程立談在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器發(fā)展現狀及未來(lái)展望

[導讀] “未來(lái)，包括移動(dòng)分析在內的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器具有廣泛的應用前景，在智慧水務(wù)、智能水工廠(chǎng)、智慧農業(yè)以及個(gè)人水質(zhì)檢測、水安全管理等領(lǐng)域都會(huì )得到普遍的應用?！?/span>

　　儀器信息網(wǎng)訊 2014年11月25日-26日，由中國儀器儀表學(xué)會(huì )分析儀器分會(huì )、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì )分析儀器分會(huì )聯(lián)合主辦的“第七屆中國在線(xiàn)分析儀器應用及發(fā)展國際論壇暨展覽會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng) CIOAE 2014)”在國家會(huì )議中心舉行。儀器信息網(wǎng)作為戰略支持媒體參加了此次會(huì )議。
　　在本次會(huì )議的大會(huì )報告上，哈希公司程立做了《在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器發(fā)展現狀及未來(lái)展望》的報告。

　　發(fā)展現狀
　　在市場(chǎng)研究公司Research and Markets 2013年發(fā)布的《2018年中國水質(zhì)分析儀器市場(chǎng)展望與機遇》報告中，提到中國是全球最大的水質(zhì)分析儀器市場(chǎng)之一，并已成為亞太地區的主導者。預計未來(lái)5年內，中國水質(zhì)分析儀器市場(chǎng)增長(cháng)速度驚人，2018年該市場(chǎng)將超過(guò)5.5億美元。
　　如此巨大的市場(chǎng)一方面來(lái)自于嚴格的政策法規。我國目前已將發(fā)展在線(xiàn)監測作為政府控制水污染和保障水安全的重要技術(shù)路線(xiàn)，國控和地方控制的污染源排放口自動(dòng)監測以及分布在各地的江河湖泊的水質(zhì)自動(dòng)監測站，提供了大量的水質(zhì)分析儀器應用機會(huì )。
　　另一方面，中國作為一個(gè)制造大國，擁有全世界最為齊全的工業(yè)門(mén)類(lèi)，工業(yè)的發(fā)展也促使著(zhù)對于在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的需求。目前無(wú)論是火電、石化、煤化工等傳統的高耗水行業(yè);還是在電子、醫藥等一些對于水質(zhì)要求極為嚴格的新興行業(yè)，都為在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器帶來(lái)了普遍的應用機會(huì )。
　　程立表示根據應用目的的不同，在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器可以分為監測型和過(guò)程型兩類(lèi)。其中監測型主要用于單純的水質(zhì)監測，以判斷水質(zhì)是否達到法規的要求，以及環(huán)境水質(zhì)和飲用水質(zhì)的預警，不參與水處理工藝過(guò)程控制。它監測的水質(zhì)參數主要是COD、氨氮、總磷、總氮和重金屬等。而且對于數據的準確度要求更高，數據可以作為有關(guān)部門(mén)執法管理的衣服。
　　而過(guò)程型在線(xiàn)水質(zhì)監測儀器主要用于水處理工藝或者用水過(guò)程中的水質(zhì)監測，所測量的水質(zhì)參數參與過(guò)程控制，以實(shí)現優(yōu)化水處理工藝，提升水處理效率的目的。同時(shí)，在保證水質(zhì)達標的前提下，實(shí)現水處理過(guò)程節能降耗的目的。同時(shí)根據不同的水處理工藝需要監測的水質(zhì)參數各不相同，總計可以超過(guò)數十種水質(zhì)參數。過(guò)程型在線(xiàn)水質(zhì)監測儀對于儀器的可靠性和穩定性要求更高，它要求儀器能夠可靠的反映水質(zhì)變化趨勢，為水處理過(guò)程控制提供依據。另外，對過(guò)程型分析儀器響應時(shí)間的要求也明顯高于監測型儀器。
　　目前，在我國過(guò)程型在線(xiàn)水質(zhì)分析儀在的典型應用有：石油化工行業(yè)，在線(xiàn)TOC分析儀已經(jīng)成為凝結水回用所采用的標準配置;在自來(lái)水行業(yè)，采用氯及氯胺工藝的水廠(chǎng)采用在線(xiàn)消毒劑分析儀，如余氯、氯胺分析儀，從而實(shí)現節省水處理化學(xué)品，降低運行費用。制藥工業(yè)，在線(xiàn)TOC分析儀的使用也成為了制藥用水有機雜質(zhì)監測和控制的重要手段;在市政污水處理行業(yè)及水產(chǎn)養殖行業(yè)，溶解氧的在線(xiàn)監測降低了能耗和運行費用，同時(shí)保證了水質(zhì)的達標;目前營(yíng)養鹽在線(xiàn)分析儀器也逐步開(kāi)始應用，以幫助污水處理廠(chǎng)實(shí)現除磷脫氯工藝的優(yōu)化控制，提升污水排放標準;另外還有在線(xiàn)硬度、在線(xiàn)鈉離子分析儀用于優(yōu)化鍋爐的進(jìn)水處理工藝等。
　　程立表示，中國在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器市場(chǎng)發(fā)展迅速，政府的巨大投入使得監測型在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器得到了快速的發(fā)展。過(guò)程型在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器開(kāi)始大量采用，為水工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級、水處理工藝優(yōu)化控制、降低能耗提供技術(shù)支撐。但目前也存在不少問(wèn)題，如：在線(xiàn)水質(zhì)分析儀目前主要采用傳統分析原理，新測量原理應用較少，監測型儀器所獲得的數據是各自獨立的，關(guān)聯(lián)性不強;基礎水質(zhì)數據庫的建立剛剛起步，數據的后處理和分析缺失，使得數據的價(jià)值沒(méi)有得到充分體現，無(wú)法為水環(huán)境預測預警提供支持。單純的依靠監測型分析技術(shù)，對數據造假缺乏更有效的手段，在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的價(jià)值沒(méi)有得到充分的體現。

