第一章 项目概况
1.1 项目背景
水是个世界性问题,目前水源的缺失已经引起世界各国的关注,究其缺水的原因,很大一部分是来自水源地被污染,相对污染的最大比例是城市污水的排泄,城市污水大多来自于企业污水排放,垃圾的污染,人们的随乱丢弃,据统计,我国每年的污水总体排放量为350亿吨,其中78%以上都是未经任何处理,直接排放。排进河流,湖泊,水库等,致使这些水源地在不同程度被污染,有数据表明,曾经对500多条河流进行监测,结果发现有400条河流被不同程度的污染,随着污染的日渐增加,以致直接影响到我们的生活。
规模化养殖场每天排放的污水量大、集中，并且污水中含有大量污染物，如重金属、残留的兽药和大量的病原体等，因此如不经过处理就排放于环境或直接农用，将会造成当地生态环境和农田的严重污染。
随着经济水平的提高，农村地区生活水平得到改善，同时产生的生活污水也高于以往。由于农村居民污水治理意识薄弱，导致农村地区污染日益严重。
因此投资于监测和监管，提供一个有效、实用先进的监测系统和解决方案，加强环境监测变得迫在眉睫，建立污染源在线监测系统、污水处理校验系统，提高水质监测能力，势在必行。其主要衡量指标有PH值、电导率、余氯、氨氮、COD、浊度等。
1.2 建设意义
1）水质分析：为污水处理技术方案提供依据。
如何定义一种污水，主要就是从其常规水质指标角度来说的，常规水质指标包含了污水的基本特征和信息。污水的水质特征决定了它适合采用什么处理方法，常规指标提供了基本和重要的依据。
2）为水处理工艺运行提供参考。（污水处理是否合格）
以处理废水为例，各个工艺单元都对进水水质有相关要求，出水水质也要达到设计效果，所以就要在各个工艺节点对污水水质进行在线监测，并以此判断运行是否正常，如果异常，也可以从水质指标做出预判。
3）为监管部门提供数参考
4）减少劳动力
水质站采用无人值守的工作模式，实时采集数据，减少人工去实时抽样监测的环节，节省了劳动力，方便管理。
5）了解现场情况(排水口是否出现倒灌情况)
第二章 系统设计原则和依据
2.1系统设计原则
水质在线监测系统遵循以下设计原则：
2.1.1先进性
水质在线监测系统中，流量、水质信息实现自动采集、固态存储，并以数字通信方式自动传送到分中心；监测站的双信道实现自动切换互为备份，保证系统具有高的畅通率、较强的生命力和先进性。
2.1.2可靠性
（1）系统具有总体结构上的优越性，因测量、控制和数据储存等重要功能均分散到每一台数据采集终端上，由若干台数据采集终端组成系统。当某台数据采集终端发生故障时，只有与发生故障的数据采集终端连接的监测仪器不能测量，不影响其他设备的监测。
（2）系统的数据总线中通讯和数据传输均为数字量，不仅对当地网络要求较低而且抗干扰能力特强系统在数据总线上又设置了防雷保护盒过流保护器及其他保护措施，因此使系统的可靠性大大提高。
（3）在特别严重的运行情况下，例如特大暴雨、特大洪水、市电断电、手机信号中断等情况，各数据采集终端仍能长期自动监测和储存数据，避免数据丢失，确保自动化采集的可靠性。
（4）系统能适应现场的工作环境，具有防雷、抗干扰措施，保证系统长期可靠地稳定运行。
（5）电路板经过三防（防潮、防霉、防腐蚀）处理。元器件经过老化筛选，出厂前经过长时间烤机，故障率低，寿命长。采用密封防潮机箱，具有长寿命、耐低温、抗干扰、抗潮湿的优良性能，可保证长期在苛刻环境中稳定运行。
数据采集系统测得的监测数据准确可靠。
云服务器及终端双向存储数据，保证数据的完整性
2.1.3兼容性
本系统数据采集终端可接入各类(监测)传感器，流量、PH、氨氮、总磷、电导率、余氯、浊度总氮、COD、水位、温湿度、温湿压、风速风向等，兼容大部分的传感器。
2.1.4 可扩展性
系统采用现场数据总线或其他通讯方式将各数据采集终端连成总线拓扑，便于扩展和分期实施，在系统扩展时不需要对已有系统进行改动或停测。由于同一数据采集终端可接入各类监测仪器，因此只要延伸数据总线，增加数据采集终端即可将系统扩大。当系统分期实施时，设计时对每期工程已预先划分，后期工程将更加易于续建。
