探析城市地下水环境监测系统的应用

张正霞

摘要：当前对地下水的不合理开发和利用引发日益严重的水环境污染问题，对此要关注和加强对城市地下水环境的监测，要设计和应用科学先进、易于操作的地下水环境监测系统，结合单片机技术、GPＲS技术和传感器技术，进行地下水数据的自动采集、处理、传输和存储，实时获悉和把握地下水的水体状况和水情信息，节约地下水监测成本，提高地下水监测效率。

关键词：城市；地下水；环境监测系统；应用

引言

相对于地表水资源而言，地下水资源更为重要，并且因其自身自净能力较差，对于污染的反映速度较慢，所以全社会应当提高对于地下水污染问题的关注程度，要健全完善地下水环境保护等相关法律法规，切实落实预防和治理工作，并有效落实现有地下水污染治理措施，切实降低地下水资源的污染程度，增加地下水的蓄水量，为未来地下水污染问题的预防和治理奠定基础。

1地下水环境监测系统的功能分析

可以借助于单片机技术、GPＲS无线传输技术、计算机网络和传感器技术，进行城市地下水环境监测系统的设计和应用，使之具有一定的可扩展性，满足实时监测的需求，并利用良好的人机交互界面，进行数据的可视化显示和分析。具体来说，地下水环境监测系统的功能主要包括以下方面:1)数据采集。通过前端监测设备进行地下水环境的在线实时监测，包括地下水水位、水温、PH值、电导率等水质参数，并将其通过GPＲS网络进行信息数据的发送，使终端监控中心接收和获悉地下水监测值，体现出实时、连续、准确的特性。2)数据存储。将采集的地下水环境监测数据依照统一格式进行存储，使之自动存放至现场SD卡，可以作为数据传输丢失时的查询之用。3)数据传输。前端监测设备与终端监控数据中心的数据传输要借助于GPＲS、Internet进行无线传输，并将传输的数据存储于数据库中。4)设备运行状态管理。要利用在线实时监测设备和系统实现对设备运行状态的监测、维护和故障处理，体现其抗干扰、过压保护、开机后自动复位等性能。

2基本原则

1)预防为主，综合施策。持续开展地下水环境状况调查评估，加强地下水环境监管，制定并实施地下水污染防治政策及技术工程措施，推进地表水、地下水和土壤污染协同控制，综合运用法律、经济、技术和必要的行政手段，开展地下水污染防治和生态保护工作，以预防为主，坚持防治结合，推动全国地下水环境质量持续改善。2)突出重点，分类指导。以扭住“双源”（集中式地下水型饮用水源和地下水污染源）为重点，保障地下水型饮用水源环境安全，严控地下水污染源。综合分析水文地质条件和地下水污染特征，分类指导，制定相应的防治对策，切实提升地下水污染防治水平。3)问题导向，风险防控。聚焦地下水型饮用水源安全保障薄弱、污染源多且环境风险大、法规标准体系不健全、环境监测体系不完善、保障不足等问题，结合重点区域、重点行业特点，加强地下水污染风险防控体系建设。4)明确责任，循序渐进。完善地下水污染防治目标责任制，建立水质变化趋势和污染防治措施双重评估考核制、“谁污染谁修复、谁损害谁赔偿”责任追究制。统筹考虑地下水污染防治工作的轻重缓急，分期分批开展试点示范，有序推进地下水污染防治和生态保护工作。

3城市地下水环境监测系统的应用

3.1箱体式预警站

箱体式预警站由供电系统、数据采集器、测量池、测量仪器以及GPRS通讯模块等多种部件共同构成，能够对水温、pH值、溶解氧以及水位、流量等数据进行在线监测，其中对流量进行监测使用超声波多普勒测试法，对水质项目进行检测使用抽水式多参数水质分析仪，对水位进行测量使用浮子式水位计。在对箱体式预警站进行安装时，主要需要进行简易测井、栈桥和箱体的安装，并且其具有防虫鼠害、防潮、抗震的功能，优势在于通风条件良好、易清洗且牢固，能够在不进行维护的情况下进行长时间的连续运行。近年来，箱体式预警站已经成为了我国进行地下水环境监测的重点设备，总而言之，因为其具有结构简单、可靠性强、体积小、投资低以及维护便捷等多方面的优势，所以被广泛的应用与地下水环境监测工作当中，并能够起到良好的水质、流量监测和预警效果。

