远程质控地表水自动监测数据的探索与思考

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热度0票  浏览76次 时间：2020年4月21日 15:16

孟 飞

(新乡市环境保护监测站 河南 新乡 453000)

摘 要：随着地表水自动在线监测的广泛发展和应用，大量的监测数据让环境管理部门科学地、准确地、实时地掌握河流水质的状况；同时为领导决策、环境管理和水污染防治提供科学的依据。但是由于地表水水质自动监测站（以下简称水站）地处偏远，当监测数据出现异常情况，无法及时到达现场判断是污染过程还是仪器故障，而远程质控可以及时掌握监测仪器的状态，远程研判监测数据的质量。

关键词：远程质控；地表水；自动监测；数据质量

20世纪90年代，我国引入地表水质自动监测，该监测技术经过二十多年的飞速发展得到了广泛的应用；监测站点数量逐年递增，现已形成了一张覆盖全国各水域的自动监测网。随着点位增加、项目扩展和不间断的监测，产生了大量监测数据，为环境管理部门了解水质状况、及时发现污染事故开展治理、防止污染扩大及评估污染治理效果提供了重要的科学技术支撑和保障，地表水自动监测的突出作用日益显著。此时自动监测数据的质量保证和控制显得尤为重要，之前监测工作者在此方面做了一些相应的研究，例如，赵利娜 [1] 对地表水水质自动监测运行管理和质量控制方面工作进行系统的研究，表明地表水自动监测系统可以实时、连续和稳定地监测河水水质情况；相对于传统的自动监测工作，卞青青 [2] 等提出了基于网络的自动监测仪器远程控制系统的研制和应用，可以实现远程随机采样，有效获取监测项目、仪器状态和监测数据；耿炜 [3] 将远程质控应用于水质在线监测数据监管，提高自动监测数据质量、降低运维成本，满足环境监管需求的创新手段。然而，对于环境条件相对复杂的地表水自动监测的远程质量控制却未有谈及，因此，本文将对地表水自动监测数据的远程质控方面进行深入探讨和详细分析。

1远程质控的基础

自动监测设备的正常运行获得有效数据是实现远程控制的基本条件和客观条件。主要有站房基础建设的电路、阀门、管路、通讯、避雷；检测设备的采水、预处理、分析部件、光学元件、排水；检测试剂的质量、配制、使用期限、保存；检测终端硬件、软件、传输。站房软件建设的值守人员的能力素质及其日常维护，运维和厂家技术人员的巡检、检修、保养是设备有效运行的保障。

监控人员基本素质是实现远程控制的主观条件和重要条件。监控人员必须熟悉仪器的原理、操作、维护、检修等，熟悉化学分析和仪器分析机理、自动控制、计算机应用等相关知识。还需熟悉站点位置、周边情况、气候条件、水文条件、水质情况及变化规律等。运维人员应相对稳定且持证上岗并通过不定期的考核和培训更新知识，维持相应能力和资质，才能在数据审核及分析中发现问题，对质控的必要性做出预判。

管理制度和资料存储是实现远程控制的保障条件和必要条件。建立人员持证上岗制度、岗位责任制度、巡检制度、日常运维制度、值班制度、运转情况及异常情况报告制度、报告三级审核制度等规章制度，保障管理的规范化。从仪器安装起对仪器作详细的记录,包括校准、调试、验收等,保存仪器设备说明书、设计图、操作规程等。设备运行过程中运维记录、校准记录、质控记录、比对记录、故障及维修记录等定期整理、备份资料归档，保障了监测设备有序运行、监测资料有迹可循，便于了解仪器设备，为是质控预判提供基础资料。

2 远程质控的实现

目前，地表水自动在线仪器若想实现远程质控，需要改装或加装设备，增加电脑硬件模块和软件应用设置，然后通过终端电脑连接控制远程在线监测电脑来完成，见图1。质量控制贯穿于整个水质监测过程包括采样、预处理、检测分析、数据处理等 [4] 。