2.2系统设计依据
污水水质在线监测系统设计依据主要有：
《国家污水综合排放标准》(GB8978—2002)；
《水质采样方案设计技术规定》(GB12997—1996)
《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000) ；
《水文情报预报规范》SL250－2000；
《水文自动测报系统技术规范》SL61－2003；
《水文自动测报系统设备数据采集终端机》（SL／T180－1996）；
《水文基础设施建设及技术装备标准》（SL276-2002）；
《水利水电工程自动测报系统设计规范》（DL/T5051-1996）；
《水工建筑物测流规范》（SL20-92）；
《通信技术导则》；
《计算机站场地安全要求》（GB9361-88）；
《全国水利信息化规划纲要》；
第三章 系统建设方案
3.1水质监测方式
（1）立杆式：对于水产养殖、城内河道、地表水质等不易进行立杆安装、无法满足市电供电或水面较广的场合，推荐使用太阳能浮漂系统。
（2）浮漂式：对于标准养殖池塘、水库、污水处理等可直接使用膨胀螺丝固定或便于立柱安装的场所，推荐使用立杆安装系统。
（3）水质在线分析仪：对于水流湍急，流速影响监测，地势较高或较低，设备不宜浸入式安装，或者用户想实时实现对设备的调试和操作等情况，推荐使用取水平台。
（浮漂式）
（立杆式）
（水质在线分析仪）
建大仁科水质监测解决方案利用信息控制与处理、人工智能、自动化、物联网及多媒体等技术，集水质参数在线采集、无线传输、智能处理、超限报警、远程管理等功能于一体的水质监测解决方案。
该方案通过水质监测站将采集到的水质（PH、溶解氧、氨氮、液位、流量等）数据以GPRS/4G的方式上传至环境监控云平台，具有集中监控、远程操控、数据实时查询、历史数据曲线查看、数据异常报警、集中大屏显示等功能。
水质监测系统是由水质排放监测点（图像站、水质站、流量站）、水质在线监测平台组成。系统可实现对企业废水、城市污水、农村污水、养殖业水质等的自动采样、流量的在线监测和主要污染因子的在线监测以及现场情况的抓拍；实时掌握水质中污染物排放总量，实现监测数据自动传输；由监测点对水质参数自动采集、处理、保存和远程通讯传输，水质在线监测平台部署于云服务器上，对数据进行汇总、整理和综合分析。
水质监测点系统由采样系统、测量系统、数据采集传输系统三部分组成。采样系统由泵、采样管路、专用采样器、控制单元等构成。测量系统由测量仪器及数据采集终端构成。数据采集传输系统由数据采集终端及通讯模块构成。
3.2太阳能浮漂系统
太阳能浮漂系统由基础支架、供电系统、监测系统三部分组成，适用于水产养殖、污水处理、公园水质、野外地表水质等不易进行立杆安装、市电供电或水面较广的场合使用。
3.3水质在线分析仪
水质取水监测平台主要应用于水流较为湍急或是不易采用浸入式监测设备安装的场所，取水平台所监测的数据均为无流速水样数据，排除了流速对于检测结果的影响，其数值更加稳定。设备整体由取水系统、监测系统及显示系统三部分组成，采用220V市电供电，内含漏保及空开，并留有接地端子，布线全由接线端子转接，保证产品内部的美观性和简洁性。
多集成一体化机身，各数字传感器可根据监测需求任意搭配使用。
全新触摸大屏，动态显示当前水质监测参数，操作灵活方便。
支持各监测要素数据自动存储、查看功能。
提供远程云平台，实时监测水质各要素状态。
水质样本自动循环换水，保障了水质监测数据的稳定性。
|
名称 |
参数 |
|
工作电压 |
220V |
|
数据上传方式 |
支持2G、4G、RJ45 |
|
屏幕尺寸 |
10.1英寸 |
|
屏幕类型 |
触摸组态显示屏 |
|
水泵配置 |
220W冷热水自启停自吸泵 |
|
工作环境温度 |
0~50℃ |
|
工作环境湿度 |
0~95%（无凝露） |
|
外形尺寸 |
50*40*167cm |
|
监测要素 |
任意搭配 |
