水生态監測保護解決方案

水質自動在線監測系統是一套以在線自動分析儀器爲核心,運用現代傳感器技術、自動測量技術、計算機應用技術以及 相關的專用分析軟件和通訊網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測體系。建設地表水多參數水質自動監測系統,最終實 現以下目标:

1,能夠對水質進行自動、連續、準确地監測,數 據遠程自動傳輸,随時查詢所設站點地水質數據;

2,實現水質信息的在線查詢、統計、分析、計 算、圖表顯示、打印等,随時實現各個部門之間信息 的互訪共享;

3,當水質監測項目超标時,能夠自動報警或相 應,實現早預警,早報告。

建設标準

·《電導率水質自動分析儀技術要求》HJ/T 97-2003;

·《濁度水質自動分析儀技術要求》HJ/T 98-2003;

·《中國地表水環境水體代碼編碼規則》HJ 932-2017;

·《水文自動測報系統設備基本技術條件》SL/T102-1995;

·《水文自動測報系統規範》SL61-2015;

·《通訊工程系統防雷技術規定》YD5078-1998;

·《低壓控制開關設備和控制設備 總則》GB/T14048.1-2000;

·《數據通信基本型控制規程》GB/T 3453;

·《電力系統實時數據通信應用層協議》DL/T 476-2012;

·《數據終端(DTE)和數據電路終端設備(DCE之間的接口定義)》GB/T3454-2011;

·《數據元的交換格式、信息交換、試運行、日期的時間表示法》GB/T7408-2005;

·《電子設備機構、戶外機殼》GB/T19183.5-2003/IEC1969.3-2001;

·《地面水環境質量标準》GB 3838-2002;

·《地表水資源質量标準》SL63-1994;

·《水質分析方法》SL78~94-1994;

·《水質數據庫表結構和标識符标準》SL325-2005;

·《水環境監測規範》SL219-2013;

·《國家地表水水質自動監測站站房及采水技術要求》(環辦監測函[2017]1762号附件);

·《總氮水質自動分析儀技術要求》HJ/T 102-2003;

·《總磷水質自動分析儀技術要求》HJ/T 103-2003;

·《高錳酸鹽指數水質自動分析儀技術要求》HJ/T 100-2003;

·《氨氮水質自動分析儀技術要求》HJ/T 101-2003;

·《pH水質自動分析儀技術要求》HJ/T 96-2003;

·《溶解氧(DO)水質自動分析儀技術要求》HJ/T 99-2003;

建設原則

系統建設既要滿足近期要求,又要适應長遠發展,因此系統建設堅持“統一領導,統一規範,統一标準,分步實施”的原則,充分利用各種信息源,疏通信息流通渠道,保證信息流通暢達快捷。

系統總體架構

總體架構

水質在線自動監測系統是一個把多項監測指标的分析儀表集成在一起,從采樣、分析到記錄、整理數據(包 括遠程數據)中心遙控組成的系統,結合相應的監控及分析軟件,實現實時在線自動監測,滿足運行可靠穩定、維 護量少的要求,并可實現無人值守。 系統建設既要滿足近期要求,又要适應長遠發展,因此系統建設堅持“統一領導,統一規範,統一标準,分步實施”的原則,充分利用各種信息源,疏通信息流通渠道,保證信息流通暢達快捷。

主要性能

1.總體設計具有實用性、先進性、開放性、安全性和經濟性的特點。

2.總體設計符合國家、行業有關技術标準和規範。

3.水質數據準确度和精密度須滿足要求,與實驗室同步監測數據須在允許誤差範圍内。

4.所采用的設備符合結構簡單、性能可靠、能耗低的原則,系統可在無人值守的條件下長期工作。

5.系統具有良好的兼容性和可擴展性,充分考慮将來儀表的擴充要求,相關設備保留相應的餘量和接口。

6.取樣方式設計合理,不影響水質參數的檢測結果,在惡劣氣候下可穩定運行。

7.系統具備斷電、斷水自動保護和恢複功能,系統自身可維持運轉12小時。

8.能夠判斷故障部位和原因,具備故障以及狀态異 常自動報警功能;具備監測頻次設置功能。

9.每個監測過程前對分析儀表自動進行校準,監測後對系統内部管路進行反吹清洗。

10.具備遠程顯示儀器狀态、遠程校準和遠程清洗 功能。

11.儀器輸出信号應采用4-20mA或RS232(RS485) 接口供選擇;如采用RS232接口,應提供接口協議,以便與有關計算機網絡系統進行數據通訊。

12.系統控制軟件界面設計應該簡潔、美觀、實用,功 能全面且操作方便,适合監測技術人員和領導解讀,數據庫具備管理、分析、查詢和二次開發功能。

13.廢液排放安全處理,避免二次污染。

分項設計方案

采水單元

水質在線監測站選址的時候,首先考慮監測斷面水質的代表性,水質代表性不好的斷面不予考慮; 斷面水質代表性較好,要同時考慮水質監測站基本 建設的水、電、通訊、交通等公用工程條件,監測采樣 工程的難度也是重點考慮的條件之一。 采水單元需要因地制宜,根據水面寬度,泥沙、 水流量、潮汐大小,航運繁忙等情況,設計成不同的 采樣單元,比如棧橋、水榭、懸臂、半懸臂、浮船等不 同形式。


