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地下水污染自动监测与无线传输技术方法

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地下水污染自动监测与无线传输技术方法
史　云
1,2
(11中国地质大学,武汉　430074;21中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,保定　071051)

摘要:本文重点介绍“地下水动态原位分层监测技术研究”项目取得的主要成果,并对今后的监测工作提出设想。
关键词:地下水污染;自动监测;物线传输
中图分类号:P641 文献标识码:B 文章编号:100023665(2005)05201082
02

收稿日期:20052052
16

基金项目:国家计委项目“地下水动态原位监测系统”资助
作者简介:史云(19622),女,教授级高工,硕士,长期从事地下
水监测仪器的研发工作。
E2mail:bd-shiyun@sina.com

1
　引言
为了提高地下水监测质量,取得具有代表性的数
据,使地下水监测数据具有与现代测试技术水平相应
的准确性和先进性,不断提高水分析成果的可比性和
应用效果,开展地下水污染自动监测技术研究是一条
重要措施。
笔者在所从事的国家计委项目———“地下水动态
原位分层监测技术研究”中,对地下水水质自动监测技
术进行了研究,现将取得的一些成果介绍如下。

2
　地下水动态原位分层监测系统的组成
本项研究集先进的传感器技术、计算机技术、通讯
技术和单片机技术于一体,以此来实现地下水的水位、
水温、电导率、pH值、溶解氧、氧化还原电位、氨氮、硝
酸盐氮、氯化物等9个参数的现场原位自动监测。测
量数据可定时自动采集,定时间隔任意设定,自动存
储,自动传输。总体方案如图1所示。
地下水分层监测井采用多级完整监测井代替传统
的组孔多级采样监测井。多级完整监测井是在一口井
中放入数根监测管,通过分层围填砾料和封隔,分别监
测所选定层位,可节省建井成本,提高建井效率。
在不同的监测管内,分别置入监测系统主机———
“地下水水质监测系统”,并通过电缆与地面仪器“
GSM

通讯系统”连接。“地下水水质监测系统”将实现对各
含水层的水位、水温、电导率、pH值、溶解氧、氧化还原
电位、氨氮、硝酸盐氮、氯化物等参数的自动采集、自动

图1　地下水动态原位分层监测系统总体方案示意图
Fig11　Schematicdiagramshowingthemonitoring
systemofseparatedlayersinsituationofgroundwaterregime

存储;“GSM通讯系统”则通过数传控制系统和GSM无
线数传通讯模块,完成野外监测数据的无线传输;室内
“监测中心站”根据需要可随时回收野外现场的监测数
据,并负责现场监测系统内监测周期的设定。

3
　地下水水质自动监测系统的工作原理
监测系统主机主要由多参数复合式探头、测量系
统、数据存储系统、自动控制及通讯接口等部分组成。
电气原理框图如图2所示。
(1)
测量系统 测量系统包括信道切换、放大及

模数转换部分。多参数复合式探头将地下水的水位、
水温、电导率、pH值、溶解氧、氧化还原电位等参数变
为电信号,测量系统通过模拟信号开关,对各种信号进
行切换,由控制电路给出的控制信号依次将各个信道
选通,完成各前级信号的放大并通过模数转换将各种
电信号转换成数字信号。

・801・
水文地质工程地质2005年第5期　
图2　监测系统主机电气原理框图
Fig12　Aflowchartofmainapparatus
ofthemonitoringsystem

(2)
存储电路 模数转换后得到的数字信号经

单片机的数据总线进入单片机内部,并由单片机进行
数据处理后存入数据存储器内。
(3)
自控系统 自控系统电路包括定时系统、控

制系统两部分。本机的控制系统选用一种高性能、低
功耗的单片机,来对整机的各个部分进行自动控制,以
降低仪器的整体功耗。定时系统则完成监测周期的时
间设定。当定时时间到达时,仪器内部的自控电路将
自动接通单片机、传感器、放大器和AΠD转换器的电
源,并依次选通各路模拟信号,完成放大和AΠD转换
,

