水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理與質(zhì)量控制

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理與質(zhì)量控制趙利娜【摘要】Thearticlemainlyintroducestheconstructionsituationofwaterqualityautomaticmonitoringsystem,analyzesqualityassurancesystemandtheimplementaryqualityassurancemeasureintheoperationandmanagementprogress,discussesoperationmanagementandqualitycontrolofonlinewaterqualitymonitoringsystemandprovideseffectivetechnicalsupportforwaterqualitymanagementinShanghai.Throughthemanagementandcontrolbeforeandafter,itfoundthatthemonitoringsystemcanguaranteemonitoringwaterqualityofSuzhouRiver,continuouslyandsteadily.%介紹上海市蘇州河干流水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)情況，分析在運行管理過程中，制定的各項質(zhì)保制度及實施的質(zhì)量控制措施，對水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理和質(zhì)量控制進(jìn)行探討，為上海水體質(zhì)量管理工作提供有效的技術(shù)支撐。通過管理和控制前后的比對發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測系統(tǒng)可以保證實時動態(tài)、連續(xù)穩(wěn)定地監(jiān)測蘇州河水質(zhì)。【期刊名稱】《水利信息化》【年(卷)，期】2015(000)004【總頁數(shù)】4頁(P57-60)【關(guān)鍵詞】水質(zhì);自動監(jiān)測系統(tǒng);運行管理;質(zhì)量控制體系【作者】趙利娜【作者單位】上海市水文總站，上海200232【正文語種】中文【中圖分類】X832上海市蘇州河干流水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是上海市水務(wù)局〃數(shù)字水務(wù)”工程的一部分，由上海市水文總站托管。此工程對上海城區(qū)主要河流——蘇州河干流的水質(zhì)進(jìn)行實時、動態(tài)24h監(jiān)測，實現(xiàn)對水質(zhì)變化的實時動態(tài)監(jiān)控。水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一套以自動分析儀器為核心的綜合監(jiān)測傳輸體系。水質(zhì)監(jiān)測站無人值守，監(jiān)測儀器24h連續(xù)工作，因此對監(jiān)測儀器的結(jié)構(gòu)、性能、靈敏度及傳輸信號的穩(wěn)定性都有相當(dāng)高的要求，為此上海市水務(wù)管理部門從基礎(chǔ)建設(shè)、人員素質(zhì)、運行管理等方面建立了完整規(guī)范的質(zhì)量保證體系，制定了切實可行的質(zhì)量控制措施，以保證自動監(jiān)測系統(tǒng)能長期穩(wěn)定的連續(xù)運行，獲取準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。1.1站網(wǎng)建設(shè)站網(wǎng)建設(shè)的質(zhì)量是系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，站網(wǎng)建設(shè)階段要做好以下幾方面的工作：1） 站點選擇。自動監(jiān)測站點的選擇直接關(guān)系到所監(jiān)測的水樣在時間和空間上是否具有代表性，是否能夠真實反映監(jiān)測水體的質(zhì)量狀況。確定點位時要綜合考慮監(jiān)測斷面的特征，包括水流的穩(wěn)定性、水深、河道或堤岸的抗沖刷能力，以及是否存在紊流等。蘇州河干流水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)自上游到下游市區(qū)包括趙屯、黃渡、北新涇、夢清園、溫州路5個測站。趙屯站位于江蘇省與上海市的交界處，此站水質(zhì)代表了上游來水水質(zhì)；黃渡站位于嘉定區(qū)，此站代表了蘇州河在郊區(qū)的水質(zhì)；北新涇站代表蘇州I河進(jìn)入市區(qū)前的水質(zhì)；夢清園站代表了主要景觀區(qū)的水質(zhì)；溫州路站位于蘇州河與黃浦江的交匯處，此處代表了蘇州河進(jìn)入黃浦江的水質(zhì)。2） 儀器選型選購。自動監(jiān)測儀器是水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的核心，在采購儀器時，需要考慮儀器的監(jiān)測方法、量程及售后服務(wù)情況等因素。