車載式水質自動監(jiān)測系統(tǒng)是《江蘇省太湖流域水環(huán) 境監(jiān)控系統(tǒng)項目》中一個重要的建設內容，它采用先進 的車輛改裝技術、水質在線監(jiān)測技術、數(shù)據(jù)采集與傳輸 技術等，將自動監(jiān)測儀器設備和監(jiān)測車體完美融合，實 現(xiàn)自動采配水、自動分析、自動控制、遠程傳輸?shù)裙δ埽?形成水質快速監(jiān)測、流動監(jiān)測能力。本文以江蘇省太湖 流域車載式水質自動監(jiān)測系統(tǒng)為例，介紹車輛改裝及系 統(tǒng)集成技術及其應用。

1 系統(tǒng)組成

車載式水質自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由水質監(jiān)測車、在線監(jiān) 測系統(tǒng)和輔助設施等組成，其中在線監(jiān)測系統(tǒng)一般包括采 配水單元、在線監(jiān)測分析儀器單元、現(xiàn)場控制和數(shù)據(jù)傳輸 單元、中心監(jiān)控端；輔助設施包括供電單元、通風及空調 單元組成。

2 車輛改裝技術

2.1 車輛選型及基本參數(shù)

車輛在選型時主要考慮車輛承重、密封性、減震性、 滿載時車速，發(fā)動機功率，儀器、空調線路分開布設。主 要選用進口廂式貨車，全進口改裝，確保較好的密封、防 雨、防塵性能。

本文中水質監(jiān)測車選用奔馳615D 柴油機箱式車底 盤，整體框架為高強度、高硬度鋼材料制成，有完善的 減震系統(tǒng)，車廂體采用雙后開門、單側拉門、廂體開窗。 改裝后，車廂內高1930mm，車廂內寬1850mm，車輛 總長7200mm ；底盤最低距地高度295mm ；發(fā)動機排量 4.25L，功率110Kw，滿載最高時速可達140km/h ；凈載 荷2645kg，滿載荷最大可達5990kg。

2.2 車體改裝技術

整車分為駕駛區(qū)和實驗區(qū)兩部分，中間設置推拉窗的 隔斷。實驗區(qū)左側操作臺面選用耐腐蝕、抗氧化，且熱膨 脹系數(shù)小、不可燃實心理化板。臺板下布設水箱、供電等 輔助系統(tǒng)，實驗區(qū)右側安裝在線監(jiān)測儀器。左右重量均衡 分布，車體右側為發(fā)電機艙門，安裝進口自鎖發(fā)電機滑道 （拉出與推進狀態(tài)鎖止），配備發(fā)電機，功率不小于3kw。

3 車載自動監(jiān)測集成技術

3.1 采配水、儲水和反沖洗技術

在車箱后側安裝自吸泵，外接采水軟管（PVC 或 UPVC），采水軟管帶濾網(wǎng)等過濾裝置，采水軟管正常使 用長度為30m，同時需滿足百米取水的要求，保證可以車 輛在橋上從河道里遠距離取水的需要。

考慮到水樣分析要求，樣品經(jīng)采集后分兩路進入儀器。 一路直接進五參數(shù)分析儀，多余水樣直接排出；另一部分 進入儲水箱，經(jīng)靜置、沉淀后，供給高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷/ 總氮分析儀。儲水箱具備進水和出水兩路，分別由 閥門控制儲備用水或者是外排沖洗水。

車廂內配置1 個60L 清洗水箱，在儀器測試完實際 水樣后，可根據(jù)需要設定手動或自動沖洗程序，實現(xiàn)對 CODMn、氨氮、TP/TN 儀器取水管路和采水管路的沖洗。

3.2 在線監(jiān)測儀表選型

考慮到車體的空間、儀器尺寸大小以及投入經(jīng)費，結 合到太湖流域水質實際工作的需求，車載式水質自動站主 要配置水質五參數(shù)（pH、溶解氧、電導率、濁度、水溫）、 高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷總氮分析儀。監(jiān)測儀器采用精 密性好，運行穩(wěn)定的成熟品牌。

3.3 現(xiàn)場控制技術

現(xiàn)場控制單元由工控機，PLC 和各種繼電器、接觸 器組成，采用RS485 總線控制和組態(tài)王開發(fā)技術。控制 系統(tǒng)操作界面簡單直觀，可根據(jù)用戶需求，設定工作周期， 啟動或關閉閥門、水泵和儀表，并根據(jù)閥門、水泵反饋的 信號判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，定時采集儀器的測量數(shù)據(jù)和設備運 行狀態(tài)參數(shù)，保持與中心站實時通訊，向中心端發(fā)送數(shù)據(jù) 或接受中心端控制指令。

3.4 數(shù)據(jù)傳輸技術

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)基于CDMA 無線數(shù)據(jù)通訊與傳輸技 術，按照江蘇省環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)編碼要求，采用XML 的數(shù)據(jù)交換方式（XML 即可擴展標記語言，為Extensible Markup Language 的簡寫），實現(xiàn)監(jiān)測結果實時傳輸，無 縫接入環(huán)境監(jiān)測中心端（江蘇省太湖流域水環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 平臺），便于用戶現(xiàn)場或遠程訪問、查詢和統(tǒng)計。

3.5 中心監(jiān)控端

中心監(jiān)控端支持多種通訊接入方式，將車載式水質自 動監(jiān)測數(shù)據(jù)實時存入數(shù)據(jù)庫，同時對監(jiān)測儀器下達控制指 令。監(jiān)控端軟件采用方便客戶端瀏覽和查詢的界面，將自 動數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)有效性分析、遠程控制、有效數(shù)據(jù)入庫、 日常維護、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)報表、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)上報、 統(tǒng)計分析等功能有機的集成到一個軟件中，界面美觀，操 作方便。

