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水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)分析

文檔作者：梁冰，趙金冬文檔來(lái)源：吉林省水文水資源局白山分局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月03日
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2013年第7期(總第94期)
紛i夏與子釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2013年7月
環(huán)境資源
水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)分析
梁冰，趙金冬
(吉林省水文水資源局白山分局，吉林白山134300)
摘要： 隨著政府與人民對(duì)水資源重視程度的增加，對(duì)水資源監(jiān)測(cè)的投入越來(lái)越大，各種水資源監(jiān)測(cè)方法都有其局限
性，分析了各種水資源檢測(cè)在檢測(cè)過(guò)程中容易出現(xiàn)影響結(jié)果的情況。
關(guān)鍵詞： 水資源；監(jiān)測(cè)技術(shù)；SPR光纖傳感器
中圖分類號(hào)：P331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095—0802一(2013)07—0089—02
Analysis of Essential of Water Resources Monitoring Technology
L|ANG Bing．ZHA0 Jin—dong
(Baishan Branch of Jilin Hydrology and Water Resources Bureau，Baishan 1 34300，Jilin，China)
Abstract：With the increase of attention of the government and the people on the importance of water resources，investment in
water monitoring is increasing．Every kind of water resources monitoring methods has their limitations．Analyzes the situation of
outcome affected in the detection process of water resources monitoring．
Key words：water resources；monitoring technology；SPR fiber optic sensor
O 引言
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，中國(guó)的水資源越來(lái)越缺
乏，并且被污染的河流比例越來(lái)越高，事實(shí)證明，只
有科學(xué)地調(diào)配水資源、防止水資源的過(guò)度浪費(fèi)以及污
染，才能保持國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭，政府對(duì)水資源
管控的越來(lái)越重視，趨向?qū)λY源采取高密度監(jiān)測(cè)，
以保護(hù)國(guó)家水資源，但對(duì)于水資源的監(jiān)測(cè)過(guò)程非常復(fù)
雜，它需要綜合的管理方法來(lái)進(jìn)行實(shí)施，而水資源的
監(jiān)測(cè)技術(shù)手段在整個(gè)管控過(guò)程中起到的作用應(yīng)引起足
夠的重視，隨著國(guó)內(nèi)電子科技、網(wǎng)絡(luò)科技、材料、設(shè)
備等領(lǐng)域的高速發(fā)展，這些領(lǐng)域中的很多技術(shù)手段及
科研成果都已經(jīng)或?qū)⒁獞?yīng)用到水資源監(jiān)測(cè)中來(lái)，所
以，水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展對(duì)于解決國(guó)家水資
源短缺及污染問(wèn)題有著非常重要的作用。
1水位監(jiān)測(cè)技術(shù)
對(duì)水位的監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展很快，有很多電子設(shè)備應(yīng)
用到這個(gè)領(lǐng)域中，有的設(shè)備可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣
補(bǔ)償以保證采集數(shù)據(jù)的精確性；并且可以實(shí)現(xiàn)了采集
數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的接收、儲(chǔ)
收稿日期：2013—05—16
第一作者簡(jiǎn)介：梁冰，1977年生，女，吉林九臺(tái)人，2008年畢
業(yè)于吉林省長(zhǎng)春工程學(xué)院水利水電工程專業(yè)，工程師。
存大型數(shù)據(jù)庫(kù)、以及數(shù)據(jù)檢索等功能，相比傳統(tǒng)人工
觀測(cè)，提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、連續(xù)性以及完整
性，這給水文、水利、抗旱排澇、科學(xué)利用及保護(hù)地
下水資源等提供了具有準(zhǔn)確度較高的科學(xué)數(shù)據(jù)，有著
