3.2.3.2 水质感知系统
水质感知系统是利用现代高科技手段，实时快速监测地表水水质变化情况，及时发现突发环境污染事件，为环境质量评价和环境污染控制提供决策支持的系统。系统以多种水质传感器（包括水温、pH、电导率、溶解氧、浊度、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮）为核心，能够在线控制、自动取水、实时监测以及智能分析监测数据的自动监测系统。满足对于地表水、地下水、水污染源水质在线监测的要求，具有成本低、操作简便、易于维护的特点，能够及时、准确地对目标水域的多种参数进行精确可靠的测量，并将数据上传到远程服务器。
依据国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的要求，建立灌区水质感知系统，选取pH、温度、溶氧、电导率、浊度作为监测指标，建立灌区水环境评价体系的水质感知系统。根据灌区实际情况，在干渠主要取排水口布置水质感知系统，用于监测灌区主要水源来水水质和排水水质。
分布于各监测断面的监测站全自动运行，对现场水质进行实时监测并记录水质的变化，通过专用的通信系统，将监测数据上传至云服务器，从而实现远程监控。数据采集传输单元通过数字通道或模拟通道采集在线监测仪器的监测数据、状态信息，然后通过4G网络将数据、状态传输到控制中心，控制中心同时通过传输网络发送控制命令，数据采集传输单元根据命令控制在线监测仪器工作。水质感知系统结构如图3-3所示。
图3-3 水质感知系统结构图
（1）采水单元
采水单元的功能是在任何情况下确保将采样点的水样引至自动站仪器室内，并满足配水单元和分析仪器的需要，一般包括采水构筑物、采水泵、采水管道、清洗配套装置和保温配套装置。
（2）配水和预处理单元
配水单元是将采水单元采集到的样品根据所有分析仪器和设备的用水水质、水压和水量的要求，分配到各个分析单元和相应设备，并采取必要的清洗、保障措施，以确保系统长期运转。配水单元一般分为流量和压力调节、预处理及系统清洗3个部分。
流量和压力调节：配水单元能够通过对流量和压力的调配，满足所选用仪器和设备对样品水流量和压力的具体要求。
预处理：配水单元需满足标准分析方法中对样品的预处理要求。配水单元可以根据不同仪器采取适当的过滤措施。在不违背标准分析方法的情况下，可以通过过滤达到预沉淀的效果，也可以用预沉淀替代过滤操作。
系统清洗：配水单元应设置清洗功能。该功能能够遍及系统管路和相关设备，且不损害仪器和设备，也不会对分析结果造成影响，通常需具备压缩空气吹洗、自来水冲洗两种清洗方式。
（3）控制单元(https://www.daowen.com)
系统的控制单元具有系统控制、数据采集、存储及传输功能，在系统断电或断水时具有保护性操作和自动恢复功能。
系统控制单元主要由程序逻辑控制单元、总空气开关、各仪器设备的空气开关、接触器、直流电源、继电器和接线端子等组成。为保证系统监测站连续、可靠和安全运行，统一协调各设备及仪表的关系，系统控制单元需采用基于工业控制级别的程序逻辑控制系统，对监测站各单元按要求进行控制。
通过水质感知系统实现现场与中心控制系统的通信，控制给水配水采样，设置监测频率、采样间隔等；直接仪表校检；按照组态数据的要求对数据进行现场模拟图、运行控制状态组、数据列表等监视；对现场信号源数据进行不同类型的监视，以便于直观获得信息；可对监视的数据进行报警定义，可设高限报警、低限报警、开关量报警等，并记录报警时间，形成报警报表，提供可组态的工具，对监视点信号进行报警组态设置。同时，对通信故障进行管理及分析，为恢复异常通信提供分析依据。
现场监控操作系统软件主要满足用户的现场监视需求，具备人机操控中心监控组态软件的功能，同时能实时记录中心控制系统传输的所有数据（可本地备份数据），并将数据传输至分中心。
远程监控功能使用户能远程设置和远程采集监视分析仪器、泵、阀等设备的运行工作状态参数及水压情况，对采样、反吹、清洗等流程，监测站房工作环境和安全控制等按要求进行检测及控制。
（4）数据采集传输单元
数据采集单元通过数字通道、模拟通道采集在线监测仪器的监测数据、状态信息，然后通过传输网络，将数据、状态信息传输到监测中心。同时，监测中心通过传输网络发送控制命令，数据采集传输单元根据命令控制在线监测仪器工作。
①对仪器设备的数据采集功能
现场的仪器有两大类：数字类仪表和模拟类仪表。
数据采集传输单元需具备以下功能：可通过数字接口获取、分析仪器及辅助设备的工作状态，如运行、采样、测量、留样、校准、报警、启动、停止、清洗、药剂添加、远程对时、供电状态、室内温湿度等安全信息；具有实时数据采集、历史数据查询和存储功能，能在现场进行两年以上的历史数据存储和查询；抗干扰能力强，具有停电自动切换、来电自动恢复、异常自动启动和复位等功能。
②可通过数字接口实现相关仪器参数的远程控制功能
数字标准接口：安地灌区续建配套与节水改造项目中的水量水质监测平台所采用数字标准接口与现场所有具有数字接口和协议的设备进行对接，实现对仪器设备的远程控制、远程对时等功能。通信协议一般采用标准的Modbus RTU协议，同时可任意定制扩展通信协议。数据采集单元的数字接口是标准RS232、RS485串口和以太网网络口，用于数字信号的采集与传输。
数据传输系统：在系统完成对现场数据的采集后，数据传输系统负责完成数据从现场监测站到调度中心的传输工作。对于水质自动监测站，要求使用VPN作为通信线路，这样能保证通信具有稳定性、保密性、可靠性且通信速率较高。同时，预留标准RS232通信口作为备用传输通道，并支持其他通信方式。