佳績地表水水質在線監測系統解決方案

為您提供專業的環境在線監測平臺解決方案

一.系統建設背景

為進一步加強對江、河、湖等地表水管理保護工作，落實屬地責任， 健全長效機制，12 月 11 日，經中央全面深化改革領導小組第 28 次會議審議通過，中共中央辦公廳、國務院 辦公廳印發了《關于全面推行河長制的意見》。

《意見》要求建立由黨政主要負責同志領導的省、市、縣、鄉“四級河長體系”，確認了六方面的主要任務：加強水資源保護、加強河湖水域岸線管理保護、加強水污染防治、加強水環境治理、加強水生態修復和加強執法監管。

《意見》對江、河、湖等地表水水質提出了更高的要求，在其指導下，北京、上海、江蘇、福建、浙江等地紛紛推出了地方性“河長制”《實施細則》和《實施辦法》，打響了污染防治、河道治理、建立河道管理保護長效機制的攻堅戰。

河道治理是“河長制”的重要工作內容，上海 市《關于本市全面推行河長制的實施方案》中，提 出了 2017 年底，實現全市河湖河長制全覆蓋，全市 中小河道基本消除黑臭，水域面積只增不減，水質 有效提升；到 2020 年，基本消除喪失使用功能（劣 于Ⅴ類）水體，重要水功能區水質達標率提升到78%，河湖水面率達到 10.1% 的工作目標。

與短期的河道治理相比，河道水質的長效管理持續時間更長，涉及部門和行業更多，協調和管理難度更大，是河湖管理保護中的一個難點。缺乏有效的河道水質長效監管解決方案，業已修復的河道也容易被再次污染，黑臭反彈， 產生不良的社會影響。

二.系統建設依據

本系統建設依據《地表水環境質量標準 GB3838-2002》。

依據地表水水域環境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為五類；

Ⅰ類、主要適用于源頭水、國家自然保護區；水質很好。既無天然缺陷又未受人為直接污染，不需要任何處理。

Ⅱ類、主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等；

Ⅲ類、 主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區；

Ⅳ類、主要適用于一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區；

Ⅴ類 、主要適用于農業用水區及一般景觀要求水域。

Ⅰ類和Ⅱ類為優質水質，Ⅲ類為良好水質，Ⅳ類為輕度污染水質，Ⅴ類為中度污染水質，Ⅴ類重度污染水質。

三.常見水質監測項概念解析

1. 溶解氧 （DO）：代表溶解于水中的分子態氧。水中溶解氧指標是反映水體質量的重要指標之一，含有有機物污染的地表水，在細菌的作用下有機污染物質分解時，會消耗水中的溶解氧，使水體發黑發臭，會造成魚類、蝦類等水生生物死亡。在流動性好（與空氣交換好）的自然水體中，溶解氧飽和濃度與 溫度、氣壓有關，零度時水中飽和氧氣含量可 14.6mg/L，25℃為 8.25mg/L。水體中藻類生長時由于光合作用產生氧氣，會造成表層溶解氧異常升高而超過飽和值。

2. pH 值：表征水體酸堿性的指標，pH 值為 7 時表示為中性，小于7為酸性，大于7為堿性。天然地表水的 pH 值一般為 6~9 之間，水體中藻類生長時由于光合作用吸收二氧化碳，會造成表層 pH 值升高。

3. 水溫：水溫指標是一個比較特殊的物理指標。實際上對人體的健康及安全等并無直接的危害，其環境效應主要體現在兩個方面：一是水溫變化對水生生物的生長和發育存在著加速或抑制作用，二是水溫對其他水質指標的環境效應有協同作用，比如在其他水質指 標含量不變的情況下，水溫升高或降低，可能會導致某些環境災害現象的發生。

4. 濁度：濁度是表現水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度。水中含有泥土、粉砂、微細有機物、無機物、浮游動物和其他微生物等懸浮物和膠體物都可使水樣呈現濁度。濁度值對于了解水質狀況 和水質處理有重要的指導意義。

