第一章 項目概況
1.1 項目背景
水是個世界性問題,目前水源的缺失已經引起世界各國的關注,究其缺水的原因,很大一部分是來自水源地被污染,相對污染的最大比例是城市污水的排泄,城市污水大多來自于企業污水排放,垃圾的污染,人們的隨亂丟棄,據統計,我國每年的污水總體排放量為350億噸,其中78%以上都是未經任何處理,直接排放。排進河流,湖泊,水庫等,致使這些水源地在不同程度被污染,有數據表明,曾經對500多條河流進行監測,結果發現有400條河流被不同程度的污染,隨著污染的日漸增加,以致直接影響到我們的生活。
規模化養殖場每天排放的污水量大、集中，并且污水中含有大量污染物，如重金屬、殘留的獸藥和大量的病原體等，因此如不經過處理就排放于環境或直接農用，將會造成當地生態環境和農田的嚴重污染。
隨著經濟水平的提高，農村地區生活水平得到改善，同時產生的生活污水也高于以往。由于農村居民污水治理意識薄弱，導致農村地區污染日益嚴重。
因此投資于監測和監管，提供一個有效、實用先進的監測系統和解決方案，加強環境監測變得迫在眉睫，建立污染源在線監測系統、污水處理校驗系統，提高水質監測能力，勢在必行。其主要衡量指標有PH值、電導率、余氯、氨氮、COD、濁度等。
1.2 建設意義
1）水質分析：為污水處理技術方案提供依據。
如何定義一種污水，主要就是從其常規水質指標角度來說的，常規水質指標包含了污水的基本特征和信息。污水的水質特征決定了它適合采用什么處理方法，常規指標提供了基本和重要的依據。
2）為水處理工藝運行提供參考。（污水處理是否合格）
以處理廢水為例，各個工藝單元都對進水水質有相關要求，出水水質也要達到設計效果，所以就要在各個工藝節點對污水水質進行在線監測，并以此判斷運行是否正常，如果異常，也可以從水質指標做出預判。
3）為監管部門提供數參考
4）減少勞動力
水質站采用無人值守的工作模式，實時采集數據，減少人工去實時抽樣監測的環節，節省了勞動力，方便管理。
5）了解現場情況(排水口是否出現倒灌情況)
第二章 系統設計原則和依據
2.1系統設計原則
水質在線監測系統遵循以下設計原則：
2.1.1先進性
水質在線監測系統中，流量、水質信息實現自動采集、固態存儲，并以數字通信方式自動傳送到分中心；監測站的雙信道實現自動切換互為備份，保證系統具有高的暢通率、較強的生命力和先進性。
2.1.2可靠性
（1）系統具有總體結構上的優越性，因測量、控制和數據儲存等重要功能均分散到每一臺數據采集終端上，由若干臺數據采集終端組成系統。當某臺數據采集終端發生故障時，只有與發生故障的數據采集終端連接的監測儀器不能測量，不影響其他設備的監測。
（2）系統的數據總線中通訊和數據傳輸均為數字量，不僅對當地網絡要求較低而且抗干擾能力特強系統在數據總線上又設置了防雷保護盒過流保護器及其他保護措施，因此使系統的可靠性大大提高。
（3）在特別嚴重的運行情況下，例如特大暴雨、特大洪水、市電斷電、手機信號中斷等情況，各數據采集終端仍能長期自動監測和儲存數據，避免數據丟失，確保自動化采集的可靠性。
（4）系統能適應現場的工作環境，具有防雷、抗干擾措施，保證系統長期可靠地穩定運行。
（5）電路板經過三防（防潮、防霉、防腐蝕）處理。元器件經過老化篩選，出廠前經過長時間烤機，故障率低，壽命長。采用密封防潮機箱，具有長壽命、耐低溫、抗干擾、抗潮濕的優良性能，可保證長期在苛刻環境中穩定運行。
數據采集系統測得的監測數據準確可靠。
云服務器及終端雙向存儲數據，保證數據的完整性
2.1.3兼容性
本系統數據采集終端可接入各類(監測)傳感器，流量、PH、氨氮、總磷、電導率、余氯、濁度總氮、COD、水位、溫濕度、溫濕壓、風速風向等，兼容大部分的傳感器。
2.1.4 可擴展性
系統采用現場數據總線或其他通訊方式將各數據采集終端連成總線拓撲，便于擴展和分期實施，在系統擴展時不需要對已有系統進行改動或停測。由于同一數據采集終端可接入各類監測儀器，因此只要延伸數據總線，增加數據采集終端即可將系統擴大。當系統分期實施時，設計時對每期工程已預先劃分，后期工程將更加易于續建。