第四章 水质传感器检测要素参数
4.1水质监测设备
|
监测要素 |
型号 |
外观 |
量程 |
分辨率 |
精度 |
|
PH探头 |
RS-PH-N01-3 |
 |
0-14PH |
0.01pH |
±0.15PH |
|
EC探头 |
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探头 |
RS-PH/ORP-N01-B |
 |
-1999mv~1999mv |
1mv |
±1mV |
|
溶解氧探头 |
RS-LDO-N01 |
 |
0~20mg/L
(0~ 200%饱和度) |
0.01mg/L;
0.1%;
0.1°C |
±3%FS; ±0.5°C (25°C) |
|
浊度探头 |
RS-ZD-N01 |
 |
0.0~200.0NTU；0.0~1000.0NTU；0.0~4000.0NTU |
0.1NTU，
0.1℃ |
±5%FS（25℃）；±0.5℃ |
|
氨氮探头 |
RS-NHN-N01-3/4
|
 |
0～100mg/L（pH范围4-10） |
0.01mg/L |
±3%FS |
|
COD探头 |
RS-COD-N01-2
|
 |
0~500mg/L equiv.KHP
0~200NTU |
0.1mg/L |
±5%F.S. |
|
余氯探头 |
RS-CL-N01-3
|
 |
0-10mg/L，
0-2mg/L， |
0.01mg/L |
±5%FS |
|
悬浮物探头 |
RS-SS-N01-2 |
 |
0~20000mg/L |
0.1mg/L |
±5%F.S |
|
叶绿素探头 |
KH-CH-N01 |
 |
0～400μg/L或0～100RFU |
0.1μg/L
0.1RFU |
±5%FS（25℃）；±0.5℃ |
|
蓝绿藻探头 |
RS-BA-N01-2 |
 |
0~300000 cells/ml |
1 cells/mL |
1ppb若丹明WT染料的信号水平对应值的±5% |
|
离子探头 |
钠/钙/硝酸根/亚硝酸根/氯/钙/铵/镁离子 |
 |
0-100.00mg/L0-1000.0mg/L
0-3500.0mg/L |
0.01mg/L
0.1mg/L |
5%FS |
4.2超声波液位变送器
（分体式） （一体式）
仪表具有安全、清洁、精度高、寿命长、稳定可靠、安装维护方便等特点，适用酸、碱、盐、防腐、高温等各种领域。
仪表电路从电源部分起就选用高质量的电源元器件，选择进口高稳定可靠的器件，完全可以替代同类型国外进口仪表。
声波智能技术软件可进行智能化回波分析，无需任何调试及其它的特殊步骤，此技术具有动态思维、动态分析的功能。
仪表的精度大大提高，液位精度达到±0.25%，能够抗各种干扰波。
非接触式仪表，不跟液体直接接触，因此故障率低。
仪表的所有输入、输出线均具有防雷、防短路的保护功能。
4.3超声波明渠流量计
可与各种国家标准堰或槽配套，可广泛用于各类水质排放总量的计量或监测，测量结果不受水质的影响。
本仪器可直接显示瞬时流量及累计流量，内置EEPROM数字存储器，停电后确保数据不丢失。
仪器配有专门为石油、化工部门设计的防爆型探头，以满足石油、化工等部门防爆区污水流量的测量要求，特别适用于含油废水的流量测量。
超声波明渠流量计还内置了多种不同算法，适合多种标准堰槽，选配通讯接口，易于同其它DCS系统连接，以实现工业的远程监测、控制。
4.4数据采集终端
4.4.1防水型数据采集器
水质监测必需设备-4G 数据采集器，最多可接入8 台 485 型设备(若超过8台485星设备请选择气象监控主机），可通过手机 NFC“碰一碰”进行配置和读取实时值，方便快捷。
|
参数名称 |
参数 |
说明 |
|
通讯接口 |
4G |
4G上传 |
|
1路Modbus-RTU主站 |
4芯RVV线连接 |
最多可连接8台485型设备 |
|
数据上传间隔 |
30S（ 默认） |
数据上传间隔1S~60000S可设 |