5. 化學需氧量COD：在水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，并在強酸介質下以銀鹽作催化劑，經沸騰回流后，以試亞靈為指示劑，用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀由消耗的硫酸亞鐵銨的量換算成消耗氧的質量濃度。重鉻酸鉀的氧化能力很強，能夠較完全地氧化水中大部分有機物和無機性等還原性物質，適用于污染較嚴重的水樣分析。

6. 總氮：水中各種形態無機和有機氮的總量。包括 NO3、NO2 和 NH4 等無機氮和蛋白質、氨基酸和有機胺等有機氮，以每升水含氮毫克數計算。常被用來表示水體受營養物質污染的程度。水中的總氮含量是衡量水質的重要指標之一。其測定有助于評價水體被污染和自凈狀況。地表水中氮、磷物質超標時，微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現富營養化狀態。

7. 氨氮：水中以游離氨 (NH3) 和銨離子 (NH4+ ) 形式存在的氮，也稱水合氨，也稱非離子氨。非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子。水中的氨氮受微生物作用，可分解成亞硝酸鹽氮，繼續分解，最終 成為硝酸鹽氮，此過程消耗水中 DO，還會造成藻類大量繁殖，即水體富營養化，水體發臭，魚類死亡等等

8. 總磷：就是水體中磷元素的總含量，水樣經消解后將各種形態的磷轉變成正磷酸鹽后測定的結果，以每升水樣含磷毫克數計量。對于引發水體富營養化而言，磷的作用遠大于氮的作用，水體中磷的濃 度不很高時就可以引起水體的富營養化。

四.系統方案和產品介紹

佳績河道水質監測系統解決方案為河長制的落實提供全方位的產品支持、系統平臺支持和技術支持。通過現場檢測和實時在線監測，配合信息化系統和應用終端，幫助河道管理部門及時、準確地掌握河道水質信息，為預警預報重大流域性水質污染事故，監管污染物排放，以及監督總量控制制度落實等提供幫助。

本解決方案主要包括監測層、網絡層和應用層三塊。

1.監測層主要是完成現場的水質監測，根據安裝方式或監測參數的不同，可分為：水質監測中心（大型站）、岸邊站（微型站）、水質監測浮標和便攜式水質檢測箱等。提供了多種獲取河道水質信息的方法，可以依據河道監測需求以進行選擇。

2.網絡層主要是網絡通訊以及水質數據庫，存儲河道及水質數據，可支持4G/NBIOT等無線方式。

3.應用層以應用軟件為主，包括電腦管理終端和移動管理終端。

1.監測層應用產品類型

根據監測應用要求的不同，監測設備可分為三類：水質監測中心站，水質監測岸邊站和浮標站。

1)水質監測中心站：為大型的環保監測站，要求建立獨立的監測站房安放設備，具有較高監測精度。單成本投入和維護要求較高。

2)水質監測岸邊站：為中心站的移動簡化版，能在實現成本控制的情況下基本實現各項監測要求。本類產品成本低，無專業的維護要求，適用于規模化的部署。

3)浮標站：顧名思義就是可投放于水中的在線監測站，可實現與岸邊站同等的監測項。

1.1水質監測中心站

水質監測中心站GIGA系列是固定永久性水質監測站，具有較大的內部空間，支持安裝復雜的水質監測設備并提供良好的測試環境。

水質監測中心一般由采水和配水單元、分析測試單元、系統控制單元和通訊單元等組成，具備完善的供水、供電、防雷、防水、保暖、防凍、網絡通訊以及視頻監控等功能。在監測站內，還加裝化學試劑柜、實驗臺等設施，放置實驗室分析測試設備等，使其在在線水質監測功能之外，同時具備實驗室水質分析能力。

水質監測中心站具有很大的靈活性，分析測試單元可根據不同的監測需求進行選擇，即可用于重點監控江河斷面的水質監測，也可用于普通河道的水質監測。

中心站可支持的監測項指標：PH、ORP、電導率 /TDS、溶解氧、濁度、COD、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮等。