為保證監(jiān)測儀器量值溯源和與常規(guī)監(jiān)測結(jié)果的可比性，應(yīng)優(yōu)選考慮采用我國國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國際等效分析等方法的儀器?，F(xiàn)在國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測站使用的儀器大部分是引進(jìn)的國外產(chǎn)品，針對這種現(xiàn)象要注意以下幾方面：儀器的性能方面。按儀器的量程來說，在選購儀器時，要先了解待測水質(zhì)參數(shù)的大概范圍，然后對比所要采購的儀器量程，一般情況下所測項目的濃度值應(yīng)處在儀器量程的20%~80%。根據(jù)上海市蘇州河的歷史資料，蘇州河水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)配備的儀器量程如表1所示。儀器使用維護(hù)的培訓(xùn)方面。國外產(chǎn)品的說明書一般是英文版的，針對這一情況，首先要在系統(tǒng)建設(shè)的過程中，向儀器供應(yīng)商索要翻譯準(zhǔn)確的說明書；還要在系統(tǒng)驗收之前做好儀器使用、維護(hù)的培訓(xùn)工作。1.2人員素質(zhì)要求工作人員的素質(zhì)是系統(tǒng)正常運行的前提。每個水質(zhì)自動在線監(jiān)測系統(tǒng)在建設(shè)初期，必須明確由1~2名專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)。專業(yè)技術(shù)人員需具有扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的實際操作經(jīng)驗，為了更好地維護(hù)和管理監(jiān)測系統(tǒng)，需詳細(xì)地了解工程情況。專業(yè)技術(shù)人員在系統(tǒng)正式運行前要參加由相關(guān)單位與儀器供應(yīng)商組織的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，并通過考核持證上崗。上崗后，專業(yè)技術(shù)人員要明確分工，具體工作要責(zé)任到人。1.3管理制度制定完善的管理制度是水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的保證。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個互相聯(lián)系的整體，系統(tǒng)的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將影響整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。因此必須建立一個完善的管理機(jī)制，保證系統(tǒng)的正常運行。上海市水文總站在管理水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)過程中建立的制度有工作人員持證上崗、測站巡檢、儀器維護(hù)、試劑管理、數(shù)據(jù)管理與審核、水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)月度和季度報告、異常數(shù)據(jù)的處理等制度及突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案。在日常的運行管理中，還要根據(jù)運行的實際情況，逐步完善各項規(guī)章制度，使水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理走向規(guī)范化、制度化。2.1測站系統(tǒng)維護(hù)1） 定期清洗。為防止取水管路出現(xiàn)泥沙堵塞，藻類吸附滋生堵塞，管路老化破裂等現(xiàn)象，取水口、管路要定期拆卸清洗，每季度至少清洗1次管路。泥沙量大、藻類繁殖嚴(yán)重的地區(qū)要加大清洗力度，縮短清洗周期。定期的清洗維護(hù)可使系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，同時也可以延長儀器的使用壽命。2） 不定期清洗。一般情況下，監(jiān)測系統(tǒng)本身具備自動清洗的功能，但如果水中含有大量懸浮物質(zhì)，時間久了，采水和配水單元管路、反應(yīng)池、傳感器、電極和蠕動泵管等處會出現(xiàn)沉積物，會導(dǎo)致傳感器特性產(chǎn)生變化，或影響樣品、試液注入到反應(yīng)池中的體積，使監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生偏差，一旦偏差超出可接受的范圍，必須對管路、傳感器及蠕動泵管等進(jìn)行清洗或更換。3） 定期維護(hù)。系統(tǒng)維護(hù)分為管理站技術(shù)人員的日常技術(shù)維護(hù)和儀器供應(yīng)商的現(xiàn)場維護(hù)，主要包括：每天定時遠(yuǎn)程檢查和每周定期巡視，技術(shù)人員每天上午和下午共2次通過中心站軟件遠(yuǎn)程下載水質(zhì)監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對站點進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和巡視;每周至少應(yīng)巡視水質(zhì)監(jiān)測站1次，每次維護(hù)工作必須記錄備查。