊度、pH、溶解氧、水温、氧化还原电位、电导率、氨氮、正磷、大地照度，通过GPRS网络，开发远程原水水质监测软件实现了监测数据的在线采集以及在线监测系统与水厂调度中心之间点对点无线数据传输，优化了系统运行，建立了基于在线监测系统的预测原水中次日叶绿素的决策树模型，经仿真验证，模型的平均预测准确率可达到80％。(4)提出了芥园水厂原水藻类高发的预案及预警决策框图在调查了芥园水厂新改造工艺和水源系统后，详细分析了水厂处理高藻水的各种可能的潜在能力；结合中试试验研究，提出了藻类高发程度不同情况下，相应的水厂及水源相关部门应对预案，结合以上成果，提出芥园水厂针对藻类高发的水质预警决策框图。
韩晓刚[3]2007年在《原水水质安全保障方法研究》文中研究表明水是生命之源，是维持人类生存和社会发展的基础资料。虽然从客观来讲，地球上水资源储量相当丰富，各国也加大了对水环境保护的投入，但是从整体来讲，水环境仍呈不断恶化的趋势，许多水源已经丧失了它们原有的利用价值。同时，随着各类突发性污染以及恐怖分子袭击的发生，给水资源利用与保护带来了一系列新的问题，城市供水安全正受到越来越大的威胁。保障城市供水安全成为维护社会稳定的重要因素。论文以原水水质保障方法为研究重点，阐述了进行城市供水系统供水安全研究的必要性和紧迫性，对供水安全中的供水系统安全脆弱性评价方法、原水水质预警系统及原水水质预测方法进行了研究，并结合实际情况对这些理论的应用进行了探讨，主要内容包括：1)将安全脆弱性评价引入供水系统供水安全研究中本文参照美国环保总局及相关部门的文件，对供水系统脆弱性评价的常用方法进行了介绍，并对西安市供水系统的供水现状进行了初步调查、研究。研究发现，在正常状况下，西安市供水系统基本可以满足供水要求，但是一旦出现高负荷污染或突发性水质污染，水厂净水系统所采用的混凝、沉淀、过滤的常规水处理工艺很难保障出水水质的安全，同时西安市供水系统缺乏对系统整体供水状况、所存在的安全隐患以及水源地保护措施的研究，应急系统建设方面也不够完善。2)原水水质预警系统的研究论文对原水水质预警系统的定义、特点、组成、运行机理和国内外应用现状进行了分析研究，并将研究成果的一部分内容应用到实践中，取得了不错效果。3)混沌的基本原理及其在原水水质预测中的应用文中对目前比较常用的几种原水水质预测方法进行了介绍，并对一种新的方法——混沌法在原水水质预测中的应用进行了探讨，建立了基于Lyapunov指数的原水水质混沌预测模型，利用这种方法分别对天津市芥园水厂所监测的12项水质指标的周平均值时间序列进行了分析，对各指标的延迟时间τ、Lyapunov指数和嵌入维数m等参数进行了求解，对计算中具备混沌特性的水质指标的演变趋势进行了预测，所得预测误差在10％以内，说明混沌原理在原水水质预测方面具有较好的应用前景。
蒙丽容[4]2009年在《叁峡库区水质预警系统框架研究》文中认为目前我国水污染事故已进入密集暴发期,直接威胁到人民群众的饮用水安全。水质预警根据警兆变动来预报警情,在水质监测的基础上,对水质进行评价与预测,判断是否有警情,根据预报的警度以及对警源的分析,生成相应的影响措施,通过各种管理措施来排除警患,能够防范于未然,减少污染和警情造成的损失。建立源水水质预警系统无疑是公认的和通用的避免、降低突发性污染事件的影响,保障源水水质和供水安全的可行方法。目前,国内还缺乏对构建水质预警系统的一般性理论和方法的研究,而水质预警系统框架的构建,是水质预警系统建设的基础,框架结构的完善与否直接关系到所建立的系统的实际应用效果。本文针对此问题进行了研究,构建了一个较完整的水质预警系统框架,并将其运用到叁峡库区的实际水环境中。论文的主要研究内容如下:1)综合分析水质预警系统的研究现状,指出现阶段水质预警系统的研究重点以及水质预警系统将朝着与自动化、GIS、遥感、网络等现代技术手段相结合的方向发展,并且生物预警和在线监测技术将占据主导地位;2)対水质预警系统进行框架研究,概括总结出水质预警的原理和逻辑过程,对水质预警系统的设计和基本建设模式进行分析研究;3)对水质预测方法进行研究,将灰色系统理论建模方法引入到水污染控制领域,对灰建模技术理论和建模步骤进行研究,对非等间距序列建模方法作进一步的理论研究;4)利用所建立的水质预警系统框架,根据叁峡库区的具体情况,构建叁峡库区水质预警系统框架。
