水質監測站作為水環境管理的重要基礎設施,其工作內容貫穿于水質監測的全流程,通過多環節協同作業為水環境治理提供科學依據。從功能實現角度看,水質監測站的工作涵蓋監測體系構建、數據采集分析、設備運維管理以及應用服務輸出等多個維度,每個維度又包含若干具體工作內容,共同構成完整的水質監測工作體系。
在監測項目實施方面,水質監測站需對水體中多種參數進行系統性監測。常規監測項目包括電導率、pH、溶解氧、濁度和溫度這五項基礎指標。電導率的監測通過特定原理實現,將兩塊平行極板放入被測溶液并施加電勢,根據測量極板間電流,依據歐姆定律得出電導率值,以此反映水體中電解質的含量情況。pH 值監測則是利用氫離子玻璃電極與參比電極組成原電池,在玻璃膜與被測溶液的氫離子交換過程中,通過測量電極電位差來確定溶液中氫離子濃度,從而得到 pH 值,該指標對判斷水體酸堿性質具有關鍵作用。
溶解氧監測基于熒光法原理,發光二極管發出的藍光照射熒光帽內的熒光物質,使其激發紅光,通過檢測紅光與藍光的相位差并與內部標定值比對,計算出氧分子濃度,再經溫度自動補償得到終結果,這對于評估水體自凈能力和水生生物生存環境至關重要。濁度監測采用散射光法,當光束射入水樣時,水樣中濁度物質使光產生散射,通過測量與入射光垂直方向的散射光強度并與內部標定值比對,計算出濁度值,該參數可直觀反映水體的渾濁程度。
除常規五參外,水質監測站還會根據實際需求監測 COD、氨氮、ORP、葉綠素、藍綠藻等其他參數。COD 監測利用許多溶解于水中的有機物對 254nm 波長紫外光具有吸收作用的特性,通過測量有機物對該波長紫外光的吸收度,準確測定水中溶解有機污染物的總量。氨氮監測采用離子選擇性電極法,測量電極與參比電極組成原電池,當電極與含待測離子的溶液接觸時,在敏感膜和溶液相界面產生與該離子活度相關的膜電勢,其電位與待測離子含量關系符合能斯特公式,從而實現氨氮含量的測定。
為確保設備正常運行,監測站需建立完善的運維體系。一方面,要定期對傳感器進行校準,多采用兩點校準法,以保證數據的準確性;另一方面,要及時處理設備可能出現的故障,如水體中的淤泥和雜物可能對探頭造成損害,這就需要定期進行清理維護。此外,遙測終端機作為數據傳輸的關鍵設備,需具備多種接口和功能,如 2 路 4 - 20mA 輸入接口、3 路 RS485 接口、內置 4G 通信模塊等,確保數據能夠實時、穩定地上傳至云平臺。
數據采集與傳輸是水質監測站的重要工作環節。監測站通過前端傳感器實時采集水質數據,然后由遙測終端機進行數據收集與傳輸。數據傳輸方式包括有線和無線兩種,無線傳輸多借助 4G 通信模塊實現,確保數據能夠及時發送到服務器。在數據傳輸過程中,要保證數據的完整性和準確性,避免出現數據丟失或錯誤的情況。同時,為了滿足不同場景的需求,監測站還可以選配工業相機或其他攝像頭,對監測現場進行圖像或視頻采集,為水質監測提供更直觀的參考。
云平臺系統能夠展示各個站點的水位、流速、流量、水質等信息,實現站點管理、實時數據查看、歷史數據查詢、報表生成、曲線繪制、歷史圖形展示、站點圖片抓拍、視頻查看、數據導出、EXCEL 報表生成、GIS 地理信息數據展示、單站多數據對比以及多站數據對比等功能。
在河流監測方面,無論是城市河流還是鄉鎮河流,都可以通過水質監測站進行實時監測,為河流污染治理提供數據支持。在河長制、湖長制網格水質監測中,水質監測站通過低成本網格化布點與高頻監測,實現對河流、池塘、水庫、湖泊等多種場景水質的實時監測,加強了水質污染和異常事故的預防以及污染排放的監管能力。
水質監測站還應用于濕地、公園、排水管網、水庫、湖泊、灌溉以及飲用水等水質監測場景。通過在這些場景中建立水質監測站,能夠及時了解水質狀況,為水生態保護、水資源合理利用以及飲用水安全保障提供科學依據。例如,在飲用水水源地建立水質監測站,可以實時監測飲用水的水質指標,確保居民飲用水安全;在濕地和公園建立水質監測站,可以分析區域內水質動態趨勢,有效加強區域管理,為污染動態研究、湖泊富營養化預測以及水污染治理提供科學依據。
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