2.2試劑管理1） 試劑的質(zhì)量保證。儀器所需試劑與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)也是影響監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要因素。試劑與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不合格，直接影響到監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度。系統(tǒng)所用試劑一般為優(yōu)級純和分析純試劑。2） 試劑的有效性檢查。試劑的質(zhì)量受多種因素的影響，比如試劑的濃度、穩(wěn)定性、貯存期，容器的密閉性，環(huán)境狀況等。因此自動分析儀所需的試劑需要定期檢查，如發(fā)現(xiàn)有沉淀、變色等變質(zhì)現(xiàn)象，應(yīng)及時重配、更換。不同試劑的穩(wěn)定性差別較大，對于穩(wěn)定性較差或濃度較低的試劑應(yīng)分次少量配制，特殊的試劑還應(yīng)采取特殊的貯存方法，如氧化或還原性試劑可采用棕色瓶貯存以避免陽光直射。在環(huán)境溫度較高的季節(jié)，試劑的分解速度會加快，應(yīng)相應(yīng)地縮短試劑的更換周期。2.3儀器管理1） 定期校準(zhǔn)。儀器運行期間必須根據(jù)水質(zhì)情況，確定在線分析儀器的定期校準(zhǔn)時間，校準(zhǔn)周期一般為1個月，并積極配合具有相應(yīng)資質(zhì)的監(jiān)測機(jī)構(gòu)的監(jiān)督校驗。如果儀器長時間停機(jī)后重新啟動，更換電極、泵管等，或更換不同批號的試劑，必須重新校準(zhǔn)儀器。2） 質(zhì)量控制樣品檢查。每周進(jìn)行1次質(zhì)量控制樣品的測定，用于檢查儀器的漂移情況，如果相對誤差超過20%，應(yīng)重新校準(zhǔn)儀器。質(zhì)量控制樣品的濃度值應(yīng)在儀器量程的中間值附近。3） 實驗室驗證對比。每月進(jìn)行1~2次水樣實驗室比對，用于檢查自動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度情況。水樣的采集應(yīng)在自動監(jiān)測儀器的取水口處，保證所取樣品與儀器所測樣品相同，在采樣的同時記錄自動監(jiān)測儀器的測定值。4） 易損件更換。儀器的泵管和電極等部件使用壽命較短，它們的工作狀態(tài)直接關(guān)系到進(jìn)樣的準(zhǔn)確性和精密性，日常維護(hù)時要注意定期檢查、清洗或更換。2.4數(shù)據(jù)管理監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理和審核是整個質(zhì)量保證體系中最后、最有效的質(zhì)量控制手段。在進(jìn)行數(shù)據(jù)審核時，應(yīng)按照實驗室常規(guī)數(shù)據(jù)處理的要求進(jìn)行檢驗和處理。對發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，應(yīng)從操作人員人為因素、試劑的質(zhì)量及整個系統(tǒng)各個單元運行狀況等環(huán)節(jié)逐個進(jìn)行排查，查明原因，加以分析解決。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)出異常值警告，并確認(rèn)儀器正常時，警告值不作為異常值處理。當(dāng)已知儀器不正?；螂姌O、泵管等耗材需要更換，儀器的測定結(jié)果與國標(biāo)分析方法的測定結(jié)果有顯著性差異時，儀器的測定數(shù)據(jù)應(yīng)予剔除，不能參加各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計。還可以從以下幾方面判斷監(jiān)測中的異常值［1］：1）與歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的比較。一般河流水質(zhì)狀況相對穩(wěn)定，監(jiān)測參數(shù)測定值的波動范圍不大，可與歷史同期或最近一段時期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)是否異常。如果監(jiān)測數(shù)據(jù)變化明顯，應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步論證，必要時采用人工采樣進(jìn)行分析，判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，確定是否剔除。如果數(shù)據(jù)的變化由污染事故引發(fā)所致，則得到的監(jiān)測結(jié)果有明確的變化規(guī)律，此時應(yīng)增加自動監(jiān)測儀采樣監(jiān)測的頻次。