第３期总第１８７期 浙江水利科技 Ｎｏ．３ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１８７ ２０１３年５月 Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｈｙｄｏｒｔｅｃｈｎｉｅｓ Ｍａｙ ２０１３ 农村饮用水在线监测与预警系统的开发与应用 吴静，郝晓伟。杨才杰 （浙江省水利科技推广与发展中心，浙江杭州３１００１２） 摘 要：为提高农村饮用水水质管理的自动化、信息化和科学化水平，切实保障农村饮用水水质安全，通过 ＧＩＳ系统模块、基础信息模块、实时预警模块、管理控制模块和实时监控模块的集成，实现水质在线监测与预警系 统的功能。在浙江省某乡镇饮用水工程进行了试点应用结果表明，在线监测与预警系统运行稳定、准确度高。 关键词：农村饮用水；在线监测与预警系统；开发；应用 中图分类号：１１Ｐ２７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８．７０１Ｘ（２０１３）０３—０００１．０３ ＰＩ 期珊 ｌｌｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｎｌｉｎｅ Ｍ伽 ｒｉ ａｎｄ Ｗａｒｎｉｎｇ Ｓｙｓｔａｎ ｆｏｒ ｌｉｌｒｒａｌ ＤＩ Ｗａｔｅｒ ＷＵ，ｌｉｎｇ，ＩｔＡＯ Ｘｉａｏ・ｗｅｉ，ＹＡＮＧ Ｃａｉｄｉｅ （Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１２，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ａｎ ｅｆｆｏｒｔ ｔｏ ｓａｆｅｇｕａｒｄ ｒｕｒａｌ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｙｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ． ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ｗａｙ，ｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆ ＧＩＳ，ｂａｓｉｃ ｉｆｎｏｒｍａｔｉｏｎ，ｌｖａｌ—ｔｉｍｅ ｗａｍｉｎｇ，ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓｕｒｖｅｉｌｌｎａｃｅ ａｌ℃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ｎａ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｎａｄ ｗａｍｉｌ１ｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｙｔ．Ａ ｐｉｌｏｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｔｏｗｎｓｈｉｐ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｒａｌ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ；ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ａｎｄ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｐｒｏｇｒａｍｍｉｇｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １问题的提出 ２００３年以来，浙江省积极开展“千万农民饮用水工 程”，农村饮用水工程建设取得了巨大的成就。但由于供水 规模小、资金有限、监测体系薄弱等问题，农村饮用水水 质存在一定的安全隐患。科学地进行农村饮用水监测管理， 充分利用农村饮用水的连续监测数据资料，为相关管理部 门与人民群众提供预测预警，是当前积极应对农村饮用水 公共卫生突发事件的一项极为重要的工作。 图１系统结构示意图 农村饮用水安全在线监测与预警系统通过远程终端控 制系统（以下简称ＲＴＵ）采集数据，采用无线传输系统传 首先通过水质监测点的水质传感器实时采集水质监测 输数据，实现对各种水质指标（ｐＨ值、浊度、余氯、电导 数据，由数据采集模块对传感器信号定时读取分析，再由 率、溶解氧等）进行统一监测，完成信息的集中分析和报 数据传输网络传输到监控中心，在监控中心接收和处理监 告，并通过Ｗｅｂ、ＧＩＳ手段形象生动地进行展示，为保证农 测数据并进行统计分析，同时提供各种查询与预警的功能。 村饮用水安全提供高科技支撑手段…１。本文以浙江省某乡 ２．１．１水质监测点 镇饮用水工程为例，介绍在线监测与预警系统的开发及应 用情况，为保障浙江省农村饮用水水质安全提供了可靠的 水质监测点由一系列水质自动分析仪和测量仪器组成， 技术手段。 设置在水厂内，监测仪器主要包括ｐＨ在线监测仪（ＰＨＧ一 ２００５）、电导率在线监测仪（ＤＤＧ一２００３）、溶解氧（ＤＯＧ一 ２系统概述 ２００１）在线监测仪、余氯在线监测仪（ＹＬＧ一２００２）、浊度 ２．