2.2系統設計依據
污水水質在線監測系統設計依據主要有：
《國家污水綜合排放標準》(GB8978—2002)；
《水質采樣方案設計技術規定》(GB12997—1996)
《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000) ；
《水文情報預報規范》SL250－2000；
《水文自動測報系統技術規范》SL61－2003；
《水文自動測報系統設備數據采集終端機》（SL／T180－1996）；
《水文基礎設施建設及技術裝備標準》（SL276-2002）；
《水利水電工程自動測報系統設計規范》（DL/T5051-1996）；
《水工建筑物測流規范》（SL20-92）；
《通信技術導則》；
《計算機站場地安全要求》（GB9361-88）；
《全國水利信息化規劃綱要》；
第三章 系統建設方案
3.1水質監測方式
（1）立桿式：對于水產養殖、城內河道、地表水質等不易進行立桿安裝、無法滿足市電供電或水面較廣的場合，推薦使用太陽能浮漂系統。
（2）浮漂式：對于標準養殖池塘、水庫、污水處理等可直接使用膨脹螺絲固定或便于立柱安裝的場所，推薦使用立桿安裝系統。
（3）水質在線分析儀：對于水流湍急，流速影響監測，地勢較高或較低，設備不宜浸入式安裝，或者用戶想實時實現對設備的調試和操作等情況，推薦使用取水平臺。
（浮漂式）
（立桿式）
（水質在線分析儀）
建大仁科水質監測解決方案利用信息控制與處理、人工智能、自動化、物聯網及多媒體等技術，集水質參數在線采集、無線傳輸、智能處理、超限報警、遠程管理等功能于一體的水質監測解決方案。
該方案通過水質監測站將采集到的水質（PH、溶解氧、氨氮、液位、流量等）數據以GPRS/4G的方式上傳至環境監控云平臺，具有集中監控、遠程操控、數據實時查詢、歷史數據曲線查看、數據異常報警、集中大屏顯示等功能。
水質監測系統是由水質排放監測點（圖像站、水質站、流量站）、水質在線監測平臺組成。系統可實現對企業廢水、城市污水、農村污水、養殖業水質等的自動采樣、流量的在線監測和主要污染因子的在線監測以及現場情況的抓拍；實時掌握水質中污染物排放總量，實現監測數據自動傳輸；由監測點對水質參數自動采集、處理、保存和遠程通訊傳輸，水質在線監測平臺部署于云服務器上，對數據進行匯總、整理和綜合分析。
水質監測點系統由采樣系統、測量系統、數據采集傳輸系統三部分組成。采樣系統由泵、采樣管路、專用采樣器、控制單元等構成。測量系統由測量儀器及數據采集終端構成。數據采集傳輸系統由數據采集終端及通訊模塊構成。
3.2太陽能浮漂系統
太陽能浮漂系統由基礎支架、供電系統、監測系統三部分組成，適用于水產養殖、污水處理、公園水質、野外地表水質等不易進行立桿安裝、市電供電或水面較廣的場合使用。
3.3水質在線分析儀
水質取水監測平臺主要應用于水流較為湍急或是不易采用浸入式監測設備安裝的場所，取水平臺所監測的數據均為無流速水樣數據，排除了流速對于檢測結果的影響，其數值更加穩定。設備整體由取水系統、監測系統及顯示系統三部分組成，采用220V市電供電，內含漏保及空開，并留有接地端子，布線全由接線端子轉接，保證產品內部的美觀性和簡潔性。
?多集成一體化機身，各數字傳感器可根據監測需求任意搭配使用。
?全新觸摸大屏，動態顯示當前水質監測參數，操作靈活方便。
?支持各監測要素數據自動存儲、查看功能。
?提供遠程云平臺，實時監測水質各要素狀態。
?水質樣本自動循環換水，保障了水質監測數據的穩定性。
|
名稱 |
參數 |
|
工作電壓 |
220V |
|
數據上傳方式 |
支持2G、4G、RJ45 |
|
屏幕尺寸 |
10.1英寸 |
|
屏幕類型 |
觸摸組態顯示屏 |
|
水泵配置 |
220W冷熱水自啟停自吸泵 |
|
工作環境溫度 |
0~50℃ |
|
工作環境濕度 |
0~95%（無凝露） |
|
外形尺寸 |
50*40*167cm |
|
監測要素 |
任意搭配 |
第四章 水質傳感器檢測要素參數