重要的實(shí)用價(jià)值。
1．1 河流斷面水位監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)
由于受河道里面的沖淤狀況、河岸邊坡陡直程度
等因素影響，人工觀測(cè)的河流水位精確度會(huì)受到一定
的影響，所以，對(duì)河流水位的監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)充分考
慮到這一點(diǎn)，而且這些設(shè)備要盡可能使用太陽(yáng)能來(lái)供
電，不受雷電的干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)大氣補(bǔ)償保證采集數(shù)
據(jù)的精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水文測(cè)報(bào)自動(dòng)化管理，解決了傳統(tǒng)河
流水位觀測(cè)中的一系列問(wèn)題；為提高水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)能
力、防災(zāi)減災(zāi)和為水資源管理、水生態(tài)保護(hù)等發(fā)揮重
要作用。
1．2地下水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)
對(duì)于地下水位的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)講，首先要有很
高的防水等級(jí)，即使浸入水中仍然不影響正常工作，
具有地理信息系統(tǒng)，用戶的界面盡可能直觀易懂，便
于操作，具有完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能、數(shù)據(jù)處理功能、
以及傳送功能；利用軟件可以將所有觀測(cè)井的各種數(shù)
據(jù)如經(jīng)度、緯度、井編號(hào)、井口標(biāo)高等及每個(gè)觀測(cè)井
的溫度、水位、氣壓等每天的變化數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)存在數(shù)
據(jù)庫(kù)中，便于查詢檢索歷史數(shù)據(jù)。觀測(cè)井的信息應(yīng)包
括：原始編號(hào)、統(tǒng)一編號(hào)、地下水的種類、地面標(biāo)
·89·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2013年第7期缸；夏與予釷2013年7月
高、所處區(qū)域、孑L口標(biāo)高、口徑經(jīng)度緯度、井蓋備注
通訊設(shè)備編號(hào)、打井日期等。
1．3灌渠水位監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)
對(duì)灌渠及引水渠等的水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)采用壓
力式水位計(jì)，通過(guò)對(duì)水壓力的測(cè)量可相對(duì)精確地得到
水位數(shù)據(jù)，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備上配置高精度氣壓計(jì)，通
過(guò)這種方法可以實(shí)現(xiàn)大氣補(bǔ)償保證所測(cè)數(shù)據(jù)的精確
性。多數(shù)灌區(qū)都在野外區(qū)域、線長(zhǎng)面廣、取電相對(duì)困
難等特點(diǎn)，所以自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)該設(shè)計(jì)的便于安裝，
而且設(shè)備可以使用普通電池，盡可能采取太陽(yáng)能供
電，對(duì)于灌渠水位數(shù)據(jù)的傳送，應(yīng)盡可能根據(jù)實(shí)際地
理狀況敷設(shè)線路，從而可以實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、
發(fā)送到監(jiān)控中心等功能，對(duì)于以上傳統(tǒng)水位觀測(cè)中的
一系列問(wèn)題，如果能夠合理地解決，這對(duì)水文應(yīng)急的
監(jiān)測(cè)能力、水資源管理等可以發(fā)揮重要的作用【1]。
1．4雨量水位監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)
對(duì)于農(nóng)業(yè)、氣象、防汛、等領(lǐng)域的雨情監(jiān)測(cè)對(duì)水
資源管理非常重要，一般情況下，雨量水位的監(jiān)測(cè)設(shè)
備采用雨量自動(dòng)采集器、精密雨量傳感器、系統(tǒng)地將
數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理、繪制降水圖表、信息查
詢、報(bào)警提示等功能統(tǒng)一匯集到一起，對(duì)于這部分設(shè)
備來(lái)講，首先應(yīng)免維護(hù)，不用人員對(duì)其看護(hù)，可以在
野外長(zhǎng)時(shí)間工作，另外，這些設(shè)備對(duì)于雨量的計(jì)量精
度要高、測(cè)量的降雨奇拿高度范圍大、計(jì)量誤差小、
人工比對(duì)準(zhǔn)確。
2水質(zhì)的監(jiān)測(cè)
水質(zhì)監(jiān)測(cè)是監(jiān)視以及測(cè)定水體中污染物的種類、
