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  1. 水生态监测保护解决方案

    水质自动在线监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心,运用现代传感器技术、自动测量技术、计算机应用技术以及 相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。建设地表水多参数水质自动监测系统,最终实 现以下目标:

    1,能够对水质进行自动、连续、准确地监测,数 据远程自动传输,随时查询所设站点地水质数据;

    2,实现水质信息的在线查询、统计、分析、计 算、图表显示、打印等,随时实现各个部门之间信息 的互访共享;

    3,当水质监测项目超标时,能够自动报警或相 应,实现早预警,早报告。

    建设标准

    ·《电导率水质自动分析仪技术要求》HJ/T 97-2003;

    ·《浊度水质自动分析仪技术要求》HJ/T 98-2003;

    ·《中国地表水环境水体代码编码规则》HJ 932-2017;

    ·《水文自动测报系统设备基本技术条件》SL/T102-1995;

    ·《水文自动测报系统规范》SL61-2015;

    ·《通讯工程系统防雷技术规定》YD5078-1998;

    ·《低压控制开关设备和控制设备 总则》GB/T14048.1-2000;

    ·《数据通信基本型控制规程》GB/T 3453;

    ·《电力系统实时数据通信应用层协议》DL/T 476-2012;

    ·《数据终端(DTE)和数据电路终端设备(DCE之间的接口定义)》GB/T3454-2011;

    ·《数据元的交换格式、信息交换、试运行、日期的时间表示法》GB/T7408-2005;

    ·《电子设备机构、户外机壳》GB/T19183.5-2003/IEC1969.3-2001;

    ·《地面水环境质量标准》GB 3838-2002;

    ·《地表水资源质量标准》SL63-1994;

    ·《水质分析方法》SL78~94-1994;

    ·《水质数据库表结构和标识符标准》SL325-2005;

    ·《水环境监测规范》SL219-2013;

    ·《国家地表水水质自动监测站站房及采水技术要求》(环办监测函[2017]1762号附件);

    ·《总氮水质自动分析仪技术要求》HJ/T 102-2003;

    ·《总磷水质自动分析仪技术要求》HJ/T 103-2003;

    ·《高锰酸盐指数水质自动分析仪技术要求》HJ/T 100-2003;

    ·《氨氮水质自动分析仪技术要求》HJ/T 101-2003;

    ·《pH水质自动分析仪技术要求》HJ/T 96-2003;

    ·《溶解氧(DO)水质自动分析仪技术要求》HJ/T 99-2003;

    建设原则

    系统建设既要满足近期要求,又要适应长远发展,因此系统建设坚持“统一领导,统一规范,统一标准,分步实施”的原则,充分利用各种信息源,疏通信息流通渠道,保证信息流通畅达快捷。

    系统总体架构

    总体架构

    水质在线自动监测系统是一个把多项监测指标的分析仪表集成在一起,从采样、分析到记录、整理数据(包 括远程数据)中心遥控组成的系统,结合相应的监控及分析软件,实现实时在线自动监测,满足运行可靠稳定、维 护量少的要求,并可实现无人值守。 系统建设既要满足近期要求,又要适应长远发展,因此系统建设坚持“统一领导,统一规范,统一标准,分步实施”的原则,充分利用各种信息源,疏通信息流通渠道,保证信息流通畅达快捷。

    主要性能

    1.总体设计具有实用性、先进性、开放性、安全性和经济性的特点。

    2.总体设计符合国家、行业有关技术标准和规范。

    3.水质数据准确度和精密度须满足要求,与实验室同步监测数据须在允许误差范围内。

    4.所采用的设备符合结构简单、性能可靠、能耗低的原则,系统可在无人值守的条件下长期工作。

    5.系统具有良好的兼容性和可扩展性,充分考虑将来仪表的扩充要求,相关设备保留相应的余量和接口。

    6.取样方式设计合理,不影响水质参数的检测结果,在恶劣气候下可稳定运行。

    7.系统具备断电、断水自动保护和恢复功能,系统自身可维持运转12小时。

    8.能够判断故障部位和原因,具备故障以及状态异 常自动报警功能;具备监测频次设置功能。

    9.每个监测过程前对分析仪表自动进行校准,监测后对系统内部管路进行反吹清洗。

    10.具备远程显示仪器状态、远程校准和远程清洗 功能。

    11.仪器输出信号应采用4-20mA或RS232(RS485) 接口供选择;如采用RS232接口,应提供接口协议,以便与有关计算机网络系统进行数据通讯。

    12.系统控制软件界面设计应该简洁、美观、实用,功 能全面且操作方便,适合监测技术人员和领导解读,数据库具备管理、分析、查询和二次开发功能。

    13.废液排放安全处理,避免二次污染。

    分项设计方案

    采水单元

    水质在线监测站选址的时候,首先考虑监测断面水质的代表性,水质代表性不好的断面不予考虑; 断面水质代表性较好,要同时考虑水质监测站基本 建设的水、电、通讯、交通等公用工程条件,监测采样 工程的难度也是重点考虑的条件之一。 采水单元需要因地制宜,根据水面宽度,泥沙、 水流量、潮汐大小,航运繁忙等情况,设计成不同的 采样单元,比如栈桥、水榭、悬臂、半悬臂、浮船等不 同形式。


