專家觀點 | 大連監測站：從單點自動化到流程智慧化的水質檢測能力升級路徑

在中，國家城市供水水質監測網大連監測站站長王洋介紹了《國家城市供水水質監測網大連監測站建設經驗分享》。本文根據嘉賓發言內容整理，經過專家本人審閱后發布。

國家城市供水水質監測網大連監測站站長 王洋

行業背景：水質檢測從“出具數據”轉向“支撐治理”

城市供水水質監測，已不再是單一實驗室出具檢測數據的問題。隨著水源水質變化、檢測項目擴展和全過程管理要求提升，水質檢測機構的功能正在由常規化驗檢測，逐步轉向風險識別、運行支撐和智慧化管理。

對于供水企業而言，檢測數據的價值不只在于判斷結果是否合格，更在于服務水源預警、水廠工藝調整、管網運行維護和應急處置。尤其在地表水水質波動、嗅味風險識別和新興污染物篩查任務增加的背景下，傳統人工檢測和分散式自動化設備已難以完全滿足高頻次、批量化、可追溯的檢測需求。

本報告圍繞大連監測站能力建設、全過程水質監測、科研支撐和智慧實驗室建設實踐，梳理其由傳統化驗檢測向全過程風險識別、技術治理和智慧化檢測轉型的主要路徑。

運行基礎：長期能力積累為智慧化建設提供條件

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從化驗室到專業檢測機構

大連監測站的建設具有較長的能力積累過程。1982年，依托引碧入連一期工程，建成面積600㎡的水質監測化驗樓，成立公司中心化驗室，初步形成供水水質檢測基礎條件。1994年，水質監測中心通過國家資質認定計量認證現場評審，成為國家城市供水水質監測網大連監測站。2023年，大連市水務集團水質監測有限公司成立，成為水務集團全資子公司。

由早期供水化驗室發展為國家城市供水水質監測網大連監測站，再到集團全資水質監測公司，大連監測站逐步形成專業檢測、全過程監測和技術支撐能力。

圖1 大連監測站發展沿革圖

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實驗室條件與檢測能力持續提升

目前，公司總面積4770㎡，擁有31人的專業檢測技術團隊，檢測能力覆蓋十類產品。2026年，公司再次完成檢測項目擴項，檢測參數由452項增至538項，新增內容涵蓋苯胺類污染物、硫醚類嗅味物質、抗生素類新興污染物、金屬、重金屬和浮游植物等。

通過此次擴項，公司具備了開展硫醚類物質和抗生素類物質檢測的CMA資質認定能力，檢測范圍由常規指標進一步拓展至嗅味物質、新興污染物和高風險污染物篩查。

圖2 大連監測站實驗室

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基礎能力對智慧化建設的支撐

上述場地、人員、資質和檢測項目基礎，說明智慧實驗室建設不是從零開始配置設備，而是在已有檢測能力上的系統升級。長期形成的實驗室條件、人才隊伍和CMA資質能力，為后續系統選型、流程改造和智慧化運行提供了基礎條件。

運行現狀：監測網絡已從實驗室延伸到全過程

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公司化運行后的經營能力提升

2023年與自來水集團分立后，水質監測公司持續優化內部管理、外部服務和資源配置，獨立運行能力逐步增強。經營能力提升不僅體現在財務指標改善，也為檢測擴項、監測網絡延伸、科研投入和智慧實驗室建設提供了支撐。

表1 2023—2025年主要經營指標完成情況

從表1可以看出，2023—2025年公司營業收入、外部收入、利潤總額和全員勞動生產率均呈改善趨勢。其中，營業收入由438.07萬元增至1156.26萬元，利潤總額由虧損轉為83.56萬元。上述數據表明，公司化運行后，經營支撐能力、外部服務能力和成本控制能力逐步增強，為后續檢測擴項、科研投入和智慧實驗室建設提供了支撐。