１ 系统组成 在线监测仪（ｚＤＹＧ一２００４）等。 农村饮用水安全在线监测与预警系统由水质监测点、 水质监测数据与水质监测站中内置的ＲＴＵ相连，通过 ＲＴＵ的内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发 收稿日期：２０１３－０１．３１ 送到ＧＰＲＳ网络，完成数据的处理与传输。 基金项目：浙江省水利厅科技计划项目（２０１１Ｃ３３０８８）。 ２．１．２监控中心 作者简介：吴静（１９８９一），女，科员，硕士研究生，主要 水质监控中心作为整个系统的核心，是指挥决策中心， 从事水资源与水利信息化管理工作。 主要由大屏幕投影、操作台、计算机网络和通信设备等硬 ・ １ ・ 吴静，等：农村饮用水在线监测与预警系统的开发与应用 并通过水质等级的智能判断，直观地反应在实时监控模块 中，有利于随时了解水质状况。 件设备以及相关软件构成。硬件设备主要包括中心计算机 与后台监测中心配置的１台水质监测服务器。水质监测服 务器主要用于接收水质监测点的数据，并进行相应的处理 分析，对水厂水质进行监测预警。 ４系统应用 ４．１应用试点介绍 经过一系列前期调研工作，综合考虑了试点地区的地 理位置、供水规模和供水人口等基本情况，选定浙江省某 软件设备主要包括操作系统软件、数据库软件、水质 在线监测预警软件和防火墙软件。主要功能为水质数据查 询、分析评价和数据处理。 ２．１．３数据传输网络【３ Ｊ 乡镇水厂作为农村饮用水安全在线监测与预警系统的试点。 现场监控点采集的水质监测数据，通过移动ＧＰＲＳ无线 数据网络进行传输，最终传送到监控中心服务器。 ２．２系统特点 （１）可靠性。农村饮用水安全在线监测与预警系统在 无人值守情况下稳定运行，尤其是能在恶劣条件下正常工 作。同时，各类传感器可直接与智能终端站相接，减少中 间环节，提高系统的可靠性。 （２）安全性Ｌ４ｊ。农村饮用水安全在线监测与预警系统 具有脱网运行能力，在网络出现故障时不会丢失数据，保 证了数据的安全性。 （３）方便性。农村饮用水安全在线监测与预警系统将 水质在线监测和报警等子系统有机地结合起来，使用方便。 同时，配置了业界领先的ＧＩＳ地理信息系统软件，能方便 地在电子地图上查找（人工或自动）污染源的信息，进行 污染物分析。 ３系统开发 农村饮用水安全在线监测与预警系统的开发、功能的 实现主要通过ＧＩＳ系统模块、基础信息模块、实时预警模 块、管理控制模块和实时监控模块来完成。具体如下： （１）ＧＩＳ系统模块。系统以电子地图作为基础资料，采 用ＧＩＳ手段，实时显示所监控水厂覆盖区域的水质状况， 通过图层处理以及系统对水质的智能判断，直观地反馈给 用户，为用户提供了一种方便友好的信息获取途径。 （２）基础信息模块。基础信息主要指水厂信息（包括 水厂图片、水厂曲线、报表等）和管理人员信息。水厂报 表由周期性水质检测数据生成，实现基本信息数据的查询、 导出和打印等功能，还可以根据水厂的报表数据自动生成 数据曲线，用曲线反映每天的水质变化，为分析水质变化、 水质情况提供了有利的依据。 （３）实时预警模块。系统根据水质标准的一些算法， 实时监测水质情况。一旦出现异常，系统能够自动判定级 别，通过实时预警模块发布在系统平台上。另外还提供了 天气预报接口，让用户随时了解近期天气状况，为可能出 现的水质问题提供预警依据。 （４）管理控制模块。系统实现了对数据及其他相关信 息的多种查询方式。管理人员可查询实时、历史数据信息， 报警、处理信息，下载数据和报表。同时提供了流量统计、 水费计算等，为管理水厂统计工作和计算损失等提供便利。 （５）实时监控模块。系统实现了对饮用水各项安全指 标的全天候监测，根据采集到的数据自动生成报表和曲线， ・２・ 选择该乡镇作为试点的主要原因有：①该水厂的供水 人口达１．５２万，人口较多；②饮用水源缺少管理，易受到 污染，有浙江省农村饮用水的典型特征；③净化处理过程 简单，部分水厂建设标准低，设施老化，村民饮水得不到 保障。 ４．２试点应用性能论证 农村饮用水安全在线监测与预警系统是否能满足农村 对水质在线监测的要求，主要表现在：监测水质数据的准 确性、监测数据的远程监控可行性和软件平台的适用性３ 个方面。 ４．２．１监测水质数据的准确性 系统把仪表监测的水质数据与哈希水质检测设备所检 测到的数据相比较进行验证，以哈希设备监测值为校准仪 表监测数值ｌ５ Ｊ。此次采用的是哈希ｌ－ｉＱ４Ｏａ水质测定仪，有 校正指引和标准规程检查２种功能，从而大大减少了校正 错误，且简化了操作过程，校正状态指示灯和校正提醒确 保获得正确的校正结果。通过查看软件平台中的数值，以 现场监测数据为准，修正监测平台数据误差。最后，依据 ＧＢ ５７４９－－－２００６《生活饮用水卫生标准》，查看当地水厂所监 测到的水质数据是否达到要求。此次主要选取了２０１２年８ 月１２日４时与８月２５日４时的ｐＨ、电导等５个指标的监测 与实测数据值，对比分析见表１。 表１ 各指标监测数据与实测值比较表 由表１可知，现场在线仪表监测数据与哈希水质监测 设备所得各指标数据误差都小于５％，在线监测与预警系统 准确度较高。 ４．２．２监测数据的远程监控可行性 系统通过远程桌面连接，可以在接收软件上查看最新
