期刊 | 水质移动监测车的系统设计

作者：陈静婷
（浙江聚优建筑工程有限公司杭州分公司  浙江  杭州  310000）

摘要：水质移动监测车，作为固定水质监测站的扩展和补充，被广泛应用在水质现状普查、巡回监督与事故应急等监测活动中。水质移动监测车搭载各种监测仪器，提供方便、高效、舒适和安全的工作环境，确保车辆能够在野外进行操作，适用于不同场合。文章主要对水质移动监测车的系统组成及对应的一些改装设计进行阐述。

关键词：水质移动车；移动监测；车辆改装；移动实验室

1水质移动监测车概述

水质移动监测车（水质监测全自动移动实验室），作为固定水质监测站的扩展和补充，配备常用水质在线分析仪器、试验设备、采样工具、防护用具、通信设备、便携式走航船等，这些设备均安装在专用车辆上，配合车载电源等设施，一般分为应急监测、加密监测和走航监测3种监测方式。

2水质移动监测车系统

由于水质移动监测车的自动化程度比较高，它从行驶状态至工作状态的转换时间应较短，所以改装后的水质应急监测车应具有良好的车体平衡性和监测仪器运行时的车体稳定性，具备独立的仪器用电等级供电系统、实验用水系统、实验室操作环境，并能够给各种车载水质应急监测设备，提供全面的移动实验室平台和环境监测工作的图像、数据等信息的自动采集与多方式传输功能及相关智能专家分析决策操作条件，为水质现场监测工作提供可靠保障[1]。车体改装图如图1所示。

图1 车体改装示意水质移动监测车由车体、车载实验平台、便携式/车载式检测仪器、软件支持系统、车载电源系统、应急保障系统等组成[2]。主要用于日常水源地监测站的质控、巡检、督查等日常工作，同时满足判断污染类型、选择适宜临时水源、配合应急净水车出具水质量检测报告等方面的要求。

2.1车体

2.1.1底盘水质移动监测车行驶时必须符合国家交通管理部门对车辆行驶速度、车辆高度、车辆宽度等要求。水质监测车依据移动实验室的标准进行定制化设计改装，采用高镀锌钢板防撞框架，高刚性车身，坚固扎实，具有优良的安全性能。车辆具有良好的机动性，能够满足不同道路条件下的紧急使用要求。

2.1.2车身加强与保温为满足车顶、车内设备的安装及维护维修等需求，对车顶及侧墙进行加固处理。车顶能够承受低于100kg的人员对车顶设备进行维护。在车顶平台上加设护栏，以加强工作人员登上车顶工作时的安全性。在车辆尾部设置方便人员上下的设施。车顶设置有供车顶设备安装所需各类电缆的过线弯头，确保线缆通过车顶时整车的防水性能，并对线孔做特殊防水、保温、加固、防尘、防护处理；设备固定装置及走线槽预埋有防水措施。为确保整车良好的保温、隔音效果，在车辆内部填充具有防腐、防火、隔热、隔音效果的玻璃纤维保温棉。侧拉门玻璃改成推窗，其余采用原厂车辆窗户，整车除盲窗、驾驶室三角窗外，其余窗户玻璃贴太阳膜。

2.2车载式检测仪器水质移动监测车具备一定未知污染物筛查能力。水质移动自动监测系统可搭载多样式监测设备，配置车载重金属分析系统，车载有机物分析系统，车载常规理化指标、微生物和生物毒性分析系统，可检测100余项水质指标，是目前行业内检测技术先进、检测指标全面的水质监测移动实验室。适用于不同款型移动式监测车的配置。集成度高、易操作、准确性高，保证在特定污染条件下监测参数的需要，短时间内明确污染物的种类和污染程度，并可以利用系统数据管理平台，及时将监测数据以及地理位置上报给相关部门。车内仪器采用模块化设计，标准化接口，通用化操作，实现仪器快速拆装与灵活扩展，满足平时实验室检测需求。其安装采用三维减振设计，有效降低冲击与振动对仪器可能造成的影响。车载重金属分析系统，一次进样可实现60多项重金属指标的同时检测，采用电感耦合等离子体质谱分析方法，采用先进的全固态自激式射频电源、两次离轴光学系统、气帘式碰撞反应池和纯钼四极杆质量分析器等多种技术。车载有机物分析系统，有机物分析采用气相色谱—质谱联用分析方法，采用高浓度定量与低浓度吸附自动切换、全管路惰性化处理、低热容快速分离和离子阱高速扫描等多项技术。车载常规理化指标分析系统，对氨氮、总磷、总氮、氰化物、硫化物、挥发酚、阴离子表面活性剂等常规理化指标采用流动注射分析方法进行分析。微生物和生物毒性分析系统可实现粪大肠菌群、水质综合毒性、石油类、BOD、COD等指标的仪器在线连续监测。