4.1水質監測設備
|
監測要素 |
型號 |
外觀 |
量程 |
分辨率 |
精度 |
|
PH探頭 |
RS-PH-N01-3 |
 |
0-14PH |
0.01pH |
±0.15PH |
|
EC探頭 |
RS-EC-N01-3 |
 |
1 ~ 20000μs/cm |
K=1：1~2000μs/cm；分辨率：0.1μs/cm
K=10：10~2000μs/cm；分辨率：1μs/cm |
±1%FS |
|
ORP探頭 |
RS-PH/ORP-N01-B |
 |
-1999mv~1999mv |
1mv |
±1mV |
|
溶解氧探頭 |
RS-LDO-N01 |
 |
0~20mg/L
(0~ 200%飽和度) |
0.01mg/L;
0.1%;
0.1°C |
±3%FS; ±0.5°C (25°C) |
|
濁度探頭 |
RS-ZD-N01 |
 |
0.0~200.0NTU；0.0~1000.0NTU；0.0~4000.0NTU |
0.1NTU，
0.1℃ |
±5%FS（25℃）；±0.5℃ |
|
氨氮探頭 |
RS-NHN-N01-3/4
|
 |
0～100mg/L（pH范圍4-10） |
0.01mg/L |
±3%FS |
|
COD探頭 |
RS-COD-N01-2
|
 |
0~500mg/L equiv.KHP
0~200NTU |
0.1mg/L |
±5%F.S. |
|
余氯探頭 |
RS-CL-N01-3
|
 |
0-10mg/L，
0-2mg/L， |
0.01mg/L |
±5%FS |
|
懸浮物探頭 |
RS-SS-N01-2 |
 |
0~20000mg/L |
0.1mg/L |
±5%F.S |
|
葉綠素探頭 |
KH-CH-N01 |
 |
0～400μg/L或0～100RFU |
0.1μg/L
0.1RFU |
±5%FS（25℃）；±0.5℃ |
|
藍綠藻探頭 |
RS-BA-N01-2 |
 |
0~300000 cells/ml |
1 cells/mL |
1ppb若丹明WT染料的信號水平對應值的±5% |
|
離子探頭 |
鈉/鈣/硝酸根/亞硝酸根/氯/鈣/銨/鎂離子 |
 |
0-100.00mg/L0-1000.0mg/L
0-3500.0mg/L |
0.01mg/L
0.1mg/L |
5%FS |
4.2超聲波液位變送器
（分體式） （一體式）
儀表具有安全、清潔、精度高、壽命長、穩定可靠、安裝維護方便等特點，適用酸、堿、鹽、防腐、高溫等各種領域。
?儀表電路從電源部分起就選用高質量的電源元器件，選擇進口高穩定可靠的器件，完全可以替代同類型國外進口儀表。
?聲波智能技術軟件可進行智能化回波分析，無需任何調試及其它的特殊步驟，此技術具有動態思維、動態分析的功能。
?儀表的精度大大提高，液位精度達到±0.25%，能夠抗各種干擾波。
?非接觸式儀表，不跟液體直接接觸，因此故障率低。
?儀表的所有輸入、輸出線均具有防雷、防短路的保護功能。
4.3超聲波明渠流量計
可與各種國家標準堰或槽配套，可廣泛用于各類水質排放總量的計量或監測，測量結果不受水質的影響。
?本儀器可直接顯示瞬時流量及累計流量，內置EEPROM數字存儲器，停電后確保數據不丟失。
?儀器配有專門為石油、化工部門設計的防爆型探頭，以滿足石油、化工等部門防爆區污水流量的測量要求，特別適用于含油廢水的流量測量。
?超聲波明渠流量計還內置了多種不同算法，適合多種標準堰槽，選配通訊接口，易于同其它DCS系統連接，以實現工業的遠程監測、控制。
4.4數據采集終端
4.4.1防水型數據采集器
水質監測必需設備-4G 數據采集器，最多可接入8 臺 485 型設備(若超過8臺485星設備請選擇氣象監控主機），可通過手機 NFC“碰一碰”進行配置和讀取實時值，方便快捷。
|
參數名稱 |
參數 |
說明 |
|
通訊接口 |
4G |
4G上傳 |
|
1路Modbus-RTU主站 |
4芯RVV線連接 |