1.1.1主要監測項參數規格如下表

1.1.2中心監測站安裝及使用要求

為保障儀器的正常運行，中心站必須首先建設一個站房。監測站房面積應不小于2.8m×2.5m=7m2（具體需要根據儀器設備的數量而定）。監測站房應靠近采樣點（30米以內）。房間地面高度高于地平面20cm，距離污染源的落差在4m以內。監測站房未直接建設在污染源之上（否則會產生濕度嚴重超標）。在靠近污染源一側，靠地面留一直徑10公分的通孔，方便水管進出（單臺設備有3個水管進出）。監測站房已經在做到專室專用，專人保管、維護。

監測站房做到了密閉、安裝空調、墻面白石灰、地面瓷磚、平整、無震動。保證室內清潔，環境溫度在5度~30度、相對濕度在45%~70% ，有照明裝置。

1.監測房內有安全合格的配電設備，能夠提供足夠的電力負荷，電源電壓：220V±10%AC ,電源頻率：50HZ, 功率5kW。一臺設備至少配有1只三眼插座。站房內應配置穩壓電源。

2.監測房現有合格的給、排水設施，應使用自來水清洗儀器及有關裝置；每臺設備要接自來水，以便沖洗。

3.監測站房有完善規范的接地裝置（接地電阻小于10Ω）和避雷措施、防盜和防止人為破壞的設施。

4.監測站房采用彩鋼夾芯板搭建，符合相關臨時性監（構）筑物設計和建造要求。

5.監測站房內配備滅火器箱、手提式二氧化碳滅火器、干粉滅火器或沙桶等。

6.監測站房未位于通信盲區，房間周圍未有有強電磁場干擾，未有強腐蝕性氣體。

1.2水質監測岸邊站

岸邊站GIGA-W01系列是半永久性水質監測站，一般采用彩鋼或不銹鋼材料建造，表面做噴塑或烤漆處理。岸邊站由采水和配水單元、分析測試單元、系統控制單元和通訊單元等組成，具備完善的供水、供電、防雷、防水、保暖、防凍、網絡通訊以及視頻監控等功能。

岸邊站占地面積小，建設周期短，適用于土地資源緊缺，地形復雜，無法建設磚瓦結構站房的場景。

岸邊站可采用整體設計，在必要時可進行整體遷移。

岸邊站可支持的監測項指標：水溫、PH值、電導率 /TDS、溶解氧、濁度、COD、氨氮等。

1.2.1產品主要監測參數

1.3水質監測浮標站

顧名思義，水質監測浮標站GIGA-F01系列建立在浮標的基礎上，可直接投放在被測水體內使用。

浮標尺寸：直徑0.6米，整體高度0.6米，重量為35KG。材料為高分子材料，具備良好的抗沖擊、防腐蝕特性，皮實耐用。

浮標站具有如下特點：

1)直接投放到河道中進行水質監測，使用簡單靈活，不占用岸邊土地；

2)浮標體采用不銹鋼材質制作，抗撞擊能力強，防生物附著性，耐腐蝕；

3)大浮力設計，有效載荷更高，可搭載更多水質監測設備和輔助設備，存放電池和電子設備的密封箱水密封性佳；

4)浮標具有自平衡能力，具有良好的抗風抗浪性能；

5)采用傳感器進行水質監測，可根據測試需求配置不同傳感器，測試過程綠色無污染；

6)支持蓄電池和太陽能雙重供電，有效提高續航時間；

7)支持無電報警，提示運維周期；

8)支持單點標定、多點標定、動態標定功能；

9)支持雙向通訊，可遠程控制浮標，調整測量參數；

10)支持大容量的數據采集和存儲；

11)支持數據無線傳輸，可設置測試和數據發送間隔；

12)支持傳感器自清洗功能，減少日常維護量；

13)支持 GPS，支持全球定位；

14)支持離水報警和位置偏離報警，加強防盜功能；

15)具有警示燈標，有效提醒過往船只，防止碰撞；

16)具有固定及回收系統，可根據水下不同情況選擇不同形式的錨和拋錨方式。

17)供電系統：太陽能板72W , 蓄電池42AH（可定制）。太陽能供電，有效保障持續陰雨天氣的連續運行。

浮標可支持的監測項