一种新型智能COD仪的研制

　　随着环境污染的日益严重，环保部门对环境的监测力度也不断加大。其中监测设备的高科技化是现代化监测的标志。水质的污染是环境污染的一大方面，污水能否达标排放由污水的污染指标决定。其中最重要的指标是污水的COD 值。COD（化学耗氧量）是指在一定条件下，水体中的有机物或其他溶解态与悬浮态还原性物质被强氧化剂（重铬酸钾）氧化所消耗的氧化剂所对应的氧的物质浓度，以氧的mg/1 来表示，它是反映水体受还原性物质污染的一项综合指标。因此，有效的监测污水排放源的COD 值，杜绝非达标排放是控制污染的关键所在。目前，国内正在使用的COD 监测仪大部分为离线测定，少数为在线测定，但自动化程度低，无法与计算机联网，测得的数据上报、统计与分析的工作量大，更难以对排污总量进行控制。因此，研制一种智能的COD 监测终端，并以低廉的费用进行联网，将极大的降低污水监测的难度。本文研制的智能在线COD 监测终端，借肋于GSM 强大的数据传输平台及低廉的传输费用，有效的解决了这一难题。

　　2 系统的总体结构

　　整个系统的网络结构分三层：SC—SS—SU。SC 为地区监控和管理中心，主要完成全网的监控信息的统计、处理及分析以及排污指标的下达和对排污总量的控制。监控中心最重要的两部分是数据服务器和监控业务台。数据服务器保存着来自全网各基层终端的所有数据。业务台是监控中心的系统操作平台，负责收集、分析、统计和查询各监控终端SU 的实时数据、历史数据、告警信息等，并生成各种统计报表及曲线图。SS为区域监控站，负责该对区域各监测点的数据的统计、预测和控制。SU为各企业终端监测站，负责COD 数据的采集，并通过GSM 将数据发送给上级监控站。SS与SC之间采用高速局域网连接的客户/服务器（C/S）模式。每个SS 站下连多个SU 终端。SS与SU之间采用GSM 联网。图1为三层网络结构示意图。

　　该系统采用这种连接的最大好处是可以充分利用现有的通讯设施，通过GSM 数据传输平台、远程PSTN 电话网（或ISDN、DDN、光纤）和本地PSTN电话网，在控制中心和监测终端之间传递数据。原始数据是由设在各企业的监测终端SU 获得的。对监测终端的要求是智能化，提供数据快捷、准确、可靠。因为它是整个污水监测系统可靠性的基础。

　　3 终端的研制

　　3.1 COD 测定的原理

　　终端系统的任务是负责对污水进行COD 值的测定以及数据的上传。本系统采用库仑分析法测定COD 值。库仑分析法是一种电容量分析法，它是通过测定电解反应所消耗的电量，根据法拉第定律计算结果的一种电分析方法。其基本原理可以用以下式子阐明：

　　（1）式表示重铬酸根在强酸介质中的氧化还原反应。（2）式表示电生滴定剂Fe2+的过程。（3）式表示用电生的滴定剂Fe2+滴定过量的重铬酸根。法拉第定律表明“电流通过溶液时，两极上所产生的物理重量与通过的电量成正比”，“相同的电量通过不同的电解溶液时，各电极上产生物质的多少与它们的化学当量成正比”。由于滴定剂Fe2 + 是由工作电极电解产生的。因此可得：

　　3.2 终端的硬件组成

　　终端系统由上位机和下位机组成如图2。上位机采用工业用控制计算机，负责对下位机下达指令并接收下位机的数据。同时还能接受来自监控中心的命令，计算COD 值并自动将结果通过GSM 发送至监控中心。下位机采用单片机系统，负责污水样品以及化学试剂的精确计量、加热回流、库仑滴定、指示等。其中两路A/D 通道分别用于检测滴定终点信号和温度信号，15 路带头隔I/O 口用于控制各执行部件。上下位机通过RS—232 串口传递数据。

　　3.3 系统的软件设计

　　上位机软件既承接监控中心程序（采用GSM 通讯方式），又承接下位机程序（采用RS—232 串口通讯方式）。上位机软件框图如图3。下位机接收到上位机的命令之后，立即执行COD 测定任务。具体任务包括取水样、取试剂、加热反应、温度控制、滴定终点检测、记录滴定时间等一系列工作。下位机程序框图如图4。

　　3.4 终端系统的性能与使用效果：

　　由于库仑法可以用电生滴定剂的方法滴定多余的重铬酸钾，其中滴定剂Fe2 + 是由工作电极电解产生的，产生后立即与被测物质重铬酸钾作用，因此滴定剂永远是“新鲜”的，不存在杂质污染而造成测量误差问题。库仑滴定的原始标准即恒流源电流和计时器，它们不受化学性质的影响。下面是一组对实际样品进行测定的结果见表1。

　　测定样品为200mg/1 的标准溶液（GBSZ50001—88），相对误差为-0.5%，表明本仪器与国标法对工业废水的测定结果无显着性差异。

　　4 结束语