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覆蓋源頭到末端的全過程監測網絡

在監測網絡方面，現有監測范圍覆蓋3個水源地、6座水廠、5164公里管網和562處二次供水設施，管網末梢水監測站點由16個增至35個。

這些數據說明，大連監測站的工作邊界已經從實驗室內部檢測，延伸到水源、水廠、管網、二次供水和用戶末端，為后續智慧化檢測系統建設提供了真實應用場景。

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檢測項目擴展提升風險識別能力

2025年，日常檢測增加2-甲基異莰醇和土臭素等嗅味相關指標，并納入月度常規檢測；其中9個重點站點檢測項目由40項增加至114項，每半年開展一次，比國家標準規定項目多出76項。

檢測項目擴展說明，水質監測已不只是常規指標檢測，而是進一步面向嗅味物質、新興污染物和高風險污染物識別。風險識別關口前移，也對檢測效率、數據追溯和批量處理能力提出了更高要求。

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特殊時期保障形成快速響應機制

在常規監測基礎上，公司圍繞汛期、夏季高溫、重大會議和重要節假日等重點時段，開展加密檢測和應急保障。針對汛期及夏季高溫天氣，按照集團要求對碧流河、英那河水庫開展加密檢測，并提前制定水質應急檢測方案。

在應急響應方面，公司負責人保持手機24小時開機，相關人員在周末接到加班指令后，要求2小時內到崗。常規監測解決日常風險識別，特殊時期保障解決快速響應問題。隨著嗅味風險識別、藍藻治理等工作深入，監測數據還需進一步轉化為科研分析、工藝調整和風險預警措施。

科研支撐：監測數據從“發現問題”轉向“支撐治理”

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水源風險治理依托科研合作

水質監測的價值，不只是判斷結果是否合格。面對嗅味物質識別、藻類風險防控和新興污染物篩查等問題，監測數據需要進一步轉化為水源治理措施、水廠運行參數和風險預警依據。

2024年，公司圍繞水質治理技術創新、技術報告編制、治理方案制定和凈水漁業規劃等內容，持續加強科研合作。針對水庫藍藻等水源水質問題，公司與大連理工大學、中水北方勘探設計公司、中國水產科學研究院等單位開展聯合研究，提出23項治理措施，并結合水庫生態調控需求，科學投放濾食性魚類，為藍藻治理提供技術支撐。

圖3 科研合作與水源治理路徑示意圖

從圖3可以看出，水質監測數據經過問題識別、科研合作和治理措施轉化，逐步形成水源風險防控路徑。該路徑說明，監測工作的價值不只是發現異常，更在于支撐污染成因分析和治理措施選擇。

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水廠工藝調整依托監測數據

水源水質變化最終會傳導至水廠處理環節。針對水質波動和嗅味風險，原水廠新增粉末活性炭投加設備，水廠端配置新型復合藥劑，并根據水質變化情況動態調整粉末活性炭和藥劑投加量，形成“原水端吸附控制+水廠端復合藥劑強化處理”的雙層防護。

這一過程說明，監測數據不是停留在報告里，而是進入水廠運行控制。通過監測識別水源變化，通過實驗室分析判斷風險特征，再通過藥劑投加實施過程控制，可以提升水廠應對水質波動的能力。

圖4 水廠工藝優化與藥劑投加調整現場

從圖4可以看出，水廠工藝優化并不是固定投加，而是結合水質監測結果和現場運行需求動態調整。監測數據用于識別水源變化，實驗室分析用于判斷風險特征，藥劑投加用于實施過程控制，形成“監測—分析—調整—反饋”的運行閉環。

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創新平臺支撐智慧化系統開發

科研合作和工藝優化需要人才隊伍和創新平臺支撐。王洋職工創新工作室圍繞水質檢測方法、快速檢測技術、嗅味物質識別和標準化建設等方向開展工作，主導制定7項團體標準、1項地方標準，并形成7項軟件著作權、5項發明專利和1項實用新型專利。

同時，“王洋職工創新工作室”科研項目“基于智慧化水質檢測系統的開發及應用”獲得大連市總工會13.8萬元獎金扶持。科研合作、標準轉化和成果積累，為智慧實驗室建設提供了人才、技術和應用基礎。

