Intellitect水质监测仪器的应用研究

第２８卷第６期中国给水排水Ｖ０１．２８Ｎｏ．６２０１２年３月ＣＨＩＮＡＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲＭａｒ．２０１２

Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪器的应用研究

张新１，蔡云龙２，徐贵泉１，张明德２，周建国３

（１．上海市水务规划设计研究院，上海２００２３２；２．上海市自来水市南有限公司，上海

２００００２；３．上海市水务局，上海２０００５０）

摘要：Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪器是由英国ＩｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔＷａｔｅｒ公司开发的集监测、数据存储与传输等功能为一体的多参数直插式水质在线监测仪器，此仪器可同时监测流速、压力、温度、色度、浊度、自由氯、总氯、氧化还原电位（０ＲＰ）、电导率、溶解氧、ｐＨ值等１１个指标。上海市自来水市南有限公司供水管网安装了４套仪器，目前均稳定运行，定时向控制终端传输数据，为实现管网水质动态管理、提高水质预警预报水平和管网水力、水质模型的校核发挥了较好的作用。

关键词：供水管网；水质监测仪器；多参数

中图分类号：Ｔｕ９９ｌ文献标识码：ｃ文章编号：１０００一４６０２（２０１２）０６—００９４—０３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＩｎｔｅＵｉｓｏｎｄｅＷａｔｅｒＱｕａｌｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒ

ＺＨＡＮＧＸｉｎｌ，ＣＡＩＹｕｎ—ｌｏｎ９２，ＸＵＧｕｉ—ｑｕａｎｌ，ＺＨＡＮＧＭｉｎｇ—ｄｅ２，ＺＨＯＵＪｉａｎ—ｇｕ０３

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｌｌｉｓｏｎｄｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒ，ｄｅＶｅｌｏｐｅｄｂｙＩｎｔｅⅡｉｔｅｃｔＷａｔｅｒＣｏｍｐａｎｙｉｎＵＫ，ｉｓａｍｕｌｔｉ—ｐａｒａｍｅｔｅｒｏｎ－ｌｉｎｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｄａｔａｓｔｏｒａｇｅａｎｄｔｍｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｐｒｏｖｉｄｅｓ１１ｐａＬｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：Ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃ０１０ｒ，ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ，ｆｒｅｅｃｈｌｏｒｉｎｅ，ｔｏｔａｌｃｈｌｏｒｉｎｅ，ＯＲＰ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，Ｄ０ａｎｄｐＨ．Ｔｈｅｒｅａｒｅ４ｕｎｉｔｓｉｎｓｔａｌｌｅｄｉｎｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋｓｏｆＳｈａｎｇｈａｉＳｈｉｎａｎＷａｔｅｌｗｏｒｋｓＣｏ．Ｌｔｄ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｓｓｔａｂｌｙｏｐｅｒａｔｅ，ａｎｄｓｅｎｄｄａｔａｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｅ珊ｉｎａｌａｔｒｅｇｕｌａｒｔｉｍｅ．ＴｈｅＩｎｔｅｌｌｉｓｏｎｄｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｐｌａｙｓｇｏｏｄｒｏｌｅｉｎａｃｈｉｅｖｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｎｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｍｐｍｖｉｎｇｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｗａｍｉｎｇａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔａｎｄｃｈｅｃｋｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎｄｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｄｅｌｏｆｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒ；ｍｕｌｔｉ—ｐａｒａｍｅｔｅｒ

随着我国社会与经济的长足发展，各地城市供全国逐步建立了三级水质监测网，各城市供水水质

检测实验室的装备和技术均得到了较大提升，在保

障供水安全方面起到了举足轻重的作用。

城市供水可以看作是一种连续不问断的公共服

务商品，采用定点定时抽样检测的方式监测管理输

配管网水质起不到应有的作用，因此需要安装管网基金项目：水利部“９４８”计划资助项目（２０１０３４）

?９４?

