供水水源水质监测和预警研究

赵 彦

（遵义市供水有限责任公司，贵州遵义 563000）

目前，我国超过八成的水源地已经出现污染状况，且水质会根据外在条件变化产生变动，为此技术人员必须及时采取措施，加强供水水源区域的水质保护，确保后续供水工作满足人们所需。但由于很多区域面积广，因此人工监测不仅难度大，而且成本高。为此，需加大信息化技术运用，利用搭建水质监测预警系统的方式实现数据自动化收集。由此可见，对供水水源水质监测和预警系统进行研究具有重要现实意义。

1 供水水源监测预警存在的问题

部分供水水源区域由于在数据监测收集方面技术应用不足，因此在供水的过程中通常只能够针对小范围水源区域开展深度处理，其他部分区域仅能够基本达标，无法实现污染物管控，在水质监测中依然会出现大量氨氮等物质。此外，供水管道长久使用，也会对输水资源产生二次污染。结合数据来看，我国现阶段的661个城市中，供水总网面积巨大，其中包含59%左右的老化管网，5%左右的管网甚至已经使用超过45年。然而由于管网更新需逐一进行，会耗费较多的资源以及成本，为此若想要确保供水水质，便要在不断完善管网的同时通过信息化系统的搭建实时监测水质状况。目前，部分区域在水源监测预警系统运用背景下，水质合格率已经提升10%左右，但是由于系统搭建技术水平较差，所以使用效果尚有发展空间[1]。

2 供水水源监测与预警系统建设

2.1 系统组成

水质监测系统建设的过程中需先确认规划思路，之后使用设备监测数据，并传递至现场管控中心以及中央监控设备。系统会结合数据传回情况对水质数据加以分析并建立模型帮助技术人员预测水质动态变化趋势。与此同时利用管控体系建设，系统还会进行前期预测，并结合数据情况和对下一阶段水质情况的预测，自动化管控供水速率。设计过程主要包括水样采集、配水管控、参数分析、数据传输以及监控中心等的设计，既包括前端数据监测又包含数据传送，属于系统建设的基础模块。通信系统网络主要运用光纤以及周围的电话网线。监控中心的作用在于远程监管，并基于数据信息完成水质动态研究与处理。

2.2 监测指标选择

现阶段水质监测系统中主要针对以下参数开展分析与研究：①综合指标，包括pH值、悬浮物、浑浊度以及溶解氧等；②污染分析参数，包含化学需氧量、有机碳含量和紫外线吸收数据等；③污染物组成分析，包含金属类、非金属类、各种含氮物质以及氯化物、含磷物质等[2]；④有关细菌方面的参数指标；⑤水温条件指标，如水流速、水域深度、周围风速、今日降水数据以及光照状况等。在水质监测系统使用中，必须要对指标参数开展研究。通常来讲，在线监测系统应用主要针对总参数指标以及污染物类别分析水质，并基于当地的水质状况条件、往年数据信息分析特殊指标，从而确保后续水质监测与预警体系构建的完整性。要想全面、真实、科学展现水质状况，分析动态趋势，便要对水温、pH数值、浑浊度、溶解氧以及氨、氮、磷、总有机碳等指标进行研究，并适当增加新的指标参数分析项目。

2.3 模块结构

技术人员主要运用PLC支持抽样以及数据传送，监控中心软件系统规划包括以下内容。①控制中心模块，掌握并监控子系统运行，用于收集整合数据信息。②信息接收，通过软件优化设计收集整合数据信息。③自动化存储，将数据自动化整合并根据类别存储至数据库模块中。④动态显示系统，动态收集数据信息并远程显示在主显示器中。⑤问题预警，在检测数值信息数据存在异常状况时便会通过管控系统自动化预警。⑥水源水质管控模块，结合动态检测为供水厂工作人员提供数据信息，用以分析污染物的指标数据，之后结合供水需要处理信息并建立预测模型，制定应急处理方案，并综合生成评价数据以供参考。⑦结果输出。自动化打印数据内容生成报告信息，如预测折线图等。

软件系统设计中是以模块规划的方式为主，此种形式后期升级维护难度较小。在具体工作中，工作人员可借助软件开发以及数据库搭建的形式满足系统管控需要，并计算参数信息。整体来看，系统以Windows系统为核心进行开发，运用了大量的编程理念，以保障界面的整洁度和易操作性。

2.4 水质预警

水质预警是指对区域内水质数据加以研究，分析变化趋势并对下一阶段水质的变动状况加以预测，明确变化趋势，进而为后续水质问题以及其他综合性状况的规划提供借鉴与参考，确保出现问题时能够第一时间采取措施加以处理。在系统搭建的过程中，水质预警的功能性需求较多，不仅要满足某一时刻的预警质量，还应针对未来一段时间的数据预测状况完成提前预警，因此前瞻性超前预测是设计的关键。结合预警过程中的状态情况，预警系统分为趋势型以及突发型两种，前者是指由于长期积累所产生的水质恶化，需要长时间过程性的累积；后者则是指数值在某个时间节点突然出现变动，没有前期征兆数据和信息。针对以上两种状况，系统可结合实际开展以下3方面针对性预警：①对水质指标参数的变化开展预警；②运用分析统计技术监测水质数据状况并加以预警；③借助水质数据模型构建，对可能产生的水质状况提供预警信息。

