饮用水在线监测与预警20140530(2)

2019-03-04 15:14

2.2 网络传输技术

饮用水水质监测监系统网络一般分为三级,第一级为建设在水库、水厂等水源地的水质分析监测站,第二级为县级、市级中心管理控制平台,第三级为省级中心管理控制平台[24]。

一级站点负责将数据采集器采集到的数据传输至各中心站[25],同时可将二级中心站的有关控制命令发送至一级站点。根据站点实际通讯情况,可采用一种或几种方式,如公共交换电话网络(PSTN)、光纤以太网、移动(GPRS、CDMA)、卫星等,保证数据无丢失和损坏;

二级站点通过光纤(还有其他方式吗)将数据传输至三级省级中心管理平台,三级站点使用专网和Internet网络实现系统或网页的访问。 2.3 数据库技术

数据库对饮用水在线监测与预警系统的数据信息进行存储于管理。采用国际上成熟可靠的关系型数据库技术(Oracle、SQL Server等),建立一个数据平台,为所有系统提供统一的数据源,为后期的数据检索、数据分析、数据挖掘、智能应用提供服务。利用数据库技术实现数据的接收、转换和存储入库,并提供异构数据库接口,可接入外单位提交的水质监测原始数据,同时具备水质应用数据库向水质历史数据库的数据同步传输的功能。通过数据的抽取、数据的存储和管理、数据的展现等技术实现海量数据挖掘。 2.4 监测中心业务应用软件

监控中心饮用水在线监测与预警系统是卫生领域水质监测、管理与辅助决策的基础应用软件平台,为信息采集与传输、信息管理、决策支持与远程监控等基本功能提供软硬件环境和操作平台。在监控中心工作人员能够及时准确地掌握各水质自动监测站水质状况,提高水质监测的自动化与智能化程度,提高卫生监督安全管理的运行效率。

目前大多数饮用水在线监测与预警系统采用面向对象的分析与设计[27],系统基于J2EE的三层结构,在技术上采用符合J2EE规范的多层分布应用模式,实现人机

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界面、业务逻辑、数据存取相分离的架构方案。中间件技术、组件技术等相关技术的综合运用,使得软件的二次开发、升级和维护都更加便捷[28]。随着浏览器/服务器(B/S)三层结构的广泛应用,用户通过网络即可远程查看数据,及时掌握饮用水监测与预警的最新动态,同时业务处理逻辑从客户端的任务中分离出来,负荷均衡地分配给了应用服务器,减轻了客户端的运行压力[24,25]。 2.5 地理信息系统

地理信息系统(GIS)因其强大的图形显示和地图制作功能可准确、直观显示环境状况的实时变化情况以及环境污染的空间分布扩散规律。依托数据采集、分析等基本功能,GIS能通过利用空间分析技术、模型分析技术、数据集成技术等演绎出更加高效和专业的应用 [29-30]。组件式GIS技术、 空间数据库技术、多源空间数据无缝集成技术以及WebGIS技术的发展促进了进一步促进了GIS在环保、水利行业的专业应用。

在饮用水在线监测系统中,使用GIS技术,分类显示饮用水源地监测站的地理分布及在线情况,以及各水质监测站的实时数据、数据采集率、数据有效率、报警故障等信息[31-32],并对突发性污染事件进行动态、可视化模拟预测,为事故应急处理提供决策支持[33-35]。 2.6 预警模型技术

模型技术应用于饮用水在线监测和预警可有效应对突发性饮用水安全事故的发生,并为预警预防饮用水卫生安全问题提供科学的数据支撑。

当饮用水源地发生突发性污染事故时,采用水质预警模型,对污染事故进行模拟,得到污染物的扩散规律,计算下游取水口受事故危害影响的时间以及危害终止的时间,相关单位依据模拟结果采取相应的风险预警和事故应急措施。饮用水水源地水质要求高,受地形、气象、水文、输水系统的复杂性等多种因素的影响,水质特征具有时空异质性和不确定性,需要模拟的水质指标比较多[33,36],涉及水动力模型、水质模型等[37]。如何选择合适的指标及事宜的预警模型,并提高模型预测的精度,简化模型的运算的条件,以及计算结果与GIS集成方式与可视化展示都需要结

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合水源地实际条件做出进一步研究。

出厂水在配送过程中的安全问题越来越受到人们的重视。部分学者对供水管网余氯衰减的规律和衰减模型进行了深入研究[38-40],利用管网余氯衰减模型,可以动态显示整个管网节点余氯浓度的变化情况,并结合GIS技术以及其他的图形绘制技术进行展示,当余氯浓度低于国标时,发出报警信号,为恶化水质的处理提供科学参考,从而为加氯决策提供有力的依据[41],最终实现余氯优化控制和管网污染灾害预警,保障供水安全。此外还有学者研究了饮用水管网微生物学水质模拟,利用神经网络模型,预测水质管道中的细菌总数[42],为配水管网中的水质安全提供技术支持。

3 结语

从水源到用水龙头,是一个完整的供水系统。要始终保证向用户供应符合标准的水,建立城市供水水质安全监控的全过程、全方位、高精度和准确定位的立体监测网络和实时的安全保障的信息化技术平台,实现闭环的城市供水水质安全在线监测评估和控制体系[43]。筛选适合的饮用水水质在线监测指标[44],建立预警模型和预警机制,对在线监测数据进行有效的分析利用,严格控制水源地、水厂、配水管网各个环节的水质安全,提高卫生、市政等相关部门对自然灾害、人为事故、犯罪预防防范能力,切实保障广大人民群众的用水安全。 参考文献

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On-line Monitoring and Warning of Drinking Water

Liangyan, Wangjianping

NARI Group Corporation, 180 Shenglixi Rd., 211106;

Abstract: Drinking water is one of the basic needs of human and the safety of which is an important element affects public's health and society sustainable development. The application of on-line monitoring and warning of sanitation items of drinking water in every step such as source water intake, drinking water treatment, distribution and water storage could positively prevent water safety accident caused by natural disasters, human error accident and crime. In this paper the application of on-line monitoring and warning system from water sources to taps was summarized and the related technology was also briefly introduced. Keywords: drinking water, on-line monitoring, warning, related technology

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