|
主从RS485接口通讯距离 |
2000米 |
最远通信距离可达2000米 |
|
供电范围 |
DC 10-30V |
直流宽压供电 |
|
设备配置 |
NFC |
手机“碰一碰”配置 |
|
设备工作环境 |
-20~60℃ |
|
|
防水等级 |
IP65 |
|
|
功耗 |
0.72W |
|
4.4.2水质监控主机
气象监控主机是一款专用于气象站控制主机，大屏中文液晶显示，界面简洁友好，强大的脱机短信报警功能，报警内容可自定义。
若不使用太阳能电池板也可采用外接24V直流电源供电；
可外接1路室外LED单色显示屏，支持最大点阵数1024*256；
设备唯一8位地址，易于管理识别，可搭配我司提供的多种软件平台；
1路多功能GPRS通信接口，只需插入一张手机卡便可将数据上传至远端监控软件平台；
具有1路ModBus-RTU从站接口，可外接用户自己的监控主机、PLC、组态屏或组态软件；
内置数据存储，可存储52万条记录，通信故障时，设备自动存储，通信恢复后可将存储数据上传。
|
参数名称 |
范围或接口 |
说明 |
|
数据上传通信接口 |
RJ45网口 |
通过网口方式上传数据 |
|
GPRS无线 |
通过GPRS方式上传数据 |
|
GSM短信 |
支持短信报警 |
|
ModBus-RTU 从站接口 |
支持外部设备通过ModBus-RTU协议问询监控主机中的数据。 |
|
数据采集通信接口 |
从RS485接口 |
能够采集1-32台485接口的变送器的数据，最长通信距离≥1500米 |
|
点阵LED屏显示接口 |
LED屏显示接口 |
支持最大点阵数1024*256的单色LED显示屏 |
|
1路直流电压采集 |
采集量程0-100V |
采集精度±0.1V，输入阻抗≥100K
监控主机可设置转换系数 |
|
3路4-20mA电流信号采集 |
4-20mA电流信号采集 |
采集分辨率3000
输入阻抗≤120欧
监控主机可设置转换系数 |
|
1路水浸检测信号 |
可进行漏水检测 |
标配漏水电极，用户也可选漏水绳，最长可达30米 |
|
4路开关量信号输入 |
可检测干接点通断状态 |
外接无源干接点，响应时间≤0.2S |
|
2路继电器输出 |
继电器干接点输出 |
继电器容量：250VAC/30VDC 5A
本继电器可关联到任意通道的上下限，用作报警或自动控制。 |
|
1路翻斗式雨量计脉冲信号输入 |
采集磁开关脉冲信号进行雨量计量 |
默认脉冲当量：0.2mm
可上传瞬时雨量（最近一分钟）、当前雨量（本日00:00至当前）、昨日雨量（昨日00:00-24:00）及永久累计雨量值
（默认采用第四路开关量作为雨量计输入） |
|
数据上传间隔 |
1S~10000S |
数据上传间隔1S~10000S可设 |
|
内置存储容量 |
52万条 |
内置存储，最多可存储52万条 |
|
供电 |
外部电源供电 |
供电电压24V |
第五章 平台介绍
5.1水质在线监测平台概述
综合环境监控云平台（www.0531yun.com）以先进的信息采集系统、物联网、云平台、大数据以及互联网等信息技术为基础，各级用户通过PC端WEB、APP客户端、微信端等多种渠道访问平台数据，实现远程系统管理功能。用户可实时对项目上每个重要参数进行实时监测、管理，同时实现基于平台的远程手动控制。
5.2 功能介绍
5.2.1 数据实时监控
平台支持实时查看所测环境的水质环境数据。数据可以通过图形化界面、列表等方式反映，图形化界面的优势在于让用户直观看到数据和传感器相对位置，列表则更利于用户对数据进行对比。
【首页数据展示】
【列表展示】
5.2.2 实时地图显示
系统以物联网技术和GIS技术为支撑，使用户更加直观的观测所有测点分布位置及状态。
5.2.3 超限告警
当任一要素超过预置报警值、设备处于离线状态时，系统能提供平台界面告警、短信告警、电话告警、邮件告警等报警方式，并进行事件记录，供调用和分析。
