[发明专利]在线采集水质数据有效性的诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水质数据有效性的诊断方法，尤其特别涉及一种无人值守水质 监测站在线采集水质数据有效性的诊断方法。

背景技术

近年来，我国工农业的快速发展和城镇规模的持续扩大，导致了严重的水环境 污染，饮用水水源地水质状况的持续趋坏，更是引起了国人的高度关注。各级政府环 保部门为了完善污染防范、预警和处置相结合的饮用水应急机制，逐步在本地区(自 来)水厂原水取水口上游设立无人值守远程水质在线监测站，对原水的PH、温度、 浊度、氨氮、耗氧量、溶解氧、总氮、总磷、叶绿素、藻密度等近二十种主要水质 参数实施连续实时在线监测。远程水质监测站所有在线水质参数测量仪器所采集水 质数据均通过有线或无线方式，传送到自来水公司水质信息管理中心服务器(有些 地区是是环保部门)，供自来水公司相关水厂使用，作为自来水生产过程控制的重要 依据。无人值守远程水质监测站及其远程监测管理信息化系统架构如图1所示。

采集准确原水水质参数变化对自来水生产过程优化控制和保证出厂水水质至 关重要。现以氨氮参数为例，说明如下：原水中的氨氮可用来表征水体受污染的程 度，它主要依靠生物过程降解，氨氮的存在会跟自来水生产过程中投加的氯气发生 反应，从而导致自来水消毒过程中需要的投氯量增大，进而生成更多的对人体健康 有害的消毒副产物。原水中的氨氮可以通过生物活性炭工艺得到较好的去除，但过 高的进水氨氮会造成滤池出水亚硝酸氮积累，并影响生物活性炭滤池对有机物的去 除效果。

鉴于各原水水质参数对饮用水生产工艺的重大影响及饮用水生产工艺流程具 有的大时滞、大惯性、非线性的特点，通常等到水厂内部过程检测仪表检测出原水 水质发生大幅波动、甚至突变这种状况时，水厂操作人员和自控系统已失去提前响 应的时间，即使立即根据变化情况采取应急措施，也会因自来水生产流程大时滞、 大惯性的特点而造成出厂水质大幅波动、甚至短时超标。无人值守远程水质在线监 测站建成后，可以实现对原水主要水质参数实施连续实时在线监测，自来水厂可提 前(约5-10小时以上)准确获得原水水质变化情况，从而可有较充裕的时间积极采 取应对措施，保障水厂生产运行安全。

无人值守远程水质在线监测站的设立，完善了污染防范、预警和处置相结合的 饮用水应急机制，提高了饮用水生产应对突发事件的能力。但水质监测站通常设立 在偏远的地方，且长期工作于无人值守状态，虽然目前环境监测中心，通常每周会 派人到远程水质在线监测站进行一次人工现场取样，实验室化验比对分析，以检验 水质仪器是否工作异常，但该方法周期太长，若某仪器发生故障，很难及时被人发 现并排除故障。

由于远程水质监测站各水质参数测量仪器，需要长期连续实时在线检测，而原 水中经常有颗粒大小不一的悬浮环颗粒物、藻类植物透过过滤网进入取样器，如果 不能及时并有效清洗，则会发生堵塞水质仪器采集管、粘附取样器现象，从而影响 水质参数测量仪器正常、准确测量；而水质测量仪器电子元器件老化、线路故障等 原因，极易导致水质参数测量仪器产生异常数据。若自来水厂根据此类异常数据采 取相应操作(由于饮用水处理工艺具有的大惯性、大时滞的特点及水厂投加设备通 常设置成自动运行状态，因此，值班员工很难在短时间内发现并纠正投加设备自动 发生的错误操作)，则可能给自来水精益生产和饮用水安全带来严重不良影响。

发明内容

技术问题：本发明提供一种利用原水水质参数之间相关性对无人值守远程水质 监测站在线采集水质数据有效性进行诊断的方法，该方法在现有硬件条件基础上， 无需额外增加任何硬件，可以完全通过软件算法实现，通过对监测站各主要水质参 数历史监测数据的统计分析，计算出每两种不同水质参数之间的线性相关系数。

技术方案：当某水质参数监测数据有效性需要进行诊断时，则通过检验与该水 质参数相关关系最好的另一水质参数在相同时间段内变化情况进行诊断：若比对水 质参数亦出现相似波动情况，则诊断为该水质参数此次监测数据正常、有效，该水 质参数检测仪器工作正常；否则，则诊断为该水质参数此次监测数据异常、无效， 应弃用，该水质参数检测仪器工作异常，同时向有关部门发送相应检测仪器的故障 报警信息。

本发明是一种用于无人值守远程原水水质监测站在线采集水质数据的有效性辨 识与诊断方法，具体包括以下步骤：