水環境監測信息化新技術的應用

摘要：隨著生活水平的不斷提高，人們對生態環境的重視和保護意識逐漸加強。為了更好地保護生態環境，環境監測技術的進步和發展顯得尤為重要。其中，水環境監測技術在生態環境保護中起著十分重要的作用。隨著時代的進步、科技的不斷發展，水環境監測技術為了順應時代的要求，向著信息化方向發展，為生態環境保護工作保駕護航。

關鍵詞：生態環境保護;水環境監測;信息化技術

中圖分類號： X830 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2019.14.005

黨的十九大報告明確指出：“建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計”“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念” “像對待生命一樣對待生態環境”。生態文明建設和生態環境保護在我國已經提升到前所未有的戰略高度。我國生態環境保護從認識到實踐發生歷史性、轉折性、全局性變化，生態文明建設成效顯著。

隨著生活水平的提高，人們對生態環境的重視程度日益提高，對生態環境的要求逐漸加強，環保意識普遍提高。人們不再滿足于吃飽穿暖，而是更多地關注居住環境和生態環境的變化和質量。這就意味著對生態環境起動態監督作用的環境監測技術也要有相應的提高，才能滿足社會發展的需要。

作為環境監測的重要組成部分，水環境監測不容忽視。我國當前水問題突出，水資源保護與河湖水質問題日益嚴峻。目前的成熟監測技術并不能很好地滿足水環境監測的需要。水環境監測技術迫切需要準確化、信息化、完整化，以適應當前社會的需求。

1 水環境監測技術發展現狀

我國水環境監測方式可以劃分為三類：自動監測、常規監測和應急監測。根據各個流域的不同特點，一般采用自動監測和常規監測相結合的方式，開展對流域水環境的監測工作。

1.1常規監測技術

將有代表性的水質樣品按照國家標準方法進行規范采集、化驗，并分析水質類別和污染狀況等。其中，涉及水質項目眾多，包括常規項目、無機物、有機物、重金屬項目、毒理項目分析等。常規監測技術應用較早較成熟且應用較廣，已經形成了較完善的運行體系。目前，我國水環境監測技術主要采用常規監測，實施流程清晰、完整，全過程質量控制可溯源。但就目前而言，常規監測用時較長，其時效性略差。

1.2自動監測技術

該技術早在20世紀70年代初就已經在美國等發達國家開始應用。用于對河流、湖泊等地表水開展水文、水質同步連續自動監測。自動監測技術有利于對水質污染源進行連續監測。我國自20世紀80年代起引進水質自動監測技術。但是由于我國水域眾多，地方性水環境復雜，自動監測設備需要依據不同情況個性化設置，并且受儀器維護專業化要求較高、耗材費用較大，相關專業技術人員欠缺等多方面原因影響，造成目前并未形成大范圍有效的自動監測網絡。只在有條件的地區和部分河流布設自動監測站點，并且試點運行，與實驗室分析結果進行對比，來確定自動監測儀器分析數據的準確性。所以，自動監測技術仍需要進一步的完善和加快發展。

1.3應急監測技術

應急監測技術主要應用于突發的水污染事件中。監測過程中主要采用便攜式移動設備，進行現場參數測定。但現場檢測的參數只限于部分參數，并且便攜儀器對環境的要求較高，在極端惡劣的環境下，監測數據存在波動和偏差，并且要在突發水污染事件中準確找到污染源，才能及時進行監測。

為了更具可操作性和流動應變性，出現了水質應急監測車。水質應急監測車由車體、車載電源系統、車載實驗平臺、便攜應急監測儀器和應急防護設施、數據采集及傳輸系統、供電及照明系統、空調及通風系統等組成。其特點是不受地點、時間、季節的限制。在突發環境污染事故時，應急監測車可以迅速進入污染現場，監測人員在應急防護設施的保護下立即開展工作，應用監測儀器在第一時間查明污染物的種類與污染程度，同時通過數據采集及傳輸系統及時將現場情況與相關部門進行溝通。水質應急監測車上可以根據不同的需要裝載便攜測定或在線分析測定儀器，從而最大化滿足檢測需要。相對于便攜移動設備而言，應急監測車可監測參數更多，實用性更強。但應急監測車輛存在前期投入費用較高，后期利用率較低的問題，維護監測儀器也需要投入大量人力和物力，容易造成資源浪費。

2 水環境監測信息化新技術的發展及應用

目前，我國十分重視信息化工作的推進和發展。隨著信息獲取與傳輸技術在水利監測中的普及，水環境監測信息化技術也得以豐富和發展。

為了全面獲取水利信息，衛星遙感、水下探測、無線通信、物聯網等信息化技術得以快速應用和發展。相應地，在對河流的信息化監測中，水環境監測信息化技術也得到了全新的發展。

2.1 “3S”技術

“3S”技術是遙感（Remote Sensing）、地理信息系統（Geographical Information System）、全球定位系統（Global Position System）的簡稱，是將空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通信技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術的總稱。目前，該技術在水體污染程度監測和濕地環境觀測中已經展開了應用。不僅提高了工作效率，并且把信息化、現代化的研究成果有機融合了起來，體現出了無可比擬的優越性。但是目前該技術的應用還具有局限性，并不能完全發揮作用，未來還有很大的研究發展空間。一旦該技術可以很好地貫穿于水環境監測技術中，可以很好地推進信息化技術與水環境監測技術的有機結合，對水環境監測技術將有巨大的發展推動作用。