2.5 功能设计

结合现场水质监控与分析需要，系统设计中主要包括以下功能设计。

（1）动态数据监测，支持前瞻性预警。在收集到实时数据之后，系统会将信息传递至主控制系统中，并显示在显示器上展现参数指标的变化以及不同时间阶段的动态状况。在技术发展的背景下，技术人员还在设计中加大了GIS技术的运用，以帮助工作人员掌握水源区域的断面水质，若监测数据存在异常则连接预警模块，并生成预测信息实现前瞻性预警。

（2）集中管控，动态管理。在系统规划过程中，硬件以及软件设计应满足实际需求以及系统化要求，运用传感器以及中央控制模块建设系统。其中监控设备作为系统运行的基础，需将其与中央管控、预警、信息传输模块相连接。总而言之，中央监控系统的作用在于整合管控子系统数据，在设计前期技术人员会对不同的监测点进行权限下放，之后通过远程管控监测设备以及系统的运行参数和状况，随时发送指令。与此同时，中央监控系统具备报警功能，可在不同时间节点调取过往信息形成曲线以及报表内容。为强化系统运行以及数据调取的科学性和安全性，数据的传输与调用均有相对应的备份信息，方便后续管理人员查询。在此种设计下，工作人员便可明确水质状况和污染物类别、超标信息。在动态管控背景下，系统还会基于数据为工作人员提供辅助决策方案，以此优化动态供水管理质量。

（3）全面管控，功能拓展。在收集到数据信息之后，系统会将信息数据与供水厂的管理体制相结合，并自动化实现供水管理。在运行过程中，系统所收集的数据信息可为水库水质变化规律研究提供数据借鉴，加大对微生物数量变化的掌握，通过预警的方式强化供水厂运行效果[3]。

2.6 关键点研究

（1）供水地的水源监测属于环保部门的工作范围，然而在实际工作中由于数据信息的质量较差且不充分，因此系统很难发挥全部价值。出现此状况的原因有以下几种。①水域范围较广，管理工作量多。②环保部门日常监测的主要目标与供水厂有细微差异，且监测的设计规划较为常规，难以全面彰显当地的水源水质状况，无法为供水厂相应工作开展提供参考。③由于技术运用无法满足现实要求，且通常使用常规的技术形式完成定点采样，因此经常会受到周围因素的影响导致样本状况不达标，影响数据的科学性，无法真实、科学反映水质状况。在此背景下，为确保水质数据使用需要，在系统设计中应建设在线监测数据库，为数据收集管理奠定良好的基础。

（2）为强化水质监测效果，保障供水水平，系统规划中还需要针对水质数据进行预测模型搭建。若想要强化模型搭建的使用效果，技术人员应针对供水管理模式加以研究，优化模式质量，以此生成科学的模型。

（3）供水管理模式优化之后功能性会进一步拓展，可结合定时数据监测对水质条件加以研究并预测后续变化，实现前瞻预警，为动态供水管控及供水厂后续工作管理、决策创造良好的条件。为加强供水厂管控效果，在已有管理模式的基础上，还要结合自动化供水管控系统满足供水厂在水质、水量管控方面的时效性，帮助供水厂实现数字化管理改革[4]。

3 强化供水水源水质监测预警系统运行效果的建议

①相关部门技术人员应与管理人员配合，结合当地的水源地状况制定供水应急预案，确保在出现问题可以第一时间控制污染，减少水质污染对用水的影响。②加大技术引用，强化科技水平，提升供水水源水质数据监测和预警管理的科学性。此外，在系统搭建的同时还可融入其他技术设计自动化消毒管控系统用于饮用水水质管理工作，提升饮用水质量。③增强工作人员的个人能力与道德水平。在招聘环节应强化对高技术人员的关注，以此提升团队组织水准。在饮用水等管理部门还要设置专家组，在系统自动化监测的基础上，通过专家判断水质抽样数据的方式，管控污染问题的产生，保障供水厂饮用水安全。

结合实际情况来看，应急体系的构建不仅有助于强化水源水质污染问题的处理效果，而且可保障居民用水安全，强化供水厂供水质量。由此可见，供水水源水质监测和预警的关键在于数据的精准度，因此可借助系统搭建强化自动化数据采集效果，在提升监测与预警效率的同时减少人为失误，保障数据真实性，为供水厂可持续发展奠定基础[5]。

4 结语

在社会不断发展的背景下，水源地水质经常出现问题增加了供水厂的工作难度，需及时处理才能在满足供水需求的同时实现水资源保护和优化目标。为此在后续的工作中，要求技术人员针对水温、溶解氧、pH等参数强化模块单元规划，从而满足水质数据收集、水质管控、数据监管等需求，为供水厂可持续发展奠定良好的基础。