图1：网络远程质控流程

采样是自动监测的前端，是质控的第一步，采样不正确其他的后续就毫无意义可言。采样是样品进入监测流程的入口，只有采样符合标准的要求，采集的样品才有效、有代表性、样品含量结果才有可能准确。远程监控采样过程，加装摄像头，对浮球、浮船情况监测，监测河流水质变化、河水流量变化，采水管位置是否符合地表水采样要求等 [4] 。对采样的监控为数据在发生突变时，提供发生变化的因素和依据，对是否排除采样因素做出预判。

采样和分析可分步完成，可加密采样频次，形成等体积混合水样，增加样品代表性，防止采样间隙过长水质发生变化过程不能被捕捉，瞬时水样代表整时段样品水平。

监测分析过程对水样品质有一定的规定和要求，由于流动地表水的水质状态复杂，监测时需要静止沉淀预处理程序，除去泥沙等悬浊物防止对分析干扰，沉沙池静置，不同水质悬浮物颗粒直径不一样，静置时长不同，在沉沙池加装摄像头监控水质沉淀状况和沉沙池取水位置，确保样品不带入干扰因素进入分析过程。

仪器分析过程中，通过软件控制定时或临时进行校准，保证仪器在一定时段内状态稳定统一，保证数据的可比性。增加管路和部件实现软件控制质控样品的检测。增加样品储备装置预留样品，保证实现样品平行测定、自动在线或实验室比对留样复测，待数据无异常审核结束时，软件控制样品排放、清洗储备装置，实现分析过程质控要求。实现随时采样、预处理、分析完成管理部门临时要求

分析数据上传在线控制电脑，改进数据梳理软件，完成数据均值、偏差、相对偏差、相对标准偏差等计算；实现历史数据调度、计算；实现在线、离线操作痕迹调度保证质控过程和结果查阅。

3 远程质控的优势

通过远程质控技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以远程监视水站系统运行状况，并可以控制现场设备的运行，实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，及时掌握仪器状态及各种参数，保证了自动监测数据真实可靠，为远程故障诊断技术提供了基础。

4 远程质控的问题

4.1仪器本身不具备远程质控能力，需要加装外部质控系统，在加标回收过程中对加入标样量的精确度还不能完全达到。

4.2目前市面上流行的仪器大部分是双管路，一个进水样，一个进标样，通过切换进样阀体实现。如果远程需要同时对零点和量程进行测试，无法实现自动化，需要技术人员现场对空白样品和标准样品人工更换，4.3同时进行标样核查过程中，由于切换阀交替使用，容易产生样品交叉感染，造成核查数据的准确性。

5结论

通过互联网对水站自动监测仪器进行远程质量控制，可以实时监控监测仪器的现场状态，并对监测仪器进行远程校零、校跨和加标回收等质量控制措施，实现远程研判监测数据的准确性和可靠性。尤其2018年生态环境保护部对全国2000多个地表水自动监测站的建设，必将带动环保仪器生产行业的技术革新，而实现远程质控地表水自动监测仪器的模式，必定为监测数据的质量提供有力的保障，也为环保管理部门科学管理提供了创新的监管手段。■

参考文献

[1] 赵利娜；水质自动监测系统的运行管理与质量控制 [J]；水利信息化；2015年4期

[2] 卞青青，许勇，蒋梁中；基于网络的环境监测仪器远程反控系统[J]；微计算机信息；2009年10期

[3] 耿伟；应用远程质控技术加强水质在线监测数据管理[C]；中国环境科学学会学术年会论文集；2015年第一卷

[4] 张布伟，任东华，张晓勇，等。水质自动监控系统质量管理研究[J]. 中国资源综合利用，2011, 29（12）：33-34.

[5] 环境保护部. 地表水自动监测技术规范(试行) (HJ 915-2017).