朱春耀, 黄廷林, 李文芳, 卢金锁, 韩晓刚[5]2006年在《源水水质安全保障-水质监测预警系统》文中认为良好的源水水质是供水安全的前提,为了保障原水水质安全,尽可能地降低突发性污染事件所带来的危害,需要建立水质监测预警系统。本文论述了目前国内外水质监测预警系统的研究和应用现状,详细介绍了水质监测预警系统的组成,提出了保障供水安全的叁级检测体系。
王婵[6]2009年在《珠海水源与水厂关联预警研究》文中研究指明本论文以珠海市供水系统为研究对象,包括典型水源如西江广昌泵站、平岗泵站、凤凰山水库、南屏水库和竹仙洞水库,典型水厂如拱北水厂、唐家山水厂和西区水厂,调查研究了连续叁年的水质对应变化规律,进行了关联分析以确定适合珠海市实际情况的水源预警水平、在线监测参数及系统框架。研究结果表明:(1)珠海水源水质良好,但是在每年7-9月份,水体浊度较高,最高达到180NTU;凤凰山水库藻类总藻密度最高达到9×10~7个/L,属于高藻水体;每年10月份到次年3月份是咸潮期,氯化物浓度在短时间里超过了500mg/L;氨氮浓度最高时达到0.93mg/L,COD_(Mn)浓度全年波动较大。(2)水库水体底层溶解氧在一些月份低至0.19mg/L;浊度、UV_(254)和氨氮浓度在水体不同深度呈现波动变化,藻密度在水库不同位置也波动变化。(3)TOC与COD_(Mn)的相关性系数为0.52,而UV_(254)与TOC和COD_(Mn)相关性系数分别是0.11和0.13;藻密度与TOC相关性相对性系数为0.52,而与氨氮、硝氮、亚硝酸氮相关系数均较低。(4)水源水质变化是影响水厂常规净水工艺对目标污染物去除率的主要因素。沉淀池出水、滤池出水及出厂水中pH、浊度、电导率、COD_(Mn)、UV_(254)、TOC等随时间变化规律基本与原水的变化规律相对应。反应沉淀对浊度的平均去除率为72%,对有机物(COD_(Mn)、UV_(254)、TOC)去除效果也比较显着。(5)适合珠海水源预警的指标为溶解氧、pH值、浊度、电导率、氨氮、UV_(254)、藻类;确定预警监测点为广昌泵站、平岗泵站、凤凰山水库、竹仙洞水库、南屏水库等5个地点。(6)综合水源水质季节性波动规律、典型水厂工艺的净化能力以及出厂水水质状况,提出了叁级预警水平,各单项指标的预警水平包括浊度、COD_(Mn)、UV_(254)、TOC、藻密度、氨氮、pH、氯化物和电导率等符合典型水厂的水质实际变化水平,这对于珠海建设水源预警系统并保障水质安全具有重要指导作用。
李常虹[7]2014年在《沈阳市供水管网水质在线监测点优化布置与应用效能研究》文中指出基于城市人口的增加、经济的快速发展，人们更多关注自身的健康与生存的环境，国家新颁布的饮用水标准也明确提出了关注水质问题，针对企业的生产现状、未来发展趋势及为提高水质质量、服务于大众的迫切要求，本文就此深入研究解决提高供水管网水质问题，确保水质安全。本文在研究大量国内外供水管网水质监测点优化布置理论的基础上，系统剖析了沈阳市供水系统现状，分析、总结了目前本企业供水管网系统中水质监督保障方面存在的不足，提出了建立沈阳市供水管网水质在线监测系统的总体设计，并详细阐述了建立供水管网水质在线监测系统的意义、功能、作用。重点研究沈阳市供水管网水质在线监测系统建设方案的实施，水质监测点优化布置、应用及效果检验。本文通过监测供水管网中两个水质指标即余氯和浊度的方法，建立供水管网水质模拟模型，采用叁种供水管网水质监测点优化的算法即：节点水量覆盖法；节点水龄法；有效监测范围法。寻找出最适合于本企业的节点水龄法水质在线监测点优化布置方法，来指导实际监测点优化布置。以沈阳市T区为例，在29个离线监测点内找出最适合建立水质在线监测的布点6个，与用水质模型节点水龄算法找出的7个监测布点进行比对，做到以最少的监测点数量监测到最大供水面积，进一步可对潜在的水质危害进行预警，并采取有效的防范措施，使危害降到最低，最后确定6个水质在线监测点。经过实际安装的供水管网水质在线监测点余氯与浊度仪的连续监测，确定了最终发生污染事件的确切位置，验证了基于节点水龄法的优化布置方法具有与实际很好的吻合性与指导性。从而为沈阳市供水管网水质在线监测系统建设提供了理论支持和实际操作方法。