    采水单元负责完成水样的采集和输送,包括水泵、管路、压力流量控制阀、样品前置过滤系统等,在任何情况下确保将采 集点的水样引致预处理单元内,其水量和水压应满足配水系统和分析仪器需要。

    预处理单元

    水样预处理单元是整个自动监测系统中重要的组成部分。 由于水体的复杂性,水样预处理的 好坏直接决定了分析仪表监测值的准确 性。 本系统可以分为三个预处理环节(如右图)

    水质在线监测分析单元

    水质在线监测分析单元负责完成水样的监测分析,及水质信息采集、存储、上传工作,包括常规五参数(水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度)、氨氮、CODMn、总磷、总氮等参数的监测分析。


    控制与数据采集单元

    控制与数据采集单元的核心包含:PLC控制采集单元,现场工控机和现场监控软件组成。 控制与数据采集单元示例如下图:

    辅助分析单元

    辅助单元主要由清洗除藻单元、压缩空气单元、纯水制备单元组成。

    1.清洗除藻单元

    管道内藻类的大量繁殖能够改变水样的参数指标,严重时使所采集的水样失去代表性,其中最突出的 表现在氨氮的降解作用,使氨氮分析仪所测量的结果偏离真实值。根据实际的使用情况,可以以多种清洗方式结合以达到最佳的清洗效果,正反向循环清洗,正反向加压 振荡清洗,正反向加热循环清洗。多种方式清洗的结合及调整清洗的频率及周期可以有效的防止藻类的生 长并保持分析管路内的清洁,使分析系统始终处于最佳运行状态。

    2.压缩空气单元

    空气单元的气源主要依靠设备中的空气压缩机及减压过滤二联件等设备来提供的。空压机为无油型, 保证不会对分析结果造成影响。它保证水站内自动反吹清洗系统的正常运行。

    3.纯水设备单元

    自来水系统为纯水单元提供水源。需要保证自来水系统的干净,且压力可长期维持在0.2MPA以上,用 于水质在线自动监测系统的正常清洗及制备纯水,且自来水系统应保证可连续供应。

    数据通信传输控制单元

    水质在线监测站的电气、管路等设备控制方式采用远程控制、自动控制和现场控制相结合。现场全部由数据终端结合PLC控制器控制流程。具体示意图如下:

    控制单元

    应在满足现场控制点的基础上具有10%的备用控制点,以备日后控制单元的修改和升级。

    具有远程显示现场工作状态、安全和参数超标(上、下限)报警、可将报警和异常事件自动发送至各级监控中心 。

    能够记录有关现场异常事件的处理,仪器的修理、校准、标定等维护工作日志。

    测站应具有有效的ID授权控制,放置非法使用。

    控制系统应能对仪器进行一些基本功能的控制,如待机控制、工作模式控制、校准控制、清洗控制、停水保护等 。

    可设定运行方式:现场或远程对系统设置连续或间歇的运行模式。

    能够在水质超标事件发生时触发自动采样仪器的采样。

    数据采集部分技术

    采集频率:每通道≥0.2次/秒

    采集精度:优于1/4000(大于12有效位)

    数据采集误差限值:采集的误差优于满量程的0.04%

    通道数量:在满足现有采集通道的情况下,应具有不少于3各备用通道以备仪器扩充和应急通道替换 。

    项目案例

    ◎ 2008年北京奥运会北京周边水源地监测保护项目

    ◎ 福建省宁德柘荣县溪门里水库水源地水资源保护建设水质监测项目

    ◎ 山西省和川引水枢纽工程水位水质监测项目

    ◎ 河北省廊坊市城市水资源实时监控与管理系统项目

    ◎ 吉林省白山市靖宇国家级自然保护区生态监测矿泉水质量在线监测工程

    ◎ 马边彝族自治县水源地水质在线监测项目

    硬件产品:总氮在线监测仪  微型地表水环境质量监测站  总磷在线监测仪  氨氮在线监测仪  高锰酸盐指数COD在线监测仪  浸入式紫外全光谱COD在线监测仪