4 輔助設施集成

4.1 供電單元集成

供電系統(tǒng)由外接電源口，發(fā)電機、UPS 電源箱、蓄 電池組、電源控制板等幾部分組成。按照“分組供電、分 項設計、市電優(yōu)先”的原則，共分為“ 照明供/ 用電區(qū)”“、儀 器供/ 用電區(qū)”（為固定在車內儀器、水質監(jiān)測儀器、水 箱加熱器等設備供電區(qū)）、“空調供/ 用電區(qū)”3 個供/ 用 電區(qū)域。

“儀器供/ 用電區(qū)”統(tǒng)一由市電或發(fā)電機通過UPS 供 電，市電以及發(fā)電機切換有自動控制裝置，發(fā)動機供電時， 市電同時接入，則UPS 自動打開市電接入端口，關閉發(fā) 電機電力接入端口。蓄電池組配置8 只12V、40Ah 免維 護蓄電池，在無市電或發(fā)電機未工作的情況下，后備電池 通過UPS 為系統(tǒng)設備提供電力。供電系統(tǒng)采用日本雅馬 哈發(fā)電機，輸出功率達5.5kW，可為全車設備在野外工作 時提供足夠的電量，保證全車設備的正常工作。

4.2 通風及空調系統(tǒng)集成

通風單元由帶過濾器的新鮮空氣進氣口和實驗室排 氣扇組成，“實驗區(qū)”配頂置駐車空調（車載專用）， 空調 功率不小于2.0kW。車輛正常工作時，夏天車內氣溫可控 制在22℃以下；冬季寒冷氣候條件下，啟動電加熱裝置， 車內氣溫可控制在25℃以上。

4.3 其他

其他輔助單元主要包括電子導航、GPS、外部車體照 明燈（頭燈，尾燈，旋轉警視燈，側燈），廢液收集裝置， 煙霧傳感器、輔助電加熱系統(tǒng)等，設計安裝時需考慮滿足 車輛快速導航、定位和作業(yè)要求。

5 應用情況

5.1 兼顧常規(guī)和應急，應急監(jiān)測時可快速響應

江蘇省太湖流域水系發(fā)達，河網(wǎng)交錯，水污染事件時 有發(fā)生。車載式水質自動站作為一個水質監(jiān)測系統(tǒng)，它集 在線監(jiān)測、遠程通訊傳輸與一體，具有完整性、獨立性和 流動性。平時作為水質監(jiān)測站點之一，一旦污染事件發(fā)生， 可納入環(huán)境應急監(jiān)測系統(tǒng)，作為環(huán)境應急監(jiān)測系統(tǒng)的一部 分，可快速抵達現(xiàn)場，實現(xiàn)快速監(jiān)測響應，形成流動車機 動跟進、實驗室全量分析的相互補充、相互配合模式，充 分發(fā)揮流動自動站、流動實驗室的功能。2010 年太湖藍 藻應急監(jiān)測預警工作中，該車作為主要的巡測技術手段， 5 次赴太湖出入湖河道，定點和流動監(jiān)測沿湖水質狀況， 跟蹤水體中pH、溶解氧、氮磷變化趨勢，在查找陸源污 染工作發(fā)揮重要的作用。

5.2 水質自動站質控巡查比對，提高數(shù)據(jù)精確性

車載式水質自動站搭載先進的控制系統(tǒng)和在線監(jiān)測儀 器設備，用于已建水質自動站的質控比對，通過對同一水 樣、同種儀器設備同時在現(xiàn)場的測定方式，進行質控比對， 查找系統(tǒng)誤差，分析誤差來源，對系統(tǒng)進行校準，以提高 自動站數(shù)據(jù)精確性。該車平時放在宜興陳東港水質自動站 院內，每月定期與沿湖水質自動站質控比對，一同進樣， 同步分析，通過兩套自動監(jiān)測系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，結合標準物 質標定結果，制定太湖流域不同水期校準曲線，提高自動 站的測量精度，更好地為入湖總量監(jiān)測和生態(tài)補償服務。

5.3 增強河湖巡測能力，彌補固定站點不足

水質自動站建在主要交界斷面、出入湖河流和飲用水 源地等河流湖泊上，但仍有部分河流雖然較小，不滿足建 站條件，但水質監(jiān)測斷面比較重要，這時車載式水質自動 站正好發(fā)揮作用，它彌補固定自動站在監(jiān)測上的不足，為 水源地巡測，出入湖河流總量監(jiān)測，水質綜合快速采樣、 分析，污染源綜合判斷能力提供保障。

6 結語

車載式水質自動系統(tǒng)作為一種新的嘗試，將水質自動 監(jiān)測站濃縮在車體內，實現(xiàn)水質自動采樣、連續(xù)分析、實 時傳輸，實現(xiàn)江蘇省流動水質自動監(jiān)測的零突破，為國內 車載式水質自動監(jiān)測系統(tǒng)建設和發(fā)展起到積極的探索和借 鑒作用。雖然監(jiān)測指標還不夠全面，但隨著儀器制造技術、 系統(tǒng)集成技術的進一步發(fā)展，車載式水質自動監(jiān)測系統(tǒng)將 越來越廣泛的用于水質監(jiān)測事業(yè)中，為環(huán)境污染事故和環(huán) 境監(jiān)測預警提供快速響應的現(xiàn)代化手段。

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