并将AΠD转换后得到的数字信号经单片机的数据总
线调入单片机内部,由单片机处理后存入RAM(数据
存储器)内保存。当通讯程序启动后,按照通讯程序的
指令将存储器内的数据进行发送,或按指令将计算机
的当前时间及下次数据采集时间和间隔下传至时钟芯
片或相应的寄存器中。
时钟、定时控制和存储器,这几部分将长期供电
;

传感器、放大器、模数转换器以及单片机等功耗较大的
电路,只在定时时间到时才开始工作,工作完成后自控
电路自动将电源切断,以降低功耗。
(4)
通讯接口 本仪器采用RS2232通讯接口。

当主机接到中心站的呼叫指令时,通讯接口启动,其通
讯芯片将输出一个高电平,这个高电平将引起单片机
系统的复位,使单片机进入通讯程序,向中心站进行数

据发送或按指令将计算机内的各个命令传至时钟芯片
或相应的存储器中。

4
　监测数据传输系统
GSM(GlobalServiceMember)网即全球公共服务网,
是一种数字全球无线通讯网络,目前我国的大部分地
区都已开通。本项目采用GSM调制解调器,通过使用
GSM公共网,
实现数据的无线传输。数据通讯方式采
用查询应答式,即现场监测仪器完成地下水水质参数
的自动采集和数据处理,并自动存储在“地下水水质监
测系统”内部的数据存储器中,当室内中心站发出查询
指令后,便可查询现场监测仪器中数据存储器内的数
据。
调制解调器数据业务在GSM移动站和通过
PSIN

的固定网数据用户之间提供同步和异步数据传输,相
当于电话网中的模拟调制解调器通信,是通过
PSTN

交换数据方式的GSM延伸。对于每个调制解调器的
数据呼叫,都保留一条GSM无线业务通信,这就保证
了在呼叫时间内的专用无线接入。
通讯系统采用GSM专用模块,其内含AT通讯协
议,用于完成与GSM公共网的数据交换。其通讯接口
采用RS2232接口,用于连接井下的水质监测系统。为
了降低功耗,RS2232通讯口的TXD端(输出)平时保持
在关闭状态,当中心站与“GSM通讯系统”连接成功
后,接通RS2232TXD端口进行数据传送,当数据传送
结束时依据指令关断端口。“GSM通讯系统”只对事
先存储在内部的电话号码的呼叫进行自动应答,并在
应答后将串口切换到用户串口。RS2232接口的
RXD

端(接收)长期处于打开状态,以响应监测系统在需要
时通过RS2232端口进行拨号呼叫。
利用GSM调制解调器实现数据传输,是一种先进
的也较为理想的传输方式,将它与地下水数据采集设
备结合,实现地下水动态的远程实时监测,建立地下水
动态自动监测网络系统,是我国地下水动态自动监测
的发展趋势。

可可西里科考活动将启动
人类历史上首次在青藏高原腹地可可西里无人区进行的大规模科考活动已于今年9月开始,来自中国科学院的20位资深院士
将参与这次科考活动。据了解,第一分阶段的科考活动将进行40天,中国著名的地质学家丁林博士担任科考队长和首席科学家
,

科考成员将分别在地质岩石、地质构造、宇宙同位素、地质矿产、植物、湖泊、冰川、古地磁、沉积古生物、动物、裂变迳迹、火山岩等
12

个学科和领域对可可西里展开科学考察。这次考察有望揭示诸多鲜为人知的自然之迷。
(转摘自《中国矿业报》)