最多可連接8臺485型設備 |
|
數據上傳間隔 |
30S（ 默認） |
數據上傳間隔1S~60000S可設 |
|
主從RS485接口通訊距離 |
2000米 |
最遠通信距離可達2000米 |
|
供電范圍 |
DC 10-30V |
直流寬壓供電 |
|
設備配置 |
NFC |
手機“碰一碰”配置 |
|
設備工作環境 |
-20~60℃ |
|
|
防水等級 |
IP65 |
|
|
功耗 |
0.72W |
|
4.4.2水質監控主機
氣象監控主機是一款專用于氣象站控制主機，大屏中文液晶顯示，界面簡潔友好，強大的脫機短信報警功能，報警內容可自定義。
?若不使用太陽能電池板也可采用外接24V直流電源供電；
?可外接1路室外LED單色顯示屏，支持最大點陣數1024*256；
?設備唯一8位地址，易于管理識別，可搭配我司提供的多種軟件平臺；
?1路多功能GPRS通信接口，只需插入一張手機卡便可將數據上傳至遠端監控軟件平臺；
?具有1路ModBus-RTU從站接口，可外接用戶自己的監控主機、PLC、組態屏或組態軟件；
?內置數據存儲，可存儲52萬條記錄，通信故障時，設備自動存儲，通信恢復后可將存儲數據上傳。
|
參數名稱 |
范圍或接口 |
說明 |
|
數據上傳通信接口 |
RJ45網口 |
通過網口方式上傳數據 |
|
GPRS無線 |
通過GPRS方式上傳數據 |
|
GSM短信 |
支持短信報警 |
|
ModBus-RTU 從站接口 |
支持外部設備通過ModBus-RTU協議問詢監控主機中的數據。 |
|
數據采集通信接口 |
從RS485接口 |
能夠采集1-32臺485接口的變送器的數據，最長通信距離≥1500米 |
|
點陣LED屏顯示接口 |
LED屏顯示接口 |
支持最大點陣數1024*256的單色LED顯示屏 |
|
1路直流電壓采集 |
采集量程0-100V |
采集精度±0.1V，輸入阻抗≥100K
監控主機可設置轉換系數 |
|
3路4-20mA電流信號采集 |
4-20mA電流信號采集 |
采集分辨率3000
輸入阻抗≤120歐
監控主機可設置轉換系數 |
|
1路水浸檢測信號 |
可進行漏水檢測 |
標配漏水電極，用戶也可選漏水繩，最長可達30米 |
|
4路開關量信號輸入 |
可檢測干接點通斷狀態 |
外接無源干接點，響應時間≤0.2S |
|
2路繼電器輸出 |
繼電器干接點輸出 |
繼電器容量：250VAC/30VDC 5A
本繼電器可關聯到任意通道的上下限，用作報警或自動控制。 |
|
1路翻斗式雨量計脈沖信號輸入 |
采集磁開關脈沖信號進行雨量計量 |
默認脈沖當量：0.2mm
可上傳瞬時雨量（最近一分鐘）、當前雨量（本日00:00至當前）、昨日雨量（昨日00:00-24:00）及永久累計雨量值
（默認采用第四路開關量作為雨量計輸入） |
|
數據上傳間隔 |
1S~10000S |
數據上傳間隔1S~10000S可設 |
|
內置存儲容量 |
52萬條 |
內置存儲，最多可存儲52萬條 |
|
供電 |
外部電源供電 |
供電電壓24V |
第五章 平臺介紹
5.1水質在線監測平臺概述
綜合環境監控云平臺（www.0531yun.com）以先進的信息采集系統、物聯網、云平臺、大數據以及互聯網等信息技術為基礎，各級用戶通過PC端WEB、APP客戶端、微信端等多種渠道訪問平臺數據，實現遠程系統管理功能。用戶可實時對項目上每個重要參數進行實時監測、管理，同時實現基于平臺的遠程手動控制。
5.2 功能介紹
5.2.1 數據實時監控
平臺支持實時查看所測環境的水質環境數據。數據可以通過圖形化界面、列表等方式反映，圖形化界面的優勢在于讓用戶直觀看到數據和傳感器相對位置，列表則更利于用戶對數據進行對比。
【首頁數據展示】
【列表展示】
5.2.2 實時地圖顯示
系統以物聯網技術和GIS技術為支撐，使用戶更加直觀的觀測所有測點分布位置及狀態。
5.2.3 超限告警