罗智斌[8]2014年在《番禺区水质自动监测系统研究》文中研究表明番禺区是广州“南拓”重点区域，是广州重要的工业产业区和重要的工业出口基地之一。近年来番禺区经济社会的得到快速发展，尤其是亚运城、广州市新火车站、中船、广汽以及跨国产业园等重点大型项目的加入，将对本区的环境产生较大的影响。尤其是作为主要支撑的水资源，更是面临着巨大的压力。目前番禺区的水资源开发利用与水环境治理主要存在以下问题：1、水环境污染日趋严重，造成水质性缺水；2、枯水期咸潮上溯较为严重，局部地区供水安全得不到保障；3、节水措施不足，水资源浪费严重；4、水资源缺乏统一管理和合理调度；5、部分企业生产污水排放不达标，存在偷排现象，严重污染河涌水质；6、水源地的水资源与水环境监管力度仍需加强。针对上述问题，需加强番禺区水资源管理、保护、配置和调度工作，而番禺区河网众多，河涌是水资源开发与保护的重要对象，因此加强区内重要河涌的水资源管理和保护等工作是重中之重。因此，对区内河涌实施有效的水质监测，准确、及时地掌握其水质状况，分析研究其规律和特性，对番禺区水资源管理和开发具有重要的意义和价值，是强化水资源管理、保护、配置和调度的前提条件和技术保障，是番禺区经济社会和水利工作发展提出的新要求。2006年起政府相继出台了《广东省国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》（粤府[2006]46号）、《广东省“十一五”水资源综合利用规划》（粤府办[2007]98号）等相关政策文件，为响应以上文件精神，同时也为切实加强番禺区水资源管理能力建设，结合番禺区情况作出项目建议。从水资源管理角度出发，水量与水质互相作用，两者对水资源开发利用和河涌生态环境的影响是同等重要的。因此本次自动监测系统的建设力求改变以往水文测站与水质测站的分离状况，实现一点上的水文耦合水质监测。番禺区水务局将按照“统一规划，分级管理”的原则，在现有常规水文水质监测的基础上，新增满足水行政主管部门在区域水资源利用、保护和管理等所需要的水文水质自动监测站点以及相应的水质自动监测平台建设。水质自动监测系统投入运行后，水质监测数据向区相关职能部门开放，实现信息共享。本方案重点针对番禺区水质自动监测系统进行了初步的设计研究，包括水质自动监测站建设、移动监测站建设、监控中心建设、能力保障等方面进行了论证，目的是建一个完整的、实用的、先进的番禺区水质自动监测平台，对于加强番禺区河涌污染整治管理手段，为本区未来的经济发展规划提供科学的决策依据具有重要意义。
朱金亮[9]2014年在《天津市海水淡化水应用潜力研究》文中研究说明随着经济社会的快速发展,全社会对水资源的需求量日益增加,水资源成为制约社会发展的主要因素之一。为解决水资源短缺的问题,多种新型水源逐渐成为常规水源的有效补充。再生水、海水淡化水、雨水、微咸水等非常规水源的利用日益广泛。随着海水淡化技术的逐步成熟,在我国沿海地区海水淡化工程的建设越来越多。海水淡化工程的落成,使得海水淡化水成为区域水资源供应的重要组成。作为非常规水源,海水淡化水由于其生产工艺的特殊性,使得淡化水较常规水源纯净度高,水质属于高品质水源。海水淡化水的用户与常规水用户存在一定用水需求差别。海水淡化水利用需要具有相应的配套设施和独特的使用模式,在常规水源持续供水多年的地区,海水淡化水的利用设备尚存在一定欠缺。本次研究首先开展海水淡化水淡化技术及淡化水水质分析。