水質(zhì)自動在線監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀器為核心,運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及 相關(guān)的專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測體系。建設(shè)地表水多參數(shù)水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng),最終實(shí) 現(xiàn)以下目標(biāo):
1,能夠?qū)λ|(zhì)進(jìn)行自動、連續(xù)、準(zhǔn)確地監(jiān)測,數(shù) 據(jù)遠(yuǎn)程自動傳輸,隨時查詢所設(shè)站點(diǎn)地水質(zhì)數(shù)據(jù);
2,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)信息的在線查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì) 算、圖表顯示、打印等,隨時實(shí)現(xiàn)各個部門之間信息 的互訪共享;
3,當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目超標(biāo)時,能夠自動報警或相 應(yīng),實(shí)現(xiàn)早預(yù)警,早報告。
·《電導(dǎo)率水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 97-2003;
·《濁度水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 98-2003;
·《中國地表水環(huán)境水體代碼編碼規(guī)則》HJ 932-2017;
·《水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》SL/T102-1995;
·《水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范》SL61-2015;
·《通訊工程系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定》YD5078-1998;
·《低壓控制開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 總則》GB/T14048.1-2000;
·《數(shù)據(jù)通信基本型控制規(guī)程》GB/T 3453;
·《電力系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議》DL/T 476-2012;
·《數(shù)據(jù)終端(DTE)和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE之間的接口定義)》GB/T3454-2011;
·《數(shù)據(jù)元的交換格式、信息交換、試運(yùn)行、日期的時間表示法》GB/T7408-2005;
·《電子設(shè)備機(jī)構(gòu)、戶外機(jī)殼》GB/T19183.5-2003/IEC1969.3-2001;
·《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002;
·《地表水資源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》SL63-1994;
·《水質(zhì)分析方法》SL78~94-1994;
·《水質(zhì)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)》SL325-2005;
·《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》SL219-2013;
·《國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站站房及采水技術(shù)要求》(環(huán)辦監(jiān)測函[2017]1762號附件);
·《總氮水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 102-2003;
·《總磷水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 103-2003;
·《高錳酸鹽指數(shù)水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 100-2003;
·《氨氮水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 101-2003;
·《pH水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 96-2003;
·《溶解氧(DO)水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》HJ/T 99-2003;
系統(tǒng)建設(shè)既要滿足近期要求,又要適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展,因此系統(tǒng)建設(shè)堅(jiān)持“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),統(tǒng)一規(guī)范,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),分步實(shí)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(dá)快捷。
水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個把多項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)的分析儀表集成在一起,從采樣、分析到記錄、整理數(shù)據(jù)(包 括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù))中心遙控組成的系統(tǒng),結(jié)合相應(yīng)的監(jiān)控及分析軟件,實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線自動監(jiān)測,滿足運(yùn)行可靠穩(wěn)定、維 護(hù)量少的要求,并可實(shí)現(xiàn)無人值守。 系統(tǒng)建設(shè)既要滿足近期要求,又要適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展,因此系統(tǒng)建設(shè)堅(jiān)持“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),統(tǒng)一規(guī)范,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),分步實(shí)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(dá)快捷。
1.總體設(shè)計(jì)具有實(shí)用性、先進(jìn)性、開放性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。
2.總體設(shè)計(jì)符合國家、行業(yè)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
3.水質(zhì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和精密度須滿足要求,與實(shí)驗(yàn)室同步監(jiān)測數(shù)據(jù)須在允許誤差范圍內(nèi)。