圖5 科研課題與創新成果概況

問題識別：地表水檢測壓力倒逼流程智慧化升級

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已有自動化基礎，但仍缺流程協同

前期實驗室已具備一定自動化基礎，樣品預處理、檢測分析、藻類識別和樣品瓶清洗等環節均有自動化設備支撐。

圖6 實驗室自動化基礎建設情況

從圖6可以看出，實驗室自動化已覆蓋樣品預處理、檢測分析、藻類識別和樣品瓶清洗等多個環節，為后續智慧化升級提供了基礎。

但自動化不等于智慧化。單臺儀器解決的是局部效率，智慧實驗室要解決的是檢測任務、樣品識別、儀器調度、數據回傳和質量控制之間的流程協同。

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現實檢測壓力推動智慧化升級

智慧實驗室建設并非單純追求設備展示，而是源于實際檢測壓力。

近年來，地表水水質變化加大，水源水檢測頻次和樣品數量增加，藻類監測、嗅味物質控制和常規理化指標檢測任務同步加重。部分樣品送達時間集中在下午5點至6點左右，人員需繼續完成登記、分樣、檢測和數據整理，容易造成檢測周期延長、人員加班和結果反饋滯后。此外，傳統檢測模式較多依賴人工分樣、人工檢測和人工錄入，在樣品集中送達、檢測項目較多的情況下，容易影響結果反饋速度。

結合近年來的地表水水質變化、日常檢測任務增加顯著、人員資源的約束以及檢測數據反饋時效要求高等多方面因素，檢測實驗室的智慧化升級顯得尤為迫切。

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建設目標指向批量化、自動化和可追溯

為提高批量樣品處理效率和數據回傳能力，有必要在既有自動化基礎上建設AI智慧無人分析系統。系統目標是實現一天完成100—150個水樣，檢測項目涵蓋pH、氨氮、硫化物、總氮、總磷、高錳酸鹽指數、化學需氧量等地表水主要指標。

系統不僅要實現自動檢測，還要完成樣品信息自動掃碼錄入、自動檢測作業、數據報表與統計、質量控制、數據管理、儀器故障與安全報警等功能。也就是說，智慧化升級的重點不是單純增加設備，而是形成批量化、自動化、可追溯的檢測流程。

技術路徑：以樣品流轉和數據閉環為核心完成系統落地

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多場景調研明確技術路線

明確建設目標后，關鍵不在于“買哪臺設備”，而在于選擇一套適合大連站檢測任務、場地條件、樣品特點和資質要求的系統方案。

前期先后參觀寧波市北侖站生態環境監測中心、中國生態環境監測總站、上海城投水務及沈陽市生態環境監測中心等無人設備現場，了解不同場景下自動分析、樣品流轉、機器人操作、軌道輸送和快速檢測等技術路線。

圖7 主流智慧實驗室調研現場圖

從圖7可以看出，不同單位智慧實驗室在空間布局、設備組合和樣品流轉方式上存在差異。多場景調研的目的，是為系統選型提供實際參照，避免脫離自身場地、樣品和運維條件盲目建設。

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設備選型兼顧穩定性與合規性

在主流廠商調研中，重點比較北裕、力合、譜育、睿科等AI智慧無人分析系統方案。綜合考慮運行穩定性、樣品密封性、CMA報告出具適配性和有限空間內連續檢測能力，最終選用上海北裕儀器。

對于供水水質檢測場景而言，自動化程度不是唯一標準，能否穩定運行、保證樣品有效性、實現數據追溯和長期運維可控，才是方案落地的關鍵。

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基礎改造保障系統運行

在實驗室改造方面，重點完成水電排布、通風系統、分析實驗純水接入和廢液收集處置。

圖8 智慧實驗室建設現場圖

從圖8可以看出，智慧實驗室已形成樣品批量上樣、機械臂輔助流轉、自動分析設備聯動和數據終端管理的集成化運行場景。該場景說明，智慧實驗室建設不是單臺儀器更新，而是圍繞樣品流轉、自動分析、數據管理和質量控制形成的系統化建設。

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樣品流轉采用“先送樣再分樣”

結合現有約50㎡場地和檢測任務要求，系統采用“先送樣再分樣”的流轉思路，樣品先送至分樣模塊，再由系統調派至空閑分析單元。該方式的關鍵不只是提高效率，更是保護樣品有效性。