2.3实验舱车体分为驾驶区、实验分析区两个功能区，区域间有隔断，内部采用聚氨酯发泡处理，具有保温隔音功能，表面使用贴面铝塑板进行铺装，满足内饰和防腐要求。隔断上有推拉窗。驾驶区仪表台安装四合一彩色触摸监视屏，具备GPS导航、倒车监控、实验区监控和蓝牙电话功能。实验区与驾驶区隔断上，驾驶室侧保持与驾驶区风格一致，实验区侧则安装有视频显示系统和对讲系统等。底部与电控系统和桌面相连接。实验分析台面：台面采用整体实验分析台，不仅需要满足车载仪器的工作需求，还需要满足便携仪器工作需求。台面采用25mm耐酸碱的实验室理化台板，外露边圈打磨平整，并包边处理。台面转角采用圆弧设计，以防伤人。仪器柜：仪器柜顶端设有仪器固定仪器，用铝合金导轨，导轨与台面平齐，无明显凸凹。台面具备较好的承重能力，个别大型仪器需要内置加强梁支撑，震动较大的仪器位置需设有一定的减震措施。仪器柜用于存放实验所需的仪器、包装、试剂、耗材、工具等。所有柜体的五金件，全部选用国际优质品牌。柜体拉手采用内嵌式或连体内嵌式。柜体踢脚线采用铝合金踢脚线。柜体根据存放物质的不同确定尺寸，并设有抽屉、格档等形式，必要时，柜体需要有减震支架、减震器、固定带等。整个柜体具备较好的承重能力，单板承受不低于100kg。车载水系统：包括不锈钢水槽、实验室水龙头、净水桶和污水箱，上下水均为电动操作，配有试管架及紧急冲眼器、自动洗手液发送器等。

2.3.1试剂恒温系统移动监测车到达监测点位后，可通过采水系统自动进行水质检测工作，同时也需要采集水样进行实验室比对，或对其他监测参数进行人工测定。为确保现场采集的水样能够较长时间保存，应对水样进行低温存储，系统配置恒温冰箱用于水样贮存，同时可用于监测设备所用试剂的低温保存。移动监测车实验台面下设内藏式50L车载冰箱，冰箱开启方式为左开门形式，具有较小开门半径，适宜车上空间结构。车载冰箱分为冷藏和冷冻两个区域，满足不同需求。通过逆变电源对冰箱供电，确保在行车和驻车情况下冰箱正常制冷。

2.3.2采配水单元取水单元包括采水泵、采水管道、清洗配套装置和保温配套装置，实现将采样点的水样引至监测车内。采水单元：移动监测车采水单元由采水泵及采样管组成。移动监测车配备在线监测设备，除了可手工取样通过监测设备进行检测外，还可通过采水系统，向水样预处理单元连续采水，从而实现驻点自动监测功能，可定期对未设置固定在线监测站的重要断面进行采样、巡测。水样预处理单元：水样预处理需要考虑消除干扰设备和仪表检测的因素、保证水样的代表性两方面。虽然流动性的水体（江河等）中有大量的悬浮物，但是不可以一味采用拦截式过滤装置，需要针对监测仪表特性进行定制化设置，监测仪表分别从针对性的预处理单元取样。系统配水单元：配水单元的作用是将采集到的水样，根据不同设备和分析仪器的水压、水质和水量要求分配到相应的设备和分析单元。比如：针对常规五参数，可以直接采用源水；但是对于氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮，一般都必须进行沉淀过滤，有能力的情况下，还需要进行均化处理。2.4车载保障平台2.4.1空调系统行车空调为驾驶区原车空调系统，驻车空调为顶置式冷暖型，可接车载发电机系统。驻车空调在室外温度-20～45℃范围内确保室内温度达到（20±3）℃、湿度为40%～80%，满足检测的要求。空调由发电机直接供电，车顶空调冷凝水有专用排水管道，由排水管道排放到地面。