2） 各監(jiān)測參數(shù)間的相關(guān)性。由于物質(zhì)本身的性質(zhì)及相互關(guān)系，幾個監(jiān)測參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)往往存在某種固定關(guān)系，可為審核單個已實行質(zhì)量控制措施的監(jiān)測數(shù)據(jù)正確與否提供依據(jù)。比如化學(xué)需氧量的監(jiān)測結(jié)果應(yīng)大于高錳酸鹽指數(shù)的監(jiān)測值，當(dāng)溶解氧降低時，電導(dǎo)率、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)會隨之升高，一般情況下，溶解氧高的水體硝酸鹽氮的濃度高于氨氮濃度，反之，溶解氧低的水體氨氮濃度要高。通過對各監(jiān)測參數(shù)之間規(guī)律性的了解，可容易地對異常值進(jìn)行判斷。3） 環(huán)境因素的影響。水體的某些基本性質(zhì)參數(shù)有其自身的自然規(guī)律，例如水中飽和溶解氧的含量（在特定條件下水中氧達(dá)到飽和時的濃度）與溫度、壓力、海拔高度及鹽度存在相關(guān)關(guān)系，水中溶解氧隨溫度的升高而降低，隨氣壓的降低而降低。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中溶解氧數(shù)據(jù)波動較大，最易出現(xiàn)偏差。管理人員可以此規(guī)律，在運行管理中根據(jù)溫度、氣壓和鹽度的情況初步判斷溶解氧數(shù)據(jù)是否正常。2.5數(shù)據(jù)審核水質(zhì)自動監(jiān)測站報出的監(jiān)測數(shù)據(jù)要嚴(yán)格執(zhí)行三級審核制度，具體如下：1） 一級審核。自動監(jiān)測站監(jiān)測人員隨時對儀器監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和審核，發(fā)現(xiàn)異常值時對儀器的運行情況進(jìn)行檢查，若確定為儀器故障，對異常數(shù)據(jù)做標(biāo)識，及時排除故障，并記錄處理辦法。2） 二級審核。自動監(jiān)測站主管業(yè)務(wù)站長對上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，并對一級審核提出的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核。3） 三級審核。上海市水文總站水質(zhì)科科長對上報給上級部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核并蓋2.6監(jiān)督完善機(jī)制上海市水文總站在水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行管理中，制定了〃三方協(xié)商管理例會”制度。管理例會每月定期召開，參加對象為水文總站水質(zhì)科管理人員、基層站技術(shù)人員和運營商具體工作人員。會議建立在三方重大信息溝通的基礎(chǔ)上，主要就基層站技術(shù)人員和運營商具體工作人員雙方在運行維護(hù)和管理中遇到的問題、各自的建議與期望及要求等信息，以會議協(xié)調(diào)模式匯報給水文總站管理人員，以三方協(xié)商的模式當(dāng)場確定解決方案。實踐表明，〃三方協(xié)商”的方式，不僅縮短了處理問題的時間，提高了管理效率；還使自動監(jiān)測系統(tǒng)得到最佳的維護(hù)效果，為系統(tǒng)的正常運行提供有力保障。在完善的質(zhì)量控制體系的保證下，上海市蘇州河水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)故障率低，穩(wěn)定運行時間長，運行初期(2014-01-01—06-30)數(shù)據(jù)采集情況如表2所示。為檢驗水質(zhì)自動監(jiān)測儀器測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，上海市水文總站每月進(jìn)行1次自動監(jiān)測與實驗室常規(guī)監(jiān)測的比對實驗，2種測定方法的相對誤差應(yīng)小于20%，否則要對自動監(jiān)測儀器進(jìn)行校準(zhǔn)或維護(hù)調(diào)整。運行初期比對實驗共進(jìn)行6次，每次5個站共采集30組樣品。運行初期系統(tǒng)與實驗室常規(guī)監(jiān)測的比對情況如表3所示。從表2和3可以看出，蘇州河水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的有效數(shù)據(jù)捕獲率高，能夠及時、動態(tài)地反映蘇州河干流的水質(zhì)變化情況。通過近3年的運營管理實踐，上海市水文總站在水質(zhì)自動監(jiān)測管理方面積累了豐富的經(jīng)驗，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量管理體系得到不斷完善；系統(tǒng)的穩(wěn)定運行實現(xiàn)了對蘇州河水質(zhì)變化的實時、動態(tài)、連續(xù)監(jiān)控，提高了水質(zhì)監(jiān)測的工作效率，也為上海市