饮用水水质在线仪表检测误差形成因素的分析

何苗 朱礼鑫

摘 要：水质指标是否优良是一个制水厂管理水平高低最直接的体现方式。而水质在线监测作为人工检测有效的补充形式，在保障供水水质方面发挥着越来越大的作用。水质在线仪表的推广应用能大大提高水厂自动化控制能力和管理水平，帮助水厂生产出优质的饮用水，是现代化水厂的重要特点之一。要使自动化控制精准有效，必须保证在线监测系统的准确性、稳定性和及时性。

关键词：水质在线仪表在线监测

【中图分类号】S62  【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）18-0252-01

1 水质在线监测应用现状

饮用水卫生状况与人群健康息息相关，饮用水的水质管控工作一直是供水企业的工作重点。长期以来，供水企业使用人工现场采样加实验室检测的监测模式，消耗大量人力物力，同时由于采样间隔时间和检测周期长，对制水生产、管网水质变化情况难以及时发现。为了提高水质检测效率，及时发现污水隐患，部分供水企业建立了水质在线监测系统，综合应用水质在线监测仪表及数据信息调度平台，实现了饮用水水质监测信息从收集、处理、分析到发布的全过程管理，建立了现代化、智能化的实时监督监测体系，具有重要的社会意义和应用价值。

但仪表检测由于其固有属性，对环境要求的复杂和高度稳定，导致在实际应用中经常出现在线监测数据与实际情况不相符的情况。这也是目前水质检测仪表亟需解决的一个技术难题。

2 在线监测误差种类

在线仪表检测产生误差的原因主要有以下三个方面：仪表自身误差，数据传输产生误差，安装维护不到位产生误差。

2.1 仪表自身误差

因仪表检测量程、检测原理、仪表检测精度以及使用年限不同导致仪表检测数据产生误差。以哈希1720E型浊度仪和FT660型浊度仪为例。如下表1所示。

上述两台仪表因为仪表相关技术性能的不同，对同一水样进行检测时可能会造成一定的检测误差产生。

2.2 数据传输产生误差

水质在线仪表数据主要采用以下两种输出方式：一是现场总线制的数字信号输出方式;二是通过信号为4—20mA的模拟信号输出方式。总线制输出方式具有抗干扰性、速度快、低迟延等优点;而模拟信号的传输，通常在整个数据传输过程中由于各种干扰导致产生误差，详见表2。目前集团公司制水厂水质在线仪表主要采用数字信号输出方式。

但在管理过程中，发现仪表输出量程设定不当、通讯端口分配不均或带宽不足，易造成水质在线数据与水压、流量以及视频监控数据相叠加，使得仪表显示数据与调度系统不一致，甚至是数据丢失。

2.3 安装、维护不到位产生误差

在线仪表安装地点选取是否合理等因素直接影响到仪表检测数据是否具备代表性和准确性。

仪表采样管路设置是否合理，会影响水质在线仪表检测的准确性，可能触发仪表误报警。

仪表供电、接地等线路设置是否合理，会对仪表检测数据产生影响。

仪表维保不及时、不规范也会造成人为误差，例如水质在线仪表的进水流量、溢流的控制、仪表的固定维护、校准和配品配件的更换会对仪表检测数据产生影响。

3 误差控制方法分析

3.1 合理选择仪表

可根据不同水质、不同工艺段具体情况合理选择仪表。例如，水源厂在监测浊度指标，就应避免选择测量量程低的仪表;出厂水监测锰、铁等指标就可以选择低量程高精度的仪表。这种方法主要要求管理人员在对所监测水质情况、数据精密度要求，合理选择适宜的在线仪表。

3.2 确保通讯端口数量匹配

对于仪表数据传输产生的误差，一般可以首先确保通讯端口数目齐全。应对多种数据同时传输，采用数据种类与通信端口一一对应方式进行传输，减少数据之间相互干扰，保障数据无损传输。

3.3 设置合理传输量程

在仪表传输过程中应选择合理的传输量程，尽可能放大测量信号，减少干扰信号占比，有效减少误差值。

3.4 规范安装

依照《自動化仪表工程施工及质量验收规范》（GB 50093—2013）与《城镇供水水质在线监测技术标准》（CJJ/T271—2017）规定进行安装，如安装位置和预留空间应合理，应方便操作人员使用、维护和校验;安装环境应具有防雷、防盗和防人为破坏的设施;安装环境应无电磁干扰。

3.5 合理设置采样管路

选取采样管路方面，宜采用硬质管材，管路应短直，水样滞留时间不宜大于15min，并具备防冻结等措施;还应设置自动清洗或者手动清洗管路的功能。

确保管路有连续流动的水样，在安装稳压阀或者溢流稳压装置，以免水压、流量忽大忽小，造成仪表检测误差。在线水质仪表说明书中也提到仪表推荐管路设计，如pH计取样管路需要设计成U型，以此在停水时电极能浸泡在水中。pH电极安装在一个三通管路中，这能够保证管路中压力与大气压相同，通过溢流软管排水可以直接控制采样管进水流量。

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