支持所有监测因子报警上限、下限，预警上限、下限设置，支持因子数据异常字体变色，因子告警数据颜色用户可自定义。
针对短信、振铃、微信、邮件告警方式有专门的告警联系人管理列表，便于当报警联系人变动时快速查询、添加、删除。
5.2.4 视频监控
全面性的监管，实现数字监测周边环境画面联网呈现，支持在现场安装摄像头及传感器，传感器监测到的数据通过视频字符叠加器可叠加在监控画面上，其界面显示全部信息，避免反复切换，实现远程监控。
5.2.5 历史数据查询、导出
可通过系统查询每个监测点的设备信息，对设备监测数据、历史数据进行查询。并生成数据曲线图，具有单个或多个因子数据存储/查询/导出数据功能，支持PDF、excel等多种数据格式导出，导出内容标题、使用单位名称用户可自定义，同时可导出数据查询的时间段、查询数据账号、保存数据间隔、离线判断间隔等重要信息。
【历史数据列表查看】
【历史数据曲线查看】
5.2.6 继电器控制
支持电脑端、APP端远程手动控制现场设备继电器，且继电器名称可自定义编辑，相应继电器控制功能是否启用客户可自行编辑。
5.2.7 系统管理
平台具有完善的权限分级和管辖分区等等功能，无限级权限设定，根据要求自由组合权限。用户操作具有完善的日志记录，方便查看操作记录。
5.2.8 账号分级
支持账号分级管理，针对项目实际需求增设子账号，并分配不同管理权限，做到项目管理分工明确，用户可定义不同的用户角色，并赋予角色的不同权限管理，所有的用户操作都进行自动记录，没有权限的用户将不能进行操作。
【账号管理】
5.2.9 设备管理
可对设备进行节点、报警、储存进行设置。
|
名称 |
解释 |
|
设备名称 |
填写设备名称，默认名称为设备地址 |
|
设备地址 |
显示设备地址，不可更改 |
|
设备经纬度 |
写入设备经纬度，可在地图中查看设备显示位置。（注意：如果以设备自带经纬度信息为准，此处可不填写） |
|
告警记录 |
开启告警记录，当设备报警时，数据库中会记录告警信息，关闭告警记录，则无法查询告警记录。 |
|
离线短信 |
开启离线短信，当设备离线时会发送告警短信至绑定手机号 |
|
离线邮件 |
开启离线邮件，当设备离线时会发送告警邮件至绑定邮箱。 |
|
离线判断间隔 |
设置设备离线时间，当设备在设置时间内重新上线，平台默认此设备未离线。 |
|
短信告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警短信，时间最低设置5分钟。 |
|
邮件告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警邮件。 |
|
保存数据间隔 |
设置时间间隔保存设备数据。 |
|
短信最多发送次数 |
防止设备超限时间过长，一直发送告警短信，可设置最多发送短信次数。 |
|
节点列表 |
设备节点设置，详情见节点信息设置。 |
5.2.10 流量卡预警功能
实时获取现场4G型物联网设备的卡号，自动分析卡号剩余流量，自动分析，到期时间预警提醒，让项目管理人员及时充值，防止流量卡到期运营商销号造成项目停滞。
5.2.11 大屏可视化
可投屏显示，自动刷新，集中滚动显示各监测点的环境监测数据，实时展现水位、降雨量等要素的动态曲线，数据清晰、直观，便于管理人员进行系统查看。
5.2.12 移动端APP
为方便移动端用户监测数据，推出“云控通”手机APP，方便用户24小时实时监测。可以通过账号密码登录云平台，一键控制上万个设备。支持视频查看，设备故障/异常报警，支持离线告警功能，支持实时数据查看，历史数据曲线查看，还可连接蓝牙打印机进行数据打印。
5.2.13二次开发
山东仁科提供的云平台完全免费，界面完全中性，并支持用户二次开发。
5.2.14 千人千面
针对小规模应用的用户，云平台提供可配置的“千人千面”界面与私有域名解析的服务，客户只需要投入几十元购买一个域名，备案成功后就能拥有自己的私有登录链接，且登录界面平台名称可根据用户要求更改。