・901・
　2005年第5期水文地质工程地质

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环境监测技术及应用操作手册

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环境监测技术及应用操作手册第1章环境监测基础知识 (3)1.1 环境监测概述 (3)1.2 环境监测技术发展历程 (4)1.3 环境监测标准与法规 (4)第2章环境监测方法与手段 (4)2.1 监测方法概述 (4)2.2 采样与现场测试技术 (4)2.2.1 采样技术 (5)2.2.2 现场测试技术 (5)2.3 实验室分析技术 (5)2.3.1 无机分析技术 (5)2.3.2 有机分析技术 (5)2.3.3 生物监测技术 (5)2.3.4 辅助分析技术 (5)第3章大气环境监测 (6)3.1 大气污染物监测技术 (6)3.1.1 监测方法概述 (6)3.1.2 常见大气污染物监测技术 (6)3.2 大气质量自动监测系统 (6)3.2.1 系统组成 (6)3.2.2 系统功能 (6)3.2.3 系统应用 (6)3.3 大气颗粒物监测 (7)3.3.1 监测方法 (7)3.3.2 监测仪器与设备 (7)3.3.3 应用案例 (7)第4章水环境监测 (7)4.1 水质监测技术 (7)4.1.1 监测项目与指标 (7)4.1.2 监测方法 (7)4.1.3 监测点位布设 (8)4.2 水质自动监测系统 (8)4.2.1 系统组成 (8)4.2.2 自动监测站 (8)4.2.3 数据传输系统 (8)4.2.4 中心数据处理系统 (8)4.3 污染源监测 (8)4.3.1 污染源识别 (8)4.3.2 污染源监测方法 (8)4.3.3 污染源监管 (8)第5章土壤环境监测 (9)5.1.1 监测方法 (9)5.1.2 监测项目 (9)5.1.3 监测标准 (9)5.2 土壤质量评价与监测 (9)5.2.1 评价方法 (9)5.2.2 评价指标 (9)5.2.3 监测周期 (9)5.3 农用地土壤环境监测 (9)5.3.1 监测内容 (9)5.3.2 监测布点 (9)5.3.3 监测技术 (10)5.3.4 数据处理与分析 (10)第6章噪声与振动监测 (10)6.1 噪声监测技术 (10)6.1.1 噪声源识别 (10)6.1.2 噪声测量方法 (10)6.1.3 噪声监测设备 (10)6.2 振动监测技术 (10)6.2.1 振动源识别 (10)6.2.2 振动测量方法 (10)6.2.3 振动监测设备 (10)6.3 噪声与振动控制策略 (11)6.3.1 噪声控制技术 (11)6.3.2 振动控制技术 (11)6.3.3 综合控制策略 (11)6.3.4 噪声与振动监测数据分析 (11)6.3.5 案例分析 (11)第7章辐射环境监测 (11)7.1 辐射监测基础 (11)7.1.1 辐射类型及特性 (11)7.1.2 辐射单位与量纲 (11)7.1.3 辐射生物效应 (11)7.2 辐射监测仪器与设备 (11)7.2.1 辐射监测仪器分类 (12)7.2.2 辐射监测设备功能指标 (12)7.2.3 辐射监测设备校准与维护 (12)7.3 辐射环境监测与评价 (12)7.3.1 辐射环境监测方案制定 (12)7.3.2 辐射环境监测方法 (12)7.3.3 辐射环境监测数据处理与评价 (12)7.3.4 辐射环境监测质量保证 (12)第8章生态监测 (12)8.1 生态监测概述 (12)8.1.2 目的任务 (13)8.1.3 生态监测在我国环境监测体系中的地位与作用 (13)8.2 生态监测技术方法 (13)8.2.1 地面监测 (13)8.2.2 遥感监测 (13)8.2.3 生态系统模型 (13)8.3 生态监测数据解析与应用 (13)8.3.1 数据分析 (13)8.3.2 数据解释 (14)8.3.3 数据应用 (14)第9章环境监测数据处理与分析 (14)9.1 监测数据预处理 (14)9.1.1 数据清洗 (14)9.1.2 数据插补 (14)9.1.3 数据归一化 (14)9.2 数据分析方法 (14)9.2.1 描述性统计分析 (14)9.2.2 相关性分析 (14)9.2.3 时间序列分析 (14)9.2.4 空间分析 (15)9.3 环境质量评价与预测 (15)9.3.1 环境质量评价方法 (15)9.3.2 环境质量预测模型 (15)9.3.3 污染源解析 (15)9.3.4 环境风险管理 (15)第10章环境监测质量控制与保障 (15)10.1 质量控制概述 (15)10.2 样品采集与运输质量控制 (15)10.2.1 样品采集质量控制 (15)10.2.2 样品运输质量控制 (16)10.3 实验室分析质量控制 (16)10.3.1 实验室设备与管理 (16)10.3.2 实验室分析过程质量控制 (16)10.4 数据处理与分析质量控制 (16)10.4.1 数据处理质量控制 (16)10.4.2 数据分析质量控制 (16)第1章环境监测基础知识1.1 环境监测概述环境监测是指对环境中各种因素进行系统、连续的观测、测量和评价，以掌握环境质量状况和变化趋势，为环境保护、污染防控和资源合理利用提供科学依据。