4.所采用的設(shè)備符合結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、能耗低的原則,系統(tǒng)可在無人值守的條件下長期工作。
5.系統(tǒng)具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性,充分考慮將來儀表的擴(kuò)充要求,相關(guān)設(shè)備保留相應(yīng)的余量和接口。
6.取樣方式設(shè)計(jì)合理,不影響水質(zhì)參數(shù)的檢測結(jié)果,在惡劣氣候下可穩(wěn)定運(yùn)行。
7.系統(tǒng)具備斷電、斷水自動保護(hù)和恢復(fù)功能,系統(tǒng)自身可維持運(yùn)轉(zhuǎn)12小時。
8.能夠判斷故障部位和原因,具備故障以及狀態(tài)異 常自動報警功能;具備監(jiān)測頻次設(shè)置功能。
9.每個監(jiān)測過程前對分析儀表自動進(jìn)行校準(zhǔn),監(jiān)測后對系統(tǒng)內(nèi)部管路進(jìn)行反吹清洗。
10.具備遠(yuǎn)程顯示儀器狀態(tài)、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)和遠(yuǎn)程清洗 功能。
11.儀器輸出信號應(yīng)采用4-20mA或RS232(RS485) 接口供選擇;如采用RS232接口,應(yīng)提供接口協(xié)議,以便與有關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
12.系統(tǒng)控制軟件界面設(shè)計(jì)應(yīng)該簡潔、美觀、實(shí)用,功 能全面且操作方便,適合監(jiān)測技術(shù)人員和領(lǐng)導(dǎo)解讀,數(shù)據(jù)庫具備管理、分析、查詢和二次開發(fā)功能。
13.廢液排放安全處理,避免二次污染。
水質(zhì)在線監(jiān)測站選址的時候,首先考慮監(jiān)測斷面水質(zhì)的代表性,水質(zhì)代表性不好的斷面不予考慮; 斷面水質(zhì)代表性較好,要同時考慮水質(zhì)監(jiān)測站基本 建設(shè)的水、電、通訊、交通等公用工程條件,監(jiān)測采樣 工程的難度也是重點(diǎn)考慮的條件之一。 采水單元需要因地制宜,根據(jù)水面寬度,泥沙、 水流量、潮汐大小,航運(yùn)繁忙等情況,設(shè)計(jì)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(fù)責(zé)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(tǒng)等,在任何情況下確保將采
集點(diǎn)的水樣引致預(yù)處理單元內(nèi),其水量和水壓應(yīng)滿足配水系統(tǒng)和分析儀器需要。
水樣預(yù)處理單元是整個自動監(jiān)測系統(tǒng)中重要的組成部分。
由于水體的復(fù)雜性,水樣預(yù)處理的 好壞直接決定了分析儀表監(jiān)測值的準(zhǔn)確 性。
本系統(tǒng)可以分為三個預(yù)處理環(huán)節(jié)(如右圖)
水質(zhì)在線監(jiān)測分析單元負(fù)責(zé)完成水樣的監(jiān)測分析,及水質(zhì)信息采集、存儲、上傳工作,包括常規(guī)五參數(shù)(水溫、PH值、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度)、氨氮、CODMn、總磷、總氮等參數(shù)的監(jiān)測分析。
控制與數(shù)據(jù)采集單元的核心包含:PLC控制采集單元,現(xiàn)場工控機(jī)和現(xiàn)場監(jiān)控軟件組成。 控制與數(shù)據(jù)采集單元示例如下圖:
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
管道內(nèi)藻類的大量繁殖能夠改變水樣的參數(shù)指標(biāo),嚴(yán)重時使所采集的水樣失去代表性,其中最突出的 表現(xiàn)在氨氮的降解作用,使氨氮分析儀所測量的結(jié)果偏離真實(shí)值。根據(jù)實(shí)際的使用情況,可以以多種清洗方式結(jié)合以達(dá)到最佳的清洗效果,正反向循環(huán)清洗,正反向加壓 振蕩清洗,正反向加熱循環(huán)清洗。多種方式清洗的結(jié)合及調(diào)整清洗的頻率及周期可以有效的防止藻類的生 長并保持分析管路內(nèi)的清潔,使分析系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。
2.壓縮空氣單元
空氣單元的氣源主要依靠設(shè)備中的空氣壓縮機(jī)及減壓過濾二聯(lián)件等設(shè)備來提供的??諌簷C(jī)為無油型, 保證不會對分析結(jié)果造成影響。它保證水站內(nèi)自動反吹清洗系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3.純水設(shè)備單元
自來水系統(tǒng)為純水單元提供水源。需要保證自來水系統(tǒng)的干凈,且壓力可長期維持在0.2MPA以上,用 于水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的正常清洗及制備純水,且自來水系統(tǒng)應(yīng)保證可連續(xù)供應(yīng)。
水質(zhì)在線監(jiān)測站的電氣、管路等設(shè)備控制方式采用遠(yuǎn)程控制、自動控制和現(xiàn)場控制相結(jié)合?,F(xiàn)場全部由數(shù)據(jù)終端結(jié)合PLC控制器控制流程。具體示意圖如下:
應(yīng)在滿足現(xiàn)場控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上具有10%的備用控制點(diǎn),以備日后控制單元的修改和升級。
具有遠(yuǎn)程顯示現(xiàn)場工作狀態(tài)、安全和參數(shù)超標(biāo)(上、下限)報警、可將報警和異常事件自動發(fā)送至各級監(jiān)控中心 。
能夠記錄有關(guān)現(xiàn)場異常事件的處理,儀器的修理、校準(zhǔn)、標(biāo)定等維護(hù)工作日志。
測站應(yīng)具有有效的ID授權(quán)控制,放置非法使用。
控制系統(tǒng)應(yīng)能對儀器進(jìn)行一些基本功能的控制,如待機(jī)控制、工作模式控制、校準(zhǔn)控制、清洗控制、停水保護(hù)等 。
可設(shè)定運(yùn)行方式:現(xiàn)場或遠(yuǎn)程對系統(tǒng)設(shè)置連續(xù)或間歇的運(yùn)行模式。
能夠在水質(zhì)超標(biāo)事件發(fā)生時觸發(fā)自動采樣儀器的采樣。
采集頻率:每通道≥0.2次/秒
采集精度:優(yōu)于1/4000(大于12有效位)
數(shù)據(jù)采集誤差限值:采集的誤差優(yōu)于滿量程的0.04%
通道數(shù)量:在滿足現(xiàn)有采集通道的情況下,應(yīng)具有不少于3各備用通道以備儀器擴(kuò)充和應(yīng)急通道替換 。
◎ 2008年北京奧運(yùn)會北京周邊水源地監(jiān)測保護(hù)項(xiàng)目
◎ 福建省寧德柘榮縣溪門里水庫水源地水資源保護(hù)建設(shè)水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目
◎ 山西省和川引水樞紐工程水位水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目
◎ 河北省廊坊市城市水資源實(shí)時監(jiān)控與管理系統(tǒng)項(xiàng)目
◎ 吉林省白山市靖宇國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)監(jiān)測礦泉水質(zhì)量在線監(jiān)測工程
◎ 馬邊彝族自治縣水源地水質(zhì)在線監(jiān)測項(xiàng)目