當任一要素超過預置報警值、設備處于離線狀態時，系統能提供平臺界面告警、短信告警、電話告警、郵件告警等報警方式，并進行事件記錄，供調用和分析。
支持所有監測因子報警上限、下限，預警上限、下限設置，支持因子數據異常字體變色，因子告警數據顏色用戶可自定義。
針對短信、振鈴、微信、郵件告警方式有專門的告警聯系人管理列表，便于當報警聯系人變動時快速查詢、添加、刪除。
5.2.4 視頻監控
全面性的監管，實現數字監測周邊環境畫面聯網呈現，支持在現場安裝攝像頭及傳感器，傳感器監測到的數據通過視頻字符疊加器可疊加在監控畫面上，其界面顯示全部信息，避免反復切換，實現遠程監控。
5.2.5 歷史數據查詢、導出
可通過系統查詢每個監測點的設備信息，對設備監測數據、歷史數據進行查詢。并生成數據曲線圖，具有單個或多個因子數據存儲/查詢/導出數據功能，支持PDF、excel等多種數據格式導出，導出內容標題、使用單位名稱用戶可自定義，同時可導出數據查詢的時間段、查詢數據賬號、保存數據間隔、離線判斷間隔等重要信息。
【歷史數據列表查看】
【歷史數據曲線查看】
5.2.6 繼電器控制
支持電腦端、APP端遠程手動控制現場設備繼電器，且繼電器名稱可自定義編輯，相應繼電器控制功能是否啟用客戶可自行編輯。
5.2.7 系統管理
平臺具有完善的權限分級和管轄分區等等功能，無限級權限設定，根據要求自由組合權限。用戶操作具有完善的日志記錄，方便查看操作記錄。
5.2.8 賬號分級
支持賬號分級管理，針對項目實際需求增設子賬號，并分配不同管理權限，做到項目管理分工明確，用戶可定義不同的用戶角色，并賦予角色的不同權限管理，所有的用戶操作都進行自動記錄，沒有權限的用戶將不能進行操作。
【賬號管理】
5.2.9 設備管理
可對設備進行節點、報警、儲存進行設置。
|
名稱 |
解釋 |
|
設備名稱 |
填寫設備名稱，默認名稱為設備地址 |
|
設備地址 |
顯示設備地址，不可更改 |
|
設備經緯度 |
寫入設備經緯度，可在地圖中查看設備顯示位置。（注意：如果以設備自帶經緯度信息為準，此處可不填寫） |
|
告警記錄 |
開啟告警記錄，當設備報警時，數據庫中會記錄告警信息，關閉告警記錄，則無法查詢告警記錄。 |
|
離線短信 |
開啟離線短信，當設備離線時會發送告警短信至綁定手機號 |
|
離線郵件 |
開啟離線郵件，當設備離線時會發送告警郵件至綁定郵箱。 |
|
離線判斷間隔 |
設置設備離線時間，當設備在設置時間內重新上線，平臺默認此設備未離線。 |
|
短信告警間隔 |
當設備在平臺告警后，告警信息按照設置時間間隔發送告警短信，時間最低設置5分鐘。 |
|
郵件告警間隔 |
當設備在平臺告警后，告警信息按照設置時間間隔發送告警郵件。 |
|
保存數據間隔 |
設置時間間隔保存設備數據。 |
|
短信最多發送次數 |
防止設備超限時間過長，一直發送告警短信，可設置最多發送短信次數。 |
|
節點列表 |
設備節點設置，詳情見節點信息設置。 |
5.2.10 流量卡預警功能
實時獲取現場4G型物聯網設備的卡號，自動分析卡號剩余流量，自動分析，到期時間預警提醒，讓項目管理人員及時充值，防止流量卡到期運營商銷號造成項目停滯。
5.2.11 大屏可視化
可投屏顯示，自動刷新，集中滾動顯示各監測點的環境監測數據，實時展現水位、降雨量等要素的動態曲線，數據清晰、直觀，便于管理人員進行系統查看。
5.2.12 移動端APP
為方便移動端用戶監測數據，推出“云控通”手機APP，方便用戶24小時實時監測。可以通過賬號密碼登錄云平臺，一鍵控制上萬個設備。支持視頻查看，設備故障/異常報警，支持離線告警功能，支持實時數據查看，歷史數據曲線查看，還可連接藍牙打印機進行數據打印。
5.2.13二次開發
山東仁科提供的云平臺完全免費，界面完全中性，并支持用戶二次開發。
5.2.14 千人千面
針對小規模應用的用戶，云平臺提供可配置的“千人千面”界面與私有域名解析的服務，客戶只需要投入幾十元購買一個域名，備案成功后就能擁有自己的私有登錄鏈接，且登錄界面平臺名稱可根據用戶要求更改。