水利行业智慧水利与水资源管理方案

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水利行业智慧水利与水资源管理方案第一章智慧水利概述 (2)1.1 智慧水利的定义与特征 (2)1.2 智慧水利的发展现状 (2)1.3 智慧水利的发展趋势 (3)第二章水资源管理信息化 (3)2.1 水资源管理信息化概述 (3)2.2 水资源信息采集与传输 (3)2.2.1 水资源信息采集 (3)2.2.2 水资源信息传输 (4)2.3 水资源信息处理与分析 (4)2.3.1 水资源信息处理 (4)2.3.2 水资源信息分析 (4)第三章智慧水利技术架构 (5)3.1 智慧水利技术架构概述 (5)3.2 关键技术分析 (5)3.3 技术应用案例 (5)第四章水资源监测与预警 (6)4.1 水资源监测概述 (6)4.1.1 监测内容 (6)4.1.2 监测方法 (6)4.2 水资源预警系统构建 (6)4.2.1 数据采集与传输 (6)4.2.2 数据处理与分析 (6)4.2.3 预警阈值设置 (7)4.2.4 预警信息发布 (7)4.3 水资源预警案例分析 (7)第五章智慧水资源调度 (7)5.1 智慧水资源调度概述 (7)5.2 调度策略与方法 (7)5.2.1 调度策略 (8)5.2.2 调度方法 (8)5.3 智慧水资源调度实例 (8)第六章水利工程智能化管理 (9)6.1 水利工程智能化概述 (9)6.2 智能化管理技术与工具 (9)6.2.1 信息技术 (9)6.2.2 自动化技术 (9)6.2.3 网络通信技术 (9)6.3 工程智能化管理实践 (10)6.3.1 设计阶段 (10)6.3.2 施工阶段 (10)6.3.3 运行维护阶段 (10)第七章水利行业大数据应用 (10)7.1 水利行业大数据概述 (10)7.2 大数据技术与水利行业结合 (11)7.3 大数据应用案例分析 (11)第八章智慧水利与水资源保护 (12)8.1 智慧水利与水资源保护概述 (12)8.2 水资源保护技术与方法 (12)8.3 智慧水资源保护案例 (12)第九章智慧水利政策与法规 (13)9.1 智慧水利政策概述 (13)9.2 智慧水利相关法规 (13)9.3 政策法规实施与监管 (14)第十章智慧水利未来发展展望 (14)10.1 智慧水利发展趋势分析 (14)10.2 智慧水利发展挑战与机遇 (15)10.3 智慧水利发展前景预测 (15)第一章智慧水利概述1.1 智慧水利的定义与特征智慧水利是指运用现代信息技术，特别是物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术，对水利行业进行深度融合与创新，以提高水资源管理、水利工程建设和水环境治理的智能化水平。

智慧工业园区环境监测一体化解决方案

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2024年中考道德与法治试卷（时间60分钟，满分100分）一、选择题（本题共16小题，每小题3分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.青春，是人生画卷中最华美的篇章，机遇与挑战并存。