2.4.2排风系统车辆设置排风系统，符合GB/T 29479的要求，满足实验舱内的通风换气要求，需要做好耐酸碱抗腐蚀措施。排风风量可调，最小排风量不低于140m3/h。排风罩考虑恶劣的天气因素，材料选用不锈钢，形状尽量采用蘑菇头罩，减小雨水和风速的影响。内部排风管路，根据功能不同，一些采用与仪器直接对接方式，外径12.5cm，风速不小于10km/h，另一些采用万向关节罩。

2.4.3安全系统实验舱内还配备有温湿度计、烟雾报警器等。为确保实时监控车内温湿度情况，实验舱内设置有温湿度计，采用数字面板，易于读数。在车顶装有烟雾报警器，能检测到烟感并发出声光报警。安全防护用品包括应急救援包、车载小型灭火器（2个），必须放置在醒目位置，能够快速打开和使用。现场保障用品包括防爆无线对讲机、强光防爆手电筒、便携式强光防爆灯、小型灭火器等。应急支持系统包括数字地图、车载/便携式卫星通信终端、台式/笔记本计算机（含网卡）、路由器、数据采集和传输系统软件、车载式移动应急支持平台等。接地系统，为了有效防止触电和雷击，车身必须做接地处理，保证良好接地。

2.5车载电源平台

2.5.1供电系统供电系统包括控制面板、电源自动切换、电压电流监控、防水市电接口、漏电保护、过载保护、发电机机舱、逆变稳压一体机（UPS蓄电池系统）、配电柜等。满足三种供电方式：一是外接220V市电供电；二是发电机供电；三是UPS供电。

2.5.2布线要求车内布线整齐、合理、安全、可靠。车厢底部走线槽全部密封，在地板穿线孔采用过线护套，并涂胶密封，避免车底的热气、水、尘土通过线槽或套管进入车内；走线槽要有可扩展的空间，走线槽需方便开启和闭合，便于线缆维护；电源线及各种信号线槽分开，避免电磁干扰；接线头和线缆部分有标识，并与说明书原理图与线束图相对应，便于检修；车内设备电缆和电源电缆走线采用明线暗装方式，所有互连电缆均经专用的走线槽，在外部看不到明线，电缆按类别分开走线[3]。所有导线和电缆要留有适当的余量，以便操作维修，布线中并行的导线除有明确的规定外不允许绞合。

2.6车载控制系统车载控制系统采用基于PC/PLC的可编程逻辑控制器，控制系统按照预先设定的程序负责完成采水控制、配水控制、除藻、启动设备和仪器测试、标定、清洗、反冲洗、故障处理等动作。同时可以根据监测到的系统状态相应地调整系统动作，确保运行稳定。数据处理系统。根据搭载仪器数量，配备路由器，以便能同时接入多台电脑，实现仪器数据的实时上传。系统兼具在线连续监测、车载监测、便携监测、未知物筛查等多种集成应用模式，满足各种现场水质安全应用需求；基于云平台、大数据和物联网技术，构建智能化应急监测信息管理系统，实现监测车辆调度、应急事件管理、水质趋势预测等功能，提升应急事件决策及管理水平。

3 结束语水质应急监测全自动移动实验室的投入使用，构建了可视化、动态化、数字化的水质安全立体应急监测体系，改装后的水质移动监测车具有独立的供电系统，能够为车载仪器和便携式仪器提供供电、供水、空调、通风等全面的实验室环境，这将大幅度提升南水北调供水安全和水质安全中应急监测能力以及应急决策管理的科学性，有力保障南水北调沿线特别是京津冀地区群众的供水安全。

参考文献：[1]刘昕宇,吴世良,宗军.水环境污染物的筛查与风险分析[M].北京:科学出版社,2018.[2]郭民,卞蓉.水质应急监测车的改装和功能配置[J].城镇供水,2009(3):4.
[3]贲海霞.浅议应急通信指挥车的系统集成[J].数字通信世界,2014(3):45-48.

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