2.2 物聯網技術

物聯網技術主要依靠射頻識別與追蹤技術、通信網絡新技術和霧計算等展開應用。物聯網技術在水利中的應用典型是由IBM開發的智慧水管理系列項目。最具代表性的是智慧河流和港灣項目研究。在美國紐約州哈德遜河（Hudson River），開展了基于物聯網的智慧河流項目。這項技術采用了分布式傳感器網絡，實現了對河流斷面水量、水質及氣象等多參數的立體監測，全面提高了對河流物理、化學、生物信息的實時監測能力。通過在線分析河流全要素，同時對海量數據進行多維關聯分析，從而揭示出河流生態系統跨時空演變以及人類活動對其的影響作用。

另外，愛爾蘭的Smart Coast系統和澳大利亞的Lake Net系統，也都是針對湖泊設計的水環境監測系統。其結合了無線通訊和嵌入式系統技術。該系統可以對湖泊中的磷酸鹽濃度進行監測，同時也能實現水位、水溫等信息的在線采集、分析等。

監測數據的在線采集和實時傳輸，可以極大地提高工作效率，使水環境監測工作的時效性得以大幅提高，并且可以根據觀察到的實時數據，及時發現河流、湖泊的問題所在，快速制定解決方案。在后期，隨著科研深度的發展，還有望實現人機互動，實現數據信息的在線傳輸與反饋，從而使該技術更加智能化與人性化。

2.3 其他技術的應用

由于水環境監測屬于環境監測工作中的一部分，所以應用于其他環境監測中的技術也可以相應的引進到水環境監測當中來。同時環境監測技術可以與水利工作相結合，二者相輔相成。例如，生物學監測中的生物傳感器、PCR技術及生物芯片技術等，可以根據對水源微生物等的監測，來分析判斷水源污染狀況等。

未來的發展趨勢是多維化、立體化的，單獨采用一種技術已經無法滿足發展的需求。水利信息化技術目前正在向水質、水量兼顧，點、線、面綜合方向發展，這樣水環境監測技術就可以與水利技術相結合，二者相互協作，取長補短。由于水利信息化技術相對發展比較成熟，系統比較完善，因此，水環境監測信息化技術可以依托已有系統展開，從而獲得更好的發展。

3 水環境監測信息化技術應用中存在的問題與建議

3.1 存在的問題

3.1.1 基礎設施建設有待加強 由于我國水環境監測信息化技術起步略晚，加之其他原因，造成目前水環境監測相關的基礎設施并不完善。例如，水質自動監測站分布密度低，覆蓋面窄，對河流、湖泊的監測力度達不到要求。很多河流無法實現自動檢測以及監測數據的在線傳輸。很多時候仍需要常規檢測承擔大部分監測工作的內容。并且具備自動監測站條件的單位，往往會出現因自動監測站技術不夠成熟，而造成數據上傳延誤或者分析結果有誤的情況，因而喪失了自動監測的優勢。

3.1.2 信息化建設中的難題有待解決 當前是大數據時代，如何讓信息化技術更好地服務于水環境監測當中，是一個需要多方協作完成的課題。需要考慮如何更好地利用目前的信息網絡，使信息交互更暢通，使信息化技術更加適合于我國國情。這都需要在今后的技術發展和應用中逐步解決，需要多部門共同發揮自己的特長。但目前各部門之間缺乏溝通，不能很好地實現跨部門協作。同時監測工作實際中針對的目標比較單一，并不能結合其他方向，這也就造成了服務目標的單一，為此有效提高資源利用率的問題也有待解決。

3.1.3 業務支撐能力有待提升 除去設施不配套問題外，在目前現有的設備應用中，也存在一些問題。從設備的管理、應用、信息數據的處理到服務社會的程度以及后期的儀器維護等，這一系列環節都需要有完整的系統和運作手段。管理得當才能讓新技術更好地為水環境監測服務。目前水環境監測信息化技術的管理仍有不足之處。同時適應該技術的配套業務管理、操作人員存在專業技術薄弱現象。

3.2 建議

3.2.1 加大資金投入和扶持 水環境監測是關系人民群眾切身利益的公益性事業。想要通過信息化技術推動水環境監測技術的發展，必須要加大資金投入力度。這就需要從上到下一起行動。需要政府部門真正把水環境監測技術發展放到重要位置，在政策、資金投入中予以扶持。

3.2.2 加強管理，保障運行 水環境監測信息化新技術的發展和應用，能夠有力推進我國水生態環境保護工作。因此，加強水環境監測信息化技術管理和運行管理，在生態環境保護工作中起著十分重要的作用。各部門要提高認識，加大力度建設與健全管理機制，逐步使信息化技術發展走入正軌，有序運行。

3.2.3 加強信息化專業人員隊伍建設 信息化技術飛速發展，使工作更加智能化，科技含量高。這就需要有配套的專業技術人員來掌握和應用，因此，需要構建具有多方面人才的隊伍。要加強對技術人員的培訓，以適應信息化新技術的發展要求。用人單位要轉變舊的思想和用人機制，加快引進高新技術人才，使其加入到水環境監測的隊伍之中。讓水環境監測信息化技術得以發展，更好地服務于行業，服務于社會。

4 結語

水環境監測技術是環境監測的重要組成部分，是生態環境保護、水利發展中的重要支撐力量。推進水環境監測的信息化、現代化發展，就要從監測技術做起。水環境監測信息化技術的發展前景光明，雖然目前在我國實際應用中仍存在大量問題和挑戰，但是通過各部門的通力協作以及技術的不斷應用發展，水環境監測信息化技術將愈發成熟，更好地造福社會。

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作者簡介：張楊，碩士，工程師，研究方向：水環境監測，水文與水資源。