　　未來(lái)展望
　　新測量原理、新材料、新算法等的出現也推動(dòng)者水質(zhì)分析儀器的發(fā)展。如新的測量原理：LIBS(激光誘導擊穿光譜)、HMA(混合多光譜分析)、MWDXRF(單波長(cháng)色散X射線(xiàn)熒光分析)，生物技術(shù)等逐漸被在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器采用，因而將出現更多能夠實(shí)現在線(xiàn)分析的水質(zhì)參數。
　　石墨烯、納米材料、生物芯片等新材料也為新測量原理在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的應用提供了物質(zhì)支撐?；瘜W(xué)計量學(xué)將會(huì )在水質(zhì)分析中得到越來(lái)越多的應用;各種新算法及水質(zhì)模型的出現，也將提升各種新型在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的功能及完善數據后處理，提供更多的有價(jià)值的水質(zhì)信息和數據。
　　對于水質(zhì)分析儀器未來(lái)的發(fā)展，程立表示主要有：智能化將成為在線(xiàn)水質(zhì)分析儀控制器的主流，將具有網(wǎng)絡(luò )功能，具有更多人機互動(dòng)方式，如手勢、語(yǔ)音控制;通過(guò)云計算可實(shí)現儀器間數據共享和數據再處理。
　　其傳感器將主要朝小型化、低成本化發(fā)展，將可實(shí)現數據直接傳輸，更多的水質(zhì)參數可以實(shí)現在線(xiàn)監測。軟件方面，除了儀器本身的控制軟件和數據分析軟件，各種通訊、數據分析及處理的應用軟件出現，水質(zhì)識別軟件將成為現實(shí)。
　　此外，在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器將具有自學(xué)習和自我管理、自適應功能，能夠根據環(huán)境和操作者的變化，以及儀器自身狀態(tài)做出主動(dòng)調整或預警;儀器能夠記錄和提醒各種使用維護信息，引導儀器使用人員做好儀器主動(dòng)維護、備品備件管理以及儀器使用壽命預測等工作，提高工作效率。
　　程立介紹說(shuō)，不僅是儀器硬件和分析技術(shù)，軟件和數據處理技術(shù)也將是在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的重要組成部分。隨著(zhù)，大數據技術(shù)和云計算的出現，將改變以前分布在不同部門(mén)、不同個(gè)體的數據管理和信息的使用方式;來(lái)自于在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的大量數據可以迅速得到處理和分析，建立區域或流域水質(zhì)基線(xiàn)，建立目標地區的水質(zhì)基礎數據庫;構建以水質(zhì)預測以及安全預警為目的的算法和數學(xué)模型，指導政府水務(wù)管理和人們的用水行為。
　　未來(lái)，我們是否可以在目前基于數學(xué)模型算法的創(chuàng )新技術(shù)基礎上，利用大數據云計算的方式，進(jìn)行例如流域等大區域的水質(zhì)綜合預測預警，都是值得期待的。
　　此外，程立特別介紹了移動(dòng)水質(zhì)分析技術(shù)。移動(dòng)水質(zhì)分析設備包括便攜式分析儀器和預制試劑。移動(dòng)分析作為一種“非連續實(shí)時(shí)分析技術(shù)”，在未來(lái)將成為傳統在線(xiàn)水質(zhì)分析技術(shù)的補充和發(fā)展。
　　程立介紹說(shuō)，在儀器小型化的基礎上，移動(dòng)水質(zhì)分析設備還會(huì )增加無(wú)線(xiàn)通訊以及GPS等功能，各種數據處理分析及傳輸的APP會(huì )大量出現，為大數據處理中心提供更多的數據信息?，F有的移動(dòng)終端會(huì )增加水質(zhì)分析功能，實(shí)現移動(dòng)水質(zhì)分析技術(shù)的民用化。
　　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及和云計算的出現，使得移動(dòng)水質(zhì)分析的數據共享成為現實(shí);在適當的移動(dòng)載體支持下，可以獲得區域范圍內大量的實(shí)時(shí)水質(zhì)數據;移動(dòng)分析可以比傳統固定式在線(xiàn)分析提供成本更低、覆蓋范圍更廣、信息量更大的數據。由于大數據和云計算的出現，能夠由非專(zhuān)業(yè)分析人員提供非傳統意義的水質(zhì)相關(guān)數據，對水質(zhì)綜合評估會(huì )變得越來(lái)越有價(jià)值。
　　最后，程立表示：“未來(lái)，包括移動(dòng)分析在內的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器具有廣泛的應用前景，在智慧水務(wù)、智能水工廠(chǎng)、智慧農業(yè)以及個(gè)人水質(zhì)檢測、水安全管理等領(lǐng)域都會(huì )得到普遍的應用?！?/span>