水质监测再添利器 无人船弥补传统监测短板钢机架

2020-01-14 05:56

三月的江南水乡,花红柳绿,水清波平。在苏州市高新技术开发区内的一条宽阔河流中,游弋着三艘一米多长的小船。岸上,监测站工作人员手持遥控器,操控着无人船在不同点位有条不紊地采样。笔记本电脑不断接收到水质监测的成组数据,并很快形成图表和图片。检测人员高兴地说:“有了无人船,水环境监测工作效率高多了,劳动强度降多了!”

自从环保工作的重要性被大众所认知和接受,相关部门在环保工作上的投入力度也越来越大,作为“排头兵”的环境监测领域迎来了一个新成员。为了实现资源的优化配置,近年来,无人监测设备的运用已经成为主流趋势之一,不管是无人机,还是无人船,都已经在各自的领域大展手脚。

现阶段地表水环境质量监测主要是通过人工采样或依托自动监测的模式来了解河湖断面水质状况。针对不能实现对某断面或某河湖长时间连续监测、数据及时性没有保证等难题,北京瑞升特科技有限公司无人船技术的出现为传统水质监测提供了全新的解决方案。

无人船弥补传统监测短板

传统的水质监测需要工作人员实际去到监测水域采样,但常出现水域结构复杂、工作人员不便实地采样的情况,导致监测采样困难重重;同样是服务于环境监测中心站,无人船优势明显,具有采样便捷、可迅速处理应急事件、可在多样性水域环境下进行取点采样、数据实时传输反馈等特点。环境监测无人船技术的研发单位——北京瑞升特科技有限公司的负责人介绍说。

每条无人船都安装配有GPS系统,操控方式也分为人工遥控操控和卫星GPS控制两种,其中人工遥控可以完成人船相距2km以内的水域监测,GPS操控则可实现网络信号存续状态下的无人行驶,同时在检测开始前下载预定目标地图,在地图上规划好路径点,避免位置偏离造成的检测误差。无人船的质量、采样和检测方法以及数据使用均获得环保部门等的相关认证,方法合规、数据可靠。

无人船应用后对断面水质监测工作是否有帮助?工作人员解答道,无人船可对断面交界处水质进行监测趋势分析,根据水流流向,判断污染物扩散趋势和水质成因,采样准确,易排查,减少因断面交界成因不明而引发的责任推诿的情况发生。

水质监测的现状是以固定监测点位为基础,在人所不能及的水域可采用无人船技术实现水质监测,实际上是对常规监测、采样方式的一个补充。

采集数据回传方面,无人船安装了360°旋转摄像头,对监测场景进行图像捕捉,无人船所采集的数据直接回传至用户服务器,建立数据平台。基于污染物浓度制作渲染图,对应数据形成趋势分析图,多种样式数据展示图形便于用户查看、分析。瑞升特有“一滴水”检测技术,即抽样只须一毫升水,三分钟即可得出检测结果,几个检测项目可同时进行。

多类型无人船解决监测难题

瑞升特科技拥有三艘功能定位不同的全自动无人监测船,分别是C100S全自动无人采样/监测船、C180全自动无人水质监测船和C100P全自动无人测绘船。三艘全自动无人监测船具备单独巡测或集团监测能力,均具备实时记录监测期间途径点的水质参数、气象参数等数据,拥有全过程视频信息和对某个位置360°图片捕获信息的能力。

三艘船功能又各有偏重,C100S可适用蓝绿藻水质参数,曾在太湖水质监测项目中予以应用,对水质变化的分析,对蓝绿藻监测起到预警作用;C180可对城市黑臭水体问题的来源氮、磷等指标进行监测,对拟调查或污染事故水域进行连续和定点现场分析;C100P是无人版侧扫声纳船,通过地貌声纳扫描返回的图像可以探测到地下暗管,对水下河道状况和规模化暗道情况进行初步分析,这也是无人船技术在水质监测的应用上的一个新的亮点。

无人船所获取的信息最终通过网络或人工导入的方式进入定制软件平台进行数据分析与统计,形成污染数据分布图和曲线图等图文资料,供环境管理使用。

核心技术是数据分析系统

据了解,无人船监测系统集五大技术体系为一体,即无人船导航系统、监测分析系统、数据云平台系统、水质渲染系统和大数据环境数据分析系统。

船只可自主导航、自主航行,可提前设定航行路线,根据GPS定位实现自动返航;超声波自动避障;可搭载采样、监测设备进行采样或数据及检测。

采用连续流动分析方法,快速准确分析;完全在线样品处理;可实现多项目通道同时分析。

数据与云端实时传输共享;多点数据同时上传或下传;通过云端实现设备的参数修正;实现大量数据的存储备份功能;调阅无人船的工作历时概况及航行轨迹;借助各类地理信息软件,计算生成污染物分布图形。

根据检测系统数据,自动生成水质污染的多种表现图形,包括饼图、折线图、柱状图、GIS图等。

通过河流水体的水温信息、气象信息、环境污染物检测数据,包括水质常规5参数:藻类、氨氮、COD、总磷、总氮等,结合周边的工业企业排放、城市生活污水的排放情况,建立适当的河流流域水污染综合诊断和评估的量化模型。通过各指标的时间与空间的关联性定量阐明排放控制与具体类别的水环境之间的因果关系,预测预判环境污染事故的发生,测算各污染物质来源总量。

这套数据分析系统现阶段在国内是领先且唯一的,能够保证数据处理的及时性、可靠性、高效性。

无人船优势日趋明显

优势一:提高监测效率

打破传统建设自动监测站密度稀疏、定期监测的局面,无人船应用后,一公里可设3个点,增加10倍监测点位,密度增强,采用蓄电池的无人船,可进行6——8个小时的持续航行,实现连续、实时监测数据。

优势二:降低工作强度

无人船的全自动化处理可减少监测人员工作强度,将监测人员从强劳动中解放出来。

优势三:降低风险系数

传统监测工作需要派员到复杂水域进行实地监测、采样,工作存在危险因素,无人船应用后,只需遥控操作无人船即可进入情况复杂水域进行采样、监测。

优势四:降低投入资金

现阶段水质监测仍按照以监测自动站为主,并且多地仍在建设,但水质自动监测站的数量远远满足不了水质监测需求,而且建站资金的投入十分巨大,运维费用高,而一艘无人船可替代几十个自动站,成本至少降低三分之二,监测密度高,成为替代水质自动监测站的新方法。

无人船在环保领域的应用优势远非人力可以比拟,它不仅能大大地缩短工作时间,提高工作效率,由此还解决了大量的资源,随着技术的发展和人们环保理念的改变,无人技术必然是此后的主流趋势之一。瑞升特现阶段用户多以购买服务为主,为水质监测部门提供了优质的解决方案,已在长江段、吴江水域、白洋淀得以应用。这种新的检测方法市场需求巨大,未来的应用场景将会更加广泛。

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