濃度及變化趨勢(shì)，以此評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況。水質(zhì)監(jiān)測(cè)的范
圍比較廣泛，如已受污染與未被污染的天然水及工業(yè)
各種排水等。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可分為兩部分內(nèi)容：一部
分是表征水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)，如色度、溫度、pH
值、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧、懸浮物、生物需氧量以
及化學(xué)需氧量等；另一部分是監(jiān)測(cè)對(duì)人體有毒的物質(zhì)，
如氰、酚、砷、鉻、鉛、、汞、鎘以及有機(jī)農(nóng)藥等。
在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面，目前比較先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法為光
纖傳感器監(jiān)測(cè)，它的工作基本原理為：被監(jiān)測(cè)的污染
物和光相相互作用，使光纖輸出信號(hào)發(fā)生變化，通過(guò)
對(duì)光纖輸出的光信號(hào)進(jìn)行分析和檢測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)傳感
器參數(shù)的監(jiān)測(cè)。按照光纖傳感器所起到的作用可分為
傳感型和傳光型兩種類型。
2．1新技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用
2．1．1光吸收散射光纖傳感器技術(shù)應(yīng)用
當(dāng)恒定光通過(guò)發(fā)射到含雜質(zhì)的渾濁水體時(shí)，污水
會(huì)選擇吸收一些光能，同時(shí)光的輻射與原來(lái)的路徑形
成各種角度，發(fā)生散射和反射，光的輻射功率沿傳播
軸線衰減，并改變了光譜的組成，通過(guò)對(duì)散射光的檢
·90·
測(cè)和分析可以對(duì)水中顆粒的分布及狀態(tài)進(jìn)行判斷，但
該技術(shù)的應(yīng)用需要注意雜散光會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定
程度的干擾，從而影響其精確度。
2．1．2 熒光猝滅光纖傳感器
熒光猝滅光纖傳感器主要利用水中能引起熒光增
強(qiáng)與猝滅效應(yīng)的物質(zhì)來(lái)分析水質(zhì)，它所應(yīng)用的敏感載
體為微熒光素或衍生物，它主要用來(lái)監(jiān)測(cè)pH值、硫
化物、含氮化合物、金屬離子等指標(biāo)的熒光傳感裝
置，它的主要工作原理是，氧對(duì)某些熒光物質(zhì)有熒光
猝滅作用，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度降低以及熒光持續(xù)時(shí)間的降
低。它把氧氣體積分?jǐn)?shù)與熒光強(qiáng)度或壽命建立起關(guān)
系，這樣可以顯著的增加抗干擾能力以及提高檢測(cè)的
精確度。
2．1．3 SPR光纖傳感器
這里的SPR指的是一種物理光學(xué)現(xiàn)象，主要利用
偏振光在光纖敏感包層產(chǎn)生的表面等離子波同與倏逝
波的諧振對(duì)檢測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，光纖維SPR裝置采用光
纖纖芯，在各根光纖里面，把纖芯裸露，外面包裹著
敏感層和金屬膜層。光在纖維里傳播是因?yàn)槿珒?nèi)反射
原理，在全內(nèi)反射時(shí)有一些光波越過(guò)了纖芯界面從而
進(jìn)入包層，它的強(qiáng)度沿徑向指數(shù)呈現(xiàn)衰弱，該部分光
為倏逝波。溶液的pH改變使得指示劑發(fā)生變化，引
起敏感層里倏逝波的強(qiáng)度受到影響，造成光纖中光強(qiáng)
的減弱。利用檢測(cè)光纖的傳輸光來(lái)判斷pH值，這種
檢測(cè)方法相對(duì)安全，操作簡(jiǎn)單團(tuán)。
2．2傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)
傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)到目前為止仍然被廣泛應(yīng)
用，主要因?yàn)槠浔容^完善的檢測(cè)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)，使得取
樣分析程序及流程被專業(yè)人員所熟悉，以下為傳統(tǒng)水
質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目，見(jiàn)表1。
表1常見(jiàn)的檢測(cè)項(xiàng)目
檢測(cè)項(xiàng)目分析方法
硫酸鹽mg幾鉻酸鋇分光光度法(HJ廠r342—2007)
總硬度mg／L EDTA滴定法(GB5750—85)
高錳酸鹽指數(shù)mg／L 酸性法(GBl 1892—89)
氟化物mg／L 離子選擇電極法(GB7484—87)
pH 玻璃電極法(GB5750—85)
pH單位
氯化物mg／L 硝酸銀滴定法(GBll896—89)
色度
鉑鈷色度單位
鉑鈷比色法(GBll903—89)
亞硝酸鹽氮mg／L 流動(dòng)注射
硝酸鹽氮mg，IJ 流動(dòng)注射
氨氮mg／L 流動(dòng)注射
濁度NTU 濁度儀法(GBl3200—91)
但傳統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)也存在著很多缺陷，如在檢