面对挑战，正确的做法是（）A.从容应对，迎难而上B.避开挑战，知难而退C.坐等观望，犹豫懈怠D.盲目自信，肆意而为2.小刚和小军是好朋友。

初中三年，他们共同分享，相互分担，彼此关怀。

由此可见，友谊是（）A.一成不变的B.没有矛盾的C.没有原则的D.平等双向的3.某校准备举行“迎国庆”歌咏比赛。

下图是学校拟定的歌单，请你据此为本次活动选择一个最合适的主题（）A.唱好致富歌，当好志愿者B.歌颂好老师，共建新校园C.唱响中国声，同谱世界曲D.经典咏流传，红心永向党4.2023年9月4日，某市发布了文明行为“十小事”，在尊老爱幼、友善待人、讲究卫生、勤俭节约、垃圾分类、排队礼让、文明出行、爱护公物、绿色上网、健康阳光十个方面，对全市中小学生提出要求。

此举有利于（）①优化文明有礼行为养成机制②培养中小学生文明有礼的好习惯③夯实中小学生各学科的基础④推进文明素养提升行动不断深化A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④5.2023年，“我的韶山行”——我省中小学生红色研学在韶山启动。

该活动将毛泽东广场、毛泽东同志纪念馆、毛泽东同志故居等地点串联成线，通过展教结合的方式开展思想政治教育。

此活动有助于青少年（）①追寻红色记忆，传承红色基因②领悟革命精神，强化使命担当③厚植爱国情怀，汲取奋进力量④发展文化产业，增加居民收入A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④6.我省各级检察机关牢牢把握“最有利于未成年人”原则，深入开展“利剑护蕾”专项行动，为未成年人“向阳而生”撑起一片法治的蓝天。

这体现对未成年人的（）A.家庭保护B.学校保护C.社会保护D.司法保护7.2024年2月，我省人力资源和社会保障厅“民生实事码上通”系统上线，相应的二维码被投放到全省重点民生项目的实施现场。

在线水质监测与治理作业指导书

在线水质监测与治理作业指导书

在线水质监测与治理作业指导书第1章水质监测与治理概述 (4)1.1 水质监测的意义与目的 (4)1.1.1 保证水环境安全：通过对水体中各类污染物浓度的实时监测，评估水环境质量状况，及时发觉潜在的水污染问题，为决策提供科学依据。