3.2浮台式自动监测站

浮台式自动监测站由供电设备、多参数水质分析仪，浮标单元、气象参数传感器以及数据采集传输设备和辅助设备共同组成，能够对水温、溶解氧、电导率、浊度、氨离子、风向、风速以及气温等多方面参数进行实时监测，并且能够采用无线的方式，将监测数据实时传输至中心站。在对浮台式自动监测站进行建设的方面，其具有建设速度快、投资规模小，以及不需进行土建工程等优势，就目前为止，浮台式自动监测站在我国地下水环境监测工作中的应用范围相对较小，但是其能够对饮用水水源地的安全提供良好的技术服务。

3.3大数据水质监测平台的构建

第一，确定水质层次标准。根据水质的特征等对区域水质划分等级标准。地表水环境的基本质量是常规水的量化指标，以评价城市河流水源健康情况为目标，利用水质综合标识指数、水质感官状况、水体黑臭指数等划分指标层。在此过程中，可利用大数据技术，对水质资料进行量化统一处理，并以规范的形式对数据进行分布式存储，利用相关计算公式、计算模型等对水质特点、存在风险等进行评估分析。第二，构建水质监测评价模型。评价水质并对其进行预测评估的基础便是应用模型发挥其预警功能。在数据技术不断发展的过程中，随着研究的不断深入，水源监测与信息数据技术充分结合，建立了符合监测需要的数学应用模型。在水体特性多元化的背景下，建立了与其规律相符的、具有水质特性的数据数学应用模型，在此基础上对水质风险进行模糊性评价。在水质监测的过程中，广泛应用数学监测模型，可构建对水质及周围环境进行综合评价的预警模型，并不断地完善与发展，发挥其重要价值。第三，对水质异常数据进行监测、捕获。在构建水质监测平台时，应当保证数据平台具有远程数据监测的功能，对水质问题进行把握，动态化分析水质信息与数据，及时捕获异常，并以此为依据对数据进行智能计算，通过预警系统向数据使用者及时发布异常讯息，最终向监测终端传递异常信息发挥预警功能。如：在水质监测中，可对温度进行设置，当温度超过标准值时，平台及时显示异常信息，并在数据中显示详细的非法数值、仪表类型等。利用实时提醒功能，推送异常结果，并依次发出警告，在固定时间段向终端系统、管理者提供告警数据，为实施恰当的处理措施提供依据。

结束语

自改革开放以来，我国经济高速发展，但是与此同时，在环境方面造成了一定的破坏，导致地下水污染严重，水多、水少与水脏的问题并存，可见地下水水资源与水环境的相关问题具有复杂性、长期性和艰巨性。如果采用传统的方式对水样进行采集和化验，难以及时、准确的对水量、水质的变化进行反映，也就难以对水污染进行有效控制，所以我们决定使用在线监测系统对地下水环境进行监测。

参考文献

[1]周群辉.农村环境监测中地表水监测现状及进展[J].化工设计通讯,2017,43(12):205+220.

[2]齐鹏.国家地下水监测管理及站网现状分析[J].科学技术创新,2017(35):132-133.

[3]姚宇平.在线监测系统在地下水环境监测中的应用[J].黑龙江环境通报,2017,41(04):37-39+51.

[4]韩颖,柏松,俞黎明,李洁,欧阳夏骏.浅析我国地下水环境保护体系[J].环境监控与预警,2017,9(05):65-68.

[5]黄华坚.地下水环境污染防治体系架构的探讨[J].科技创新与应用,2017(26):14-15.