(下轉(zhuǎn)103頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2013年第7期楊斌：西門子PLC的煉油廠的火炬控制系統(tǒng)分析2013年7月
接、故障的處理等都有明顯的效果。而且其通信周期
沒(méi)有一定的穩(wěn)定性，只是為了使現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用
更加方便快捷?？梢灾С侄鄠€(gè)操作系統(tǒng)保持各個(gè)站點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)及信息的傳遞，而且其存在與PLC的十
分之一的現(xiàn)場(chǎng)分布之中和在PLC之間的信息系統(tǒng)中進(jìn)
行傳遞，使分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建更易形成；另外
就是控制令牌的傳輸也就是主站上的信息傳遞。
2．4控制編程的架構(gòu)
本文詳細(xì)地解釋了關(guān)于火炬中自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)的編
程，根據(jù)以下的詳細(xì)圖解，分析西門子STEP7此項(xiàng)操
作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)編程和具體順序，使STEP7的編程的結(jié)
構(gòu)更加明了，并且對(duì)PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的編制，
程序調(diào)用結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。
k=1 FC200 AI／A0量化處理同同一l哩惲閨怛。z點(diǎn)／D煅O量蝴化處程理 ——
lll調(diào)用坪k叫I丙FC—21回2 I累跡積量回計(jì)算哩哪洲塊 l中斷調(diào)用k：丌百涮DB60
圖2程序調(diào)用結(jié)構(gòu)圖
3結(jié)語(yǔ)
關(guān)于火炬的自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)的應(yīng)用普及都會(huì)有很大
(上接90頁(yè))
測(cè)氟離子、氯離子時(shí)的硝酸銀滴定法使用的儀器設(shè)備
相對(duì)較為簡(jiǎn)單，但受氟化物、溴化物、氰化物的干
擾；硝酸鹽氮測(cè)定時(shí)用到的流動(dòng)注射法一般也會(huì)受到
鹵族元素離子的干擾；硫酸鹽的測(cè)定時(shí)用到的鉻酸鋇
光度法采用測(cè)定沉淀的吸光度分析硫酸鹽濃度，也會(huì)
受到碳酸根的干擾，所以傳統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用
時(shí)，務(wù)必要注意這些干擾的存在以及對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影
響，在檢測(cè)前做好周密的準(zhǔn)備，得出的結(jié)果如果有與
預(yù)計(jì)值偏差較大的情況，要及時(shí)找尋原因[31。
3結(jié)語(yǔ)
水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展是建立在各種檢測(cè)技術(shù)及
原理基礎(chǔ)之上的，在應(yīng)用到水資源監(jiān)測(cè)過(guò)程里，會(huì)出
現(xiàn)很多綜合性的問(wèn)題，這需要我們具體問(wèn)題具體分
析，努力查找出影響檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)原因。
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的發(fā)展前景，特別是在順應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展前景下，環(huán)
保成為能源使用的第一要求。根據(jù)火炬獨(dú)有的系統(tǒng)，
各種新能源在火炬系統(tǒng)上得以運(yùn)用，特別是大量的環(huán)
保系統(tǒng)，隨著安全指數(shù)的上升，安全點(diǎn)火器的應(yīng)用范
圍更廣。特別是PLC這個(gè)作為基礎(chǔ)控制設(shè)備的主要手
段，集網(wǎng)絡(luò)科技系統(tǒng)和控制系統(tǒng)于一體的目前世界先
進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
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(責(zé)任編輯：劉倩倩)
≯業(yè)謄謄鼙睪糇
{》能源知識(shí)《
湊帶帶恭恭恭赤
森林碳匯
森林碳匯是指森林植物吸收大氣中的CO：并將其
固定在植被或土壤中，從而減少該氣體在大氣中的濃
度。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫(kù)，在降低大氣中
溫室氣體濃度、減緩全球氣候變暖中，具有十分重要的
獨(dú)特作用。擴(kuò)大森林覆蓋面積是未來(lái)30 a到50 a經(jīng)濟(jì)
可行、成本較低的重要減緩措施。許多國(guó)家和國(guó)際組織
都在積極利用森林碳匯應(yīng)對(duì)氣候變化。

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