(4)1.1.2 保障人民群众饮水安全：监测饮用水源地水质，保证供水水质符合国家标准，保障人民群众的饮水安全和身体健康。

(4)1.1.3 促进水资源合理利用：通过监测不同区域、不同时段的水质状况，为水资源合理配置、开发利用提供科学依据。

(4)1.1.4 预防和控制水污染：通过对污染源头的监测和控制，预防水污染的发生，降低水环境风险。

(4)1.2 水质治理的基本方法 (4)1.2.1 物理方法：利用物理作用分离和去除水中的污染物。

主要包括沉淀、过滤、吸附、离心分离等。

(4)1.2.2 化学方法：通过化学反应将水中的污染物转化为无害物质，或使其浓度降低至允许排放标准。

常见化学方法有中和、氧化还原、混凝等。

(4)1.2.3 生物方法：利用微生物、植物等生物体的代谢作用，去除水中的有机污染物和部分无机污染物。

包括活性污泥法、生物膜法、人工湿地等。

(4)1.2.4 膜分离技术：通过特定孔径的膜材料，对水中的污染物进行截留和分离。

如反渗透、纳滤、超滤等。

(4)1.2.5 水质强化处理技术：结合多种处理方法，对特定污染物进行高效去除。

如高级氧化、电渗析等。

(5)1.2.6 水生态修复技术：通过恢复和重建水生生态系统，提高水体的自净能力，实现水质改善。

包括生态浮床、人工湿地、滨岸带植被恢复等。

(5)第2章在线水质监测技术 (5)2.1 在线水质监测系统组成 (5)2.2 常见水质监测传感器 (5)2.3 数据采集与传输技术 (5)第3章水质分析方法 (6)3.1 化学分析法 (6)3.1.1 滴定分析法 (6)3.1.2 沉淀分析法 (6)3.1.3 萃取分析法 (6)3.2 仪器分析法 (6)3.2.1 光谱分析法 (6)3.2.2 色谱分析法 (7)3.2.3 电化学分析法 (7)3.3 免疫分析法 (7)3.3.1 酶联免疫吸附法（ELISA） (7)3.3.2 免疫荧光法 (7)3.3.3 免疫传感器法 (7)第4章水质参数监测 (7)4.1 水质物理参数监测 (7)4.1.1 水温监测 (7)4.1.2 透明度监测 (7)4.1.3 水色监测 (7)4.1.4 水位监测 (8)4.2 水质化学参数监测 (8)4.2.1 pH值监测 (8)4.2.2 溶解氧监测 (8)4.2.3 高锰酸盐指数监测 (8)4.2.4 总氮、总磷监测 (8)4.2.5 重金属监测 (8)4.3 水质生物参数监测 (8)4.3.1 叶绿素a监测 (8)4.3.2 生物需氧量（BOD）监测 (8)4.3.3 大肠杆菌群监测 (8)4.3.4 浮游动植物监测 (8)4.3.5 水生生物毒性监测 (9)第5章水质污染源识别与解析 (9)5.1 污染源识别技术 (9)5.1.1 地表水污染源识别技术 (9)5.1.2 地下水污染源识别技术 (9)5.2 污染源解析方法 (9)5.2.1 污染源成分分析 (9)5.2.2 污染源贡献率评估 (9)5.3 污染源治理策略 (9)5.3.1 点源污染治理 (9)5.3.2 面源污染治理 (9)5.3.3 混合源污染治理 (10)5.3.4 污染源治理效果评估 (10)第6章水质预测与预警 (10)6.1 水质模型构建 (10)6.1.1 模型构建原则 (10)6.1.2 模型构建方法 (10)6.1.3 模型参数校验 (10)6.2 水质预测方法 (10)6.2.1 时间序列分析法 (10)6.2.2 人工神经网络法 (10)6.2.3 机器学习方法 (10)6.3 水质预警系统 (10)6.3.1 预警系统构建 (11)6.3.2 预警指标体系 (11)6.3.3 预警阈值设定 (11)6.3.4 预警等级划分 (11)6.3.5 预警信息发布 (11)第7章水质治理技术 (11)7.1 物理治理技术 (11)7.1.1 过滤技术 (11)7.1.2 沉淀技术 (11)7.1.3 吸附技术 (11)7.2 化学治理技术 (11)7.2.1 氧化还原技术 (11)7.2.2 絮凝技术 (12)7.2.3 调节pH值技术 (12)7.3 生物治理技术 (12)7.3.1 活性污泥法 (12)7.3.2 生物膜法 (12)7.3.3 人工湿地技术 (12)7.3.4 厌氧处理技术 (12)第8章水质治理工程实践 (12)8.1 工程设计要点 (12)8.1.1 设计原则 (12)8.1.2 设计内容 (13)8.2 工程施工与验收 (13)8.2.1 施工准备 (13)8.2.2 施工过程 (13)8.2.3 验收 (13)8.3 治理效果评估 (13)8.3.1 评估指标 (13)8.3.2 评估方法 (14)8.3.3 评估结果 (14)第9章水质监测与治理信息化 (14)9.1 信息管理系统 (14)9.1.1 系统概述 (14)9.1.2 系统功能 (14)9.1.3 系统架构 (14)9.2 数据分析与决策支持 (14)9.2.1 数据分析方法 (14)9.2.2 决策支持 (15)9.3 智能化监测与治理技术 (15)9.3.1 人工智能技术 (15)9.3.2 物联网技术 (15)9.3.3 云计算技术 (15)9.3.4 虚拟现实与增强现实技术 (15)第10章水质监测与治理发展趋势 (15)10.1 新型传感器技术 (16)10.1.1 纳米传感器 (16)10.1.2 光纤传感器 (16)10.1.3 生物传感器 (16)10.2 先进数据分析方法 (16)10.2.1 机器学习 (16)10.2.2 深度学习 (16)10.3 绿色治理与可持续发展策略 (16)10.3.1 绿色治理技术 (17)10.3.2 可持续发展策略 (17)第1章水质监测与治理概述1.1 水质监测的意义与目的水质监测作为水资源管理与保护的重要手段，对于维护水环境安全、保障人民群众饮水安全、促进经济社会可持续发展具有重要意义。