万方数据水企业对水质的管理水平日益提高，供水水质各项指标基本达到或优于《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７４９ｑ００６）。城市供水企业展开的大规模输配管网更新改造工程极大地降低了供水二次污染的可能性，供水安全保障水平逐年增强。“十一五”期间，

ｗｗｗ．ｗ＆ｔｅ。ｇａｓｈ髓ｔ．ｃｏｍ张新，等：Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪器的应用研究第２８卷第６期

水质在线监测仪器开展实时监测，以提高城市供水安全保障水平。目前，在上海、北京、广州、杭州等城市，已经安装和使用了管网水质在线监测仪器，为保障供水水质发挥了较好的作用。经过初步调查和总结，大部分成套在线监测仪器由在线浊度自动监测仪和余氯自动监测仪组装而成，使用过程中存在一些不足，如体积较大难以寻找合适的安装地点、维护较为烦琐、需要大量人力物力等。笔者在组织开展水利部“９４８”项目——新型在线水质探测及数据记录仪的研究过程中，对Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪开展了初步研究，以期为供水水质在线监测技术的提升提供科学支撑…。

利用玻璃膜和膜内标准溶液（ｐＨ值＝７）所组成的玻璃电极，监测玻璃膜内外由于氢离子浓度不同而形成的电势。通过比较监测电势与参比电极的电势获得电势差，进而通过仪器计算得水体ｐＨ值。

③电导率

通过对位于水体中的传感器两极加上一定的电压，根据欧姆定律，测量计算两极极板间水体的电导

Ｇ。根据Ｓ＝聪计算得到电导率，电极常数足为仪

器设定的固定值。

④余氯与总氯

在由铂金和黄金制成的微电极上所产生的氢离子与管网水中的次氯酸、次氯酸根离子产生化学反应，在阴、阳电极之间形成电势差（阴极上产生ｃｌ一），仪器通过监测两极间的电压变化，计算得到余氯与总氯的实时监测数值。

１．２仪器特点

１水质监测原理与特点

１．１仪器监测原理

Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪器是由英国Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ

ｗａ－

ｔｅｒ公司开发的集监测、数据存储与传输等功能为一体的多参数直插式水质在线监测仪器。此仪器可同时监测流速、压力、温度、色度、浊度、自由氯、总氯、氧化还原电位（ＯＲＰ）、电导率、溶解氧、ｐＨ值等１１个指标（见图１）。

与传统的水力、水质监测仪器相比，该监测仪器具备多参数监测、免化学试剂、微型化、安装便捷和

维护简便等特点。

①多参数监测。单台仪器可同时监测１１个水力、水质指标，指标名称、测量范围与精度见表１。

表１监测参数的测■范围与精度

可

田１仪器示意

ｎｇ．１

耻．１Ｍ∞¨ｍｍ∞ｔ“驴“∞ｍｌＭ

项目

流速（向前薪ｙ回流）／（ｍ?ｓ一）

压力（标准）／１０５

温度／℃色度／倍浊度／ＮＴＵ自由氯／（ｍｇ?Ｌ一）总氯／（ｍｇ?Ｌ“）

ｐＨ值氧化还原电位／ｖ电导率／（ｍｓ?ｃｍ叫）溶解氧／（ｍｇ?Ｌ一）

Ｐａ

测量范围与精度

（一２一Ｏ）±１０％

０一１０

（一５～十５０）±Ｏ．２

（Ｏ一５０）±１

（０—５０）±Ｏ．５（０～５）±０．０５

（０～５）±０．０５（２—１２）±０２

（一ｌ０一＋１．Ｏ）±Ｏ．００ｌ

ＥｑｕｉｐⅢ衄ｔ

ｄｉ舭

该仪器采用微米级的电极元件，其时间常数较小，具备较高的分析灵敏度和较低的检测限。该仪器能够直接插人到供水管道中，监测水流中所发生的快速、暂态电化学反应，高效而准确地捕获相应水质指标值。

①浊度与色度

通过位于仪器探头中上部的固定光源发出８６０

ｎｍ和４１０ｎｍ光束，光束经过水体和９０。的折板，分

（０一１０）±５％（０—２０）±１０％

②免化学试剂。由于仪器监测水质指标采用的是电化学原理，因此克服了传统利用化学原理监测水质的仪器需要化学试剂所带来的二次污染，同时也为维护的简捷方便提供了基础。

③微型化。该仪器高为７００ｍｍ，总质量为

３．５

别被水平方向上的不同装置接收，利用水体对光束的吸收和折射程度的差异性，分别监测浊度和色度。

②ｐＨ值

ｋｇ。安装简单方便，为供水管网水力、水质的在④安装便捷。由于仪器的微型化和免化学试

线监测和应急监测提供了良好的条件。

万方数据

第２８卷第６期中国给水排水

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剂，在管道打孔完毕的情况下，安装便捷高效。安装过程基本经过探头清洁与激活、安装、校准三个步骤

即可，总耗时约６０ｍｉｎ，仪器现场安装过程见图２。

管理提供了技术支撑。

②提高水质预警预报水平。利用该仪器能够较为全面地监测管网水质和水力状态，快速、有效地发现问题，及时预警预报，保障供水安全。

③辅助建立管网水质模型。管网水质模型能够为合理控制出厂水水质参数和管网更新提供科学依据，有利于保障管网水质。实时监测数据是水质模型校核的关键依据。一般情况下，水质监测点的布置以管网调度管理需要为出发点．而水质模型校核可能需要对个别区域的个别时段进行重点监测，此仪器可有效满足此需求。同时仪器提供的多参数

