城市自來水公司水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表警告線設(shè)立的研究

張昊天++張軼+王瑞

摘 要：文章通過計(jì)算背景值來設(shè)定警告線，使水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有預(yù)警功能，提前預(yù)警水質(zhì)事件的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測(cè)；在線監(jiān)測(cè)儀表；背景值；警告線

水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)中當(dāng)在線儀表發(fā)生報(bào)警的時(shí)候，往往管網(wǎng)水質(zhì)已經(jīng)出現(xiàn)問題，這樣即便相關(guān)應(yīng)急人員及時(shí)做出處理，也顯得相對(duì)滯后。文章通過計(jì)算背景值來設(shè)定警告線，使水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有預(yù)警功能，提前預(yù)警水質(zhì)事件的發(fā)生。

1 異常值的剔除

在管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程中，由于水質(zhì)事件、儀表故障或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳輸中斷原因?qū)е卤O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常，這些非正常情況下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能作為背景值的計(jì)算依據(jù)，應(yīng)首先剔除。

由表1可以清楚的看到，經(jīng)過三次篩選后，濁度和余氯標(biāo)準(zhǔn)偏差沒有太大變化，異常值已經(jīng)基本剔除。當(dāng)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(yàn)法。狄克松法、格魯布斯法和t檢驗(yàn)法的嚴(yán)格程度不同：狄克松法是極差型檢驗(yàn)，不嚴(yán)格，保留一些異常指標(biāo)可能性較大；t檢驗(yàn)法中的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值是在去除可疑值后計(jì)算出來的，檢驗(yàn)靈敏度提高了，但有可能把有些正常值判為異常指標(biāo)，檢驗(yàn)偏嚴(yán)格；格魯布斯法的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值是有包括可疑值在內(nèi)的全部數(shù)據(jù)計(jì)算得出的，嚴(yán)格度適中，檢驗(yàn)效果較好。由于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測(cè)，可以很容易的從在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)取大量數(shù)據(jù)，所以樣品容量n通常大于100。

2 背景值的計(jì)算和警告線的設(shè)定

2.1 數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布

（1）計(jì)算出篩選后濁度和總氯值的算術(shù)平均值n和標(biāo)準(zhǔn)偏差Sn，計(jì)算變異系數(shù)。（見表2）計(jì)算背景值范圍的計(jì)算

根據(jù)表2，一倍和二倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算的背景值區(qū)間太小，而四倍、五倍和六倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算的背景值區(qū)間則太大，只有三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算背景值區(qū)間最為合適。所以背景值的范圍為。

（2）警告線上下線設(shè)定

根據(jù)背景值范圍，以平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差n±3Sn分別作為警告線上下線。結(jié)果如下（見表3）。

當(dāng)在線儀表檢測(cè)值超過警告線時(shí)，首先應(yīng)排除儀表原因（即氣泡或儀表故障等原因）引起檢測(cè)值異常，應(yīng)盡快采取措施，保證儀表測(cè)量值準(zhǔn)確。如儀表測(cè)量值準(zhǔn)確，則說明管網(wǎng)或出廠水出現(xiàn)異常，在水質(zhì)指標(biāo)還未超過《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006的標(biāo)準(zhǔn)限值之前，就應(yīng)引起注意，找出引起異常原因，則可以提前采取預(yù)防措施，避免水質(zhì)進(jìn)一步惡化導(dǎo)致水質(zhì)超標(biāo)，真正發(fā)揮在線儀表的預(yù)警作用。

2.2數(shù)據(jù)呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布

（1）組分含量呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)，平均值為幾何平均值，

標(biāo)準(zhǔn)差為幾何標(biāo)準(zhǔn)差，首先計(jì)算lnXn的標(biāo)準(zhǔn)差，即 ，

然后取其反對(duì)數(shù)得到標(biāo)準(zhǔn)偏差Sn。變異系數(shù)為 。

（2）背景值的計(jì)算。背景值取值范圍為 。

（3）警告線的設(shè)定。根據(jù)背景值設(shè)定警告線，所以警告線上線應(yīng)設(shè)定為XnS2n，警告線下線應(yīng)該設(shè)定為Xn/S2n。

2.3 數(shù)據(jù)呈偏態(tài)分布

數(shù)據(jù)呈偏態(tài)分布平均值為中位數(shù)Md，標(biāo)準(zhǔn)偏差為Sn，變異系數(shù)為CV=Sn/Md。背景值取值范圍為一定樣本概率下的百分位數(shù)區(qū)間。

2.4 數(shù)據(jù)低于檢測(cè)限值

數(shù)據(jù)低于檢測(cè)限值時(shí)，當(dāng)檢出率E？叟80%時(shí)，取檢測(cè)下限的0.7倍參加背景值統(tǒng)計(jì)計(jì)算；當(dāng)50%？燮E？燮80%時(shí)，取中位數(shù)表示平均值，當(dāng)E？燮50%時(shí)，取檢測(cè)下限表示平均值[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]宗棟良，常愛敏.深圳城市供水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第三方運(yùn)營(yíng)監(jiān)管實(shí)踐[J].給水排水，2013，39（12）：15-16.

*通訊作者：王瑞