除取樣環節外，樣品在輸送和存放過程中盡量保持密封狀態，可減少揮發性物質逸出，降低交叉污染風險。對于氨氮、硫化物等項目，全程密封有助于提高檢測結果可靠性。

圖9 智慧實驗室樣品流轉模式比選示意圖

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LIMS對接形成檢測流程閉環

智慧實驗室建設的核心，不只是設備自動運行，更是檢測任務、樣品信息、儀器數據和結果上傳形成閉環。

通過與LIMS系統自動對接，系統構建了任務下達、樣品識別、檢測執行和數據上傳的全過程流程。LIMS系統傳遞檢測計劃并打印二維碼標簽，預檢模塊掃描二維碼識別樣品，系統自動匹配檢測項目和分析路徑，儀器測定完成后將結果傳回主控電腦，最終由LIMS系統抓取全部檢測結果，實現數據回傳。

圖10 LIMS自動對接與檢測流程閉環

從圖10可以看出，LIMS自動對接將檢測計劃、二維碼標簽、樣品識別、儀器檢測和結果回傳串聯為連續流程，實現樣品信息、檢測任務和結果數據的全過程關聯。該流程說明，智慧化的關鍵不只是設備自動運行，而是把樣品、任務、儀器和數據納入同一管理閉環。

現場驗證與效益評估：從系統投用到效率提升

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系統投用具備報告出具條件

目前，智慧實驗室系統已正式投入使用，并完成相關資質認定工作，具備出具檢測報告的條件。系統建設已從方案設計和設備聯調階段，進入實際檢測應用階段，為批量樣品檢測、數據自動回傳和質量控制閉環提供了現場基礎。

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檢測流程由人工為主轉向自動協同

系統投入使用后，水質檢測流程由傳統人工分樣、人工檢測、人工記錄為主，逐步轉向樣品自動識別、系統自動調度、儀器自動檢測和數據自動回傳相結合的運行模式。

原有9項指標主要依靠人工檢測，樣品登記、分樣、檢測和數據整理對人員投入依賴較強。系統運行后，可減少重復性人工操作，提高批量水樣檢測效率，并使檢測人員更多轉向數據審核、質量控制、異常分析和設備運維等工作。

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效益測算體現效率提升

圖11 智慧實驗室建設效益目標

從圖7.1可以看出，圍繞9項參數優化，根據測算，預計每年可形成約120萬元營收，節約人工約80萬元，檢測效率提升約50%。上述結果說明，智慧實驗室建設有助于提升檢測效率，并具備一定經濟效益和管理效益。

需要說明的是，該結果屬于基于現有檢測任務和系統運行目標形成的測算結果，后續仍需結合實際業務量、運行時長和人員配置變化持續驗證。

總結展望：以實際需求牽引智慧化檢測體系建設

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智慧實驗室建設不只是設備更新

智慧實驗室建設不僅是設備更新，也為人才培養和成果轉化提供了新場景。圍繞智慧化水質檢測系統開發及應用，后續計劃培養5名水質檢測專家，申請1項專利，發表1篇論文，并爭取參與相關標準制定。系統運行過程中形成的樣品流轉、數據接口、自動識別、質量控制和結果回傳等經驗，也可進一步轉化為專利、論文和標準化成果。

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大連經驗在于需求牽引和流程閉環

綜合來看，大連監測站智慧實驗室建設以實際檢測需求為牽引，以自動化基礎和科研能力為支撐，通過樣品流轉優化、LIMS自動對接和檢測流程閉環管理，初步形成了適應批量化、規范化和可追溯管理要求的智慧化水質檢測路徑。

從實踐看，智慧實驗室建設不能脫離檢測主業和現場問題。其關鍵不在于單臺設備先進程度，而在于能否圍繞樣品流轉、檢測任務、數據回傳和質量控制形成閉環。

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后續仍需持續驗證和優化

后續仍需結合實際運行數據，持續驗證系統效率、成本節約和質量控制效果，并在不同水樣類型和應用場景中進一步優化方法適配和運維管理要求，為同類水質檢測實驗室智慧化建設提供參考。

編輯整理：《凈 水技術》編輯 楊潔

排版：李濱妤

審核：孫麗華

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