同时监测，有助于水质模型的进一步校核。

ｃ仪器安装ｄ安装完成

在２０１０年度水利部“９４８”项目——新型在线水质探测及数据记录仪的资助下，上海市自来水市南有限公司供水管网上安装了４套仪器，仪器通过ＧＰＲｓ将监测数据传输至水质监测中心．监测频率

为３ｍｉｎ一次，数据存放于服务器上。

Ｆｉｇ．２

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图２仪器安装过程示意

探头清洁需使用蒸馏水，传感器激活需要将清洗后的探头浸泡在次氯酸钠浓度≥４％的溶液中２０ｓ。安装过程需注意开孔、仪器插入深度等。仪器校准需分两步进行，第一步完成仪器物理量的校准，第二步进行化学参数的校准（约两周后．具体时间视仪器探头稳定情况决定）。校准时将电脑与仪器相连，通过ｗｅｂ浏览器对仪器进行校准。

⑤维护方便。由于该仪器使用中免化学试剂，由干电池供电且直插在管道中，维护工作仅限于更换电池和更新传感器，因此维护量较少。在监测频率为３ｍｉｎ一次、记录数据频率为１５ｍｉｎ一次、数据发送频率为８ｈ一次的情况下，容量为３３Ａｈ的电池能够使用两个月左右。根据不同的水质条件，仪器探头内的不同传感器的寿命为０．５—２年，传感器更新频率较低。２应用范围与实例

因Ｉｍｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪器具备上述特点，使其能够成为管网水质动态管理、水质预警预报、建立管网水质模型的基础工具。

①助推管网水质动态管理。由于传统水质在线监测仪器受场地、配水和供电等因素的限制，管网水质在线监测点的选址和安全受阻。该仪器的微型化和安装维护的简便性，为城市供水管网的水质在线监测提供了强有力的工具，为实现管网水质动态

目前，在经过校准后４套仪器稳定运行，定时向控制终端传输数据，为上海市自来水市南有限公司实现管网水质动态管理、提高水质预警预报水平和管网水力、水质模型的校核发挥了较好的作用。

３应用前景

城市供水是不间断连续为用户提供合格的饮用水，对供水水质进行实时监测是保障供水水质安全的不可或缺的技术手段。Ｉｎｔｅｌｌｉｔｅｃｔ水质监测仪器具备的多参数、免化学试剂、维护简便和微型化等特点，代表着城市供水管网水质在线监测仪器与技术的发展和应用方向，能为建立管网水质动态管理、及时预警预报和管网水质模型应用等提供较强的技术支撑，最终为保障供水水质安全作出应有的贡献。

研究发现，该仪器在具备上述优点的同时．也存在较多需要改善的地方：由于仪器直插入管道，仅能监测探头所在位置的流速，无法准确监测管道流量；色度、浊度的监测精度偏低，分别为±１倍和±０．５ＮＴｕ，无法满足饮用水的检测要求等。

参考文献：

［１】蒋增辉．城市供水水质管理制度探讨［Ｊ］．给水排水

２００７。３３（３）：２６—２９．

Ｅ—ｍ柚：２ｈ“ｇ）【ｉｒｌ０６１１＠毋Ｉｌａｉｌ．ｃｏｍ收稿日期：２０１１一】１—０８

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万方数据

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Intellitect水质监测仪器的应用研究

作者：

作者单位：张新， 蔡云龙， 徐贵泉， 张明德， 周建国， ZHANG Xin， CAI Yun-long， XU Gui-quan， ZHANGMing-de， ZHOU Jian-guo张新,徐贵泉,ZHANG Xin,XU Gui-quan(上海市水务规划设计研究院,上海,200232)， 蔡云龙,张明德,CAI

Yun-long,ZHANG Ming-de(上海市自来水市南有限公司,上海,200002)， 周建国,ZHOU Jian-guo(上海市水

务局,上海,200050)

中国给水排水

China Water & Wastewater

2012,28(6)刊名：英文刊名：年，卷(期)：

参考文献(1条)

1.蒋增辉 城市供水水质管理制度探讨[期刊论文]-给水排水 2007(03)

引用本文格式：张新.蔡云龙.徐贵泉.张明德.周建国.ZHANG Xin.CAI Yun-long.XU Gui-quan.ZHANG Ming-de.ZHOU Jian-guo Intellitect水质监测仪器的应用研究[期刊论文]-中国给水排水 2012(6)