城市自來水公司水質在線監測儀表警告線設立的研究

張昊天++張軼+王瑞

摘 要：文章通過計算背景值來設定警告線，使水質在線監測系統具有預警功能，提前預警水質事件的發生。

關鍵詞：水質監測；在線監測儀表；背景值；警告線

水質在線監測中當在線儀表發生報警的時候，往往管網水質已經出現問題，這樣即便相關應急人員及時做出處理，也顯得相對滯后。文章通過計算背景值來設定警告線，使水質在線監測系統具有預警功能，提前預警水質事件的發生。

1 異常值的剔除

在管網在線監測系統對管網水質監測過程中，由于水質事件、儀表故障或監測系統傳輸中斷原因導致監測數據異常，這些非正常情況下的監測數據不能作為背景值的計算依據，應首先剔除。

由表1可以清楚的看到，經過三次篩選后，濁度和余氯標準偏差沒有太大變化，異常值已經基本剔除。當樣品容量n<100，異常值的判斷可以采用狄克松法、格魯布斯法和t檢驗法。狄克松法、格魯布斯法和t檢驗法的嚴格程度不同：狄克松法是極差型檢驗，不嚴格，保留一些異常指標可能性較大；t檢驗法中的標準差和平均值是在去除可疑值后計算出來的，檢驗靈敏度提高了，但有可能把有些正常值判為異常指標，檢驗偏嚴格；格魯布斯法的標準差和平均值是有包括可疑值在內的全部數據計算得出的，嚴格度適中，檢驗效果較好。由于在線監測系統是對水質連續監測，可以很容易的從在線監測系統調取大量數據，所以樣品容量n通常大于100。

2 背景值的計算和警告線的設定

2.1 數據呈正態分布

（1）計算出篩選后濁度和總氯值的算術平均值n和標準偏差Sn，計算變異系數。（見表2）計算背景值范圍的計算

根據表2，一倍和二倍標準偏差計算的背景值區間太小，而四倍、五倍和六倍標準偏差計算的背景值區間則太大，只有三倍標準偏差計算背景值區間最為合適。所以背景值的范圍為。

（2）警告線上下線設定

根據背景值范圍，以平均值加減3倍標準偏差n±3Sn分別作為警告線上下線。結果如下（見表3）。

當在線儀表檢測值超過警告線時，首先應排除儀表原因（即氣泡或儀表故障等原因）引起檢測值異常，應盡快采取措施，保證儀表測量值準確。如儀表測量值準確，則說明管網或出廠水出現異常，在水質指標還未超過《生活飲用水衛生標準》GB5749-2006的標準限值之前，就應引起注意，找出引起異常原因，則可以提前采取預防措施，避免水質進一步惡化導致水質超標，真正發揮在線儀表的預警作用。

2.2數據呈對數正態分布

（1）組分含量呈對數正態分布時，平均值為幾何平均值，

標準差為幾何標準差，首先計算lnXn的標準差，即 ，

然后取其反對數得到標準偏差Sn。變異系數為 。

（2）背景值的計算。背景值取值范圍為 。

（3）警告線的設定。根據背景值設定警告線，所以警告線上線應設定為XnS2n，警告線下線應該設定為Xn/S2n。

2.3 數據呈偏態分布

數據呈偏態分布平均值為中位數Md，標準偏差為Sn，變異系數為CV=Sn/Md。背景值取值范圍為一定樣本概率下的百分位數區間。

2.4 數據低于檢測限值

數據低于檢測限值時，當檢出率E？叟80%時，取檢測下限的0.7倍參加背景值統計計算；當50%？燮E？燮80%時，取中位數表示平均值，當E？燮50%時，取檢測下限表示平均值[1]。

參考文獻

[1]宗棟良，常愛敏.深圳城市供水水質在線監測系統第三方運營監管實踐[J].給水排水，2013，39（12）：15-16.

*通訊作者：王瑞