车载式水质自动监测技术及其应用
车载式水质自动监测系统是《江苏省太湖流域水环 境监控系统项目》中一个重要的建设内容，它采用先进 的车辆改装技术、水质在线监测技术、数据采集与传输 技术等，将自动监测仪器设备和监测车体完美融合，实 现自动采配水、自动分析、自动控制、远程传输等功能， 形成水质快速监测、流动监测能力。本文以江苏省太湖 流域车载式水质自动监测系统为例，介绍车辆改装及系 统集成技术及其应用。
1 系统组成
车载式水质自动监测系统主要由水质监测车、在线监 测系统和辅助设施等组成，其中在线监测系统一般包括采 配水单元、在线监测分析仪器单元、现场控制和数据传输 单元、中心监控端；辅助设施包括供电单元、通风及空调 单元组成。
2 车辆改装技术
2.1 车辆选型及基本参数
车辆在选型时主要考虑车辆承重、密封性、减震性、 满载时车速，发动机功率，仪器、空调线路分开布设。主 要选用进口厢式货车，全进口改装，确保较好的密封、防 雨、防尘性能。
本文中水质监测车选用奔驰615D 柴油机箱式车底 盘，整体框架为高强度、高硬度钢材料制成，有完善的 减震系统，车厢体采用双后开门、单侧拉门、厢体开窗。 改装后，车厢内高1930mm，车厢内宽1850mm，车辆 总长7200mm ；底盘最低距地高度295mm ；发动机排量 4.25L，功率110Kw，满载最高时速可达140km/h ；净载 荷2645kg，满载荷最大可达5990kg。
2.2 车体改装技术
整车分为驾驶区和实验区两部分，中间设置推拉窗的 隔断。实验区左侧操作台面选用耐腐蚀、抗氧化，且热膨 胀系数小、不可燃实心理化板。台板下布设水箱、供电等 辅助系统，实验区右侧安装在线监测仪器。左右重量均衡 分布，车体右侧为发电机舱门，安装进口自锁发电机滑道 （拉出与推进状态锁止），配备发电机，功率不小于3kw。
3 车载自动监测集成技术
3.1 采配水、储水和反冲洗技术
在车箱后侧安装自吸泵，外接采水软管（PVC 或 UPVC），采水软管带滤网等过滤装置，采水软管正常使 用长度为30m，同时需满足百米取水的要求，保证可以车 辆在桥上从河道里远距离取水的需要。
考虑到水样分析要求，样品经采集后分两路进入仪器。 一路直接进五参数分析仪，多余水样直接排出；另一部分 进入储水箱，经静置、沉淀后，供给高锰酸盐指数、氨氮、总磷/ 总氮分析仪。储水箱具备进水和出水两路，分别由 阀门控制储备用水或者是外排冲洗水。
车厢内配置1 个60L 清洗水箱，在仪器测试完实际 水样后，可根据需要设定手动或自动冲洗程序，实现对 CODMn、氨氮、TP/TN 仪器取水管路和采水管路的冲洗。
3.2 在线监测仪表选型
考虑到车体的空间、仪器尺寸大小以及投入经费，结 合到太湖流域水质实际工作的需求，车载式水质自动站主 要配置水质五参数（pH、溶解氧、电导率、浊度、水温）、 高锰酸盐指数、氨氮和总磷总氮分析仪。监测仪器采用精 密性好，运行稳定的成熟品牌。
3.3 现场控制技术
现场控制单元由工控机，PLC 和各种继电器、接触 器组成，采用RS485 总线控制和组态王开发技术。控制 系统操作界面简单直观，可根据用户需求，设定工作周期， 启动或关闭阀门、水泵和仪表，并根据阀门、水泵反馈的 信号判断系统的状态，定时采集仪器的测量数据和设备运 行状态参数，保持与中心站实时通讯，向中心端发送数据 或接受中心端控制指令。
3.4 数据传输技术
数据传输系统基于CDMA 无线数据通讯与传输技 术，按照江苏省环境自动监测数据编码要求，采用XML 的数据交换方式（XML 即可扩展标记语言，为Extensible Markup Language 的简写），实现监测结果实时传输，无 缝接入环境监测中心端（江苏省太湖流域水环境监控系统 平台），便于用户现场或远程访问、查询和统计。
3.5 中心监控端
中心监控端支持多种通讯接入方式，将车载式水质自 动监测数据实时存入数据库，同时对监测仪器下达控制指 令。监控端软件采用方便客户端浏览和查询的界面，将自 动数据采集、数据有效性分析、远程控制、有效数据入库、 日常维护、数据管理、数据报表、信息发布、数据上报、 统计分析等功能有机的集成到一个软件中，界面美观，操 作方便。