对新加坡、澳大利亚和西班牙这些利用海水淡化水较成功的国家进行海水淡化水的利用过程与方式调研,对国外海水淡化水利用情况进行总结;同时进行国内海水淡化水生产及利用情况调研,分析海水淡化水利用途径及方式;从淡化水产能、工艺方法、水质和利用途径等方面,对天津市已经建成的海水淡化水厂进行调查,对利用过程中的问题进行分析;在供水方式、供水对象、供水范围、用户需求、供水水量、供水过程、供水安全、供水价格和供水影响等方面,开展海水淡化水与常规供水的对比分析,提出两种水源各自供水特点及适应的供水方式;对天津市海水淡化水的用户进行用水潜力分析,阐明用水户的用水需求,划分淡化水的应用区域及利用领域,测算天津市海水淡化水的利用潜力;结合天津市的用水特点,提出天津市海水淡化水的建议利用模式。
田晓露[10]2008年在《基于NetLinx的水厂SCADA系统研究》文中认为自来水行业的发展一直都是关系着国计民生的大事,近年来国家和政府都对水行业的发展加大了投资力度,从国外引进并自己投产了一系列先进的设备和先进的处理工艺,这些先进的工艺流程的上线无疑对控制系统的升级提出了更高的要求,但是由于历史和现实的种种原因,我国水行业控制系统到目前为止的总体发展水平还不高,发展也不是很均衡,特别是一些旧的监控系统在目前网络时代、计算机时代所暴露出的问题更多,濒临淘汰。所以,在吸收国外先进经验和充分了解工艺过程的基础上,研制和开发性价比较高的水处理厂计算机自动控制系统产品已是一个迫切的问题。本文根据国内外城市供水系统的运行管理情况以及在某水厂实地勘测的实践经验,本着安全可靠、简单实用的原则,本文提出的方案设计中,力求以充分发挥罗克韦尔自动化开放的现场总线网络NetLinx体系为基础,人机界面交互软件RSView32为核心,以数据库技术提供控制策略,计算机及网络技术提供实现方法,采用控制器、驱动、网络构架及工控软件产品,为某水厂提供一个多级的、开放的、模块化的、实时多任务集散型的控制系统和具备数据采集监控分析功能的SCADA系统,满足水处理自动化行业对系统控制、组态和数据采集监控分析的需求。本文主要研究内容包括:1,工艺生产数据和运行参数的前台生产检测与控制方案设计;并对特殊的复杂工艺,例如加药环节的控制方法予以改进;2,SCADA系统硬件选型、搭建、配置和软件的设计,包括水质数据、生产状态和设备故障的采集、动态追踪、信息处理及后台数据库管理;3,水厂运行监控与计划调度指挥,网络人机交互界面的系统设计,提供了远程登录及生产图像实时传输实例;综合提出水厂集成控制解决方案。以往的SCADA系统在现场监控方面的功能已经得到了很好的发展,但是对于如何构建一个集中管理,分散监控,小型集成但网络通讯能力强,既可靠安全可维护,又开放性强可扩展的SCADA系统,这无疑就要依赖于罗克韦尔自动化开放的NetLinx体系,建立一个由底向上的,无缝连接的,集管控为一身的软硬件系统。
参考文献：
[1]. 水厂源水水质监测、预测、数据传输系统研究[D]. 卢金锁. 西安建筑科技大学. 2004
[2]. 地表水厂原水水质预警系统研究及应用[D]. 卢金锁. 西安建筑科技大学. 2006
[3]. 原水水质安全保障方法研究[D]. 韩晓刚. 西安建筑科技大学. 2007
[4]. 叁峡库区水质预警系统框架研究[D]. 蒙丽容. 重庆大学. 2009
[5]. 源水水质安全保障-水质监测预警系统[C]. 朱春耀, 黄廷林, 李文芳, 卢金锁, 韩晓刚. 2006年全国城市水利学术研讨会暨工作年会资料论文集. 2006
[6]. 珠海水源与水厂关联预警研究[D]. 王婵. 清华大学. 2009
[7]. 沈阳市供水管网水质在线监测点优化布置与应用效能研究[D]. 李常虹. 哈尔滨工业大学. 2014
[8]. 番禺区水质自动监测系统研究[D]. 罗智斌. 吉林大学. 2014
[9]. 天津市海水淡化水应用潜力研究[D]. 朱金亮. 天津大学. 2014
[10]. 基于NetLinx的水厂SCADA系统研究[D]. 田晓露. 上海交通大学. 2008
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