采水單元負責完成水樣的采集和輸送,包括水泵、管路、壓力流量控制閥、樣品前置過濾系統等,在任何情況下确保将采 集點的水樣引緻預處理單元内,其水量和水壓應滿足配水系統和分析儀器需要。

預處理單元

水樣預處理單元是整個自動監測系統中重要的組成部分。 由于水體的複雜性,水樣預處理的 好壞直接決定了分析儀表監測值的準确 性。 本系統可以分爲三個預處理環節(如右圖)

水質在線監測分析單元

水質在線監測分析單元負責完成水樣的監測分析,及水質信息采集、存儲、上傳工作,包括常規五參數(水溫、PH值、溶解氧、電導率、濁度)、氨氮、CODMn、總磷、總氮等參數的監測分析。


控制與數據采集單元

控制與數據采集單元的核心包含:PLC控制采集單元,現場工控機和現場監控軟件組成。 控制與數據采集單元示例如下圖:

輔助分析單元

輔助單元主要由清洗除藻單元、壓縮空氣單元、純水制備單元組成。

1.清洗除藻單元

管道内藻類的大量繁殖能夠改變水樣的參數指标,嚴重時使所采集的水樣失去代表性,其中最突出的 表現在氨氮的降解作用,使氨氮分析儀所測量的結果偏離真實值。根據實際的使用情況,可以以多種清洗方式結合以達到最佳的清洗效果,正反向循環清洗,正反向加壓 振蕩清洗,正反向加熱循環清洗。多種方式清洗的結合及調整清洗的頻率及周期可以有效的防止藻類的生 長并保持分析管路内的清潔,使分析系統始終處于最佳運行狀态。

2.壓縮空氣單元

空氣單元的氣源主要依靠設備中的空氣壓縮機及減壓過濾二聯件等設備來提供的。空壓機爲無油型, 保證不會對分析結果造成影響。它保證水站内自動反吹清洗系統的正常運行。

3.純水設備單元

自來水系統爲純水單元提供水源。需要保證自來水系統的幹淨,且壓力可長期維持在0.2MPA以上,用 于水質在線自動監測系統的正常清洗及制備純水,且自來水系統應保證可連續供應。

數據通信傳輸控制單元

水質在線監測站的電氣、管路等設備控制方式采用遠程控制、自動控制和現場控制相結合。現場全部由數據終端結合PLC控制器控制流程。具體示意圖如下:

控制單元

應在滿足現場控制點的基礎上具有10%的備用控制點,以備日後控制單元的修改和升級。

具有遠程顯示現場工作狀态、安全和參數超标(上、下限)報警、可将報警和異常事件自動發送至各級監控中心 。

能夠記錄有關現場異常事件的處理,儀器的修理、校準、标定等維護工作日志。

測站應具有有效的ID授權控制,放置非法使用。

控制系統應能對儀器進行一些基本功能的控制,如待機控制、工作模式控制、校準控制、清洗控制、停水保護等 。

可設定運行方式:現場或遠程對系統設置連續或間歇的運行模式。

能夠在水質超标事件發生時觸發自動采樣儀器的采樣。

數據采集部分技術

采集頻率:每通道≥0.2次/秒

采集精度:優于1/4000(大于12有效位)

數據采集誤差限值:采集的誤差優于滿量程的0.04%

通道數量:在滿足現有采集通道的情況下,應具有不少于3各備用通道以備儀器擴充和應急通道替換 。

項目案例

◎ 2008年北京奧運會北京周邊水源地監測保護項目

◎ 福建省甯德柘榮縣溪門裏水庫水源地水資源保護建設水質監測項目

◎ 山西省和川引水樞紐工程水位水質監測項目

◎ 河北省廊坊市城市水資源實時監控與管理系統項目

◎ 吉林省白山市靖宇國家級自然保護區生态監測礦泉水質量在線監測工程

◎ 馬邊彜族自治縣水源地水質在線監測項目

硬件産品:總氮在線監測儀  微型地表水環境質量監測站  總磷在線監測儀  氨氮在線監測儀  高錳酸鹽指數COD在線監測儀  浸入式紫外全光譜COD在線監測儀