4 辅助设施集成
4.1 供电单元集成
供电系统由外接电源口，发电机、UPS 电源箱、蓄 电池组、电源控制板等几部分组成。按照“分组供电、分 项设计、市电优先”的原则，共分为“ 照明供/ 用电区”“、仪 器供/ 用电区”（为固定在车内仪器、水质监测仪器、水 箱加热器等设备供电区）、“空调供/ 用电区”3 个供/ 用 电区域。
“仪器供/ 用电区”统一由市电或发电机通过UPS 供 电，市电以及发电机切换有自动控制装置，发动机供电时， 市电同时接入，则UPS 自动打开市电接入端口，关闭发 电机电力接入端口。蓄电池组配置8 只12V、40Ah 免维 护蓄电池，在无市电或发电机未工作的情况下，后备电池 通过UPS 为系统设备提供电力。供电系统采用日本雅马 哈发电机，输出功率达5.5kW，可为全车设备在野外工作 时提供足够的电量，保证全车设备的正常工作。
4.2 通风及空调系统集成
通风单元由带过滤器的新鲜空气进气口和实验室排 气扇组成，“实验区”配顶置驻车空调（车载专用）， 空调 功率不小于2.0kW。车辆正常工作时，夏天车内气温可控 制在22℃以下；冬季寒冷气候条件下，启动电加热装置， 车内气温可控制在25℃以上。
4.3 其他
其他辅助单元主要包括电子导航、GPS、外部车体照 明灯（头灯，尾灯，旋转警视灯，侧灯），废液收集装置， 烟雾传感器、辅助电加热系统等，设计安装时需考虑满足 车辆快速导航、定位和作业要求。
5 应用情况
5.1 兼顾常规和应急，应急监测时可快速响应
江苏省太湖流域水系发达，河网交错，水污染事件时 有发生。车载式水质自动站作为一个水质监测系统，它集 在线监测、远程通讯传输与一体，具有完整性、独立性和 流动性。平时作为水质监测站点之一，一旦污染事件发生， 可纳入环境应急监测系统，作为环境应急监测系统的一部 分，可快速抵达现场，实现快速监测响应，形成流动车机 动跟进、实验室全量分析的相互补充、相互配合模式，充 分发挥流动自动站、流动实验室的功能。2010 年太湖蓝 藻应急监测预警工作中，该车作为主要的巡测技术手段， 5 次赴太湖出入湖河道，定点和流动监测沿湖水质状况， 跟踪水体中pH、溶解氧、氮磷变化趋势，在查找陆源污 染工作发挥重要的作用。
5.2 水质自动站质控巡查比对，提高数据精确性
车载式水质自动站搭载先进的控制系统和在线监测仪 器设备，用于已建水质自动站的质控比对，通过对同一水 样、同种仪器设备同时在现场的测定方式，进行质控比对， 查找系统误差，分析误差来源，对系统进行校准，以提高 自动站数据精确性。该车平时放在宜兴陈东港水质自动站 院内，每月定期与沿湖水质自动站质控比对，一同进样， 同步分析，通过两套自动监测系统分析数据，结合标准物 质标定结果，制定太湖流域不同水期校准曲线，提高自动 站的测量精度，更好地为入湖总量监测和生态补偿服务。
5.3 增强河湖巡测能力，弥补固定站点不足
水质自动站建在主要交界断面、出入湖河流和饮用水 源地等河流湖泊上，但仍有部分河流虽然较小，不满足建 站条件，但水质监测断面比较重要，这时车载式水质自动 站正好发挥作用，它弥补固定自动站在监测上的不足，为 水源地巡测，出入湖河流总量监测，水质综合快速采样、 分析，污染源综合判断能力提供保障。
6 结语
车载式水质自动系统作为一种新的尝试，将水质自动 监测站浓缩在车体内，实现水质自动采样、连续分析、实 时传输，实现江苏省流动水质自动监测的零突破，为国内 车载式水质自动监测系统建设和发展起到积极的探索和借 鉴作用。虽然监测指标还不够全面，但随着仪器制造技术、 系统集成技术的进一步发展，车载式水质自动监测系统将 越来越广泛的用于水质监测事业中，为环境污染事故和环 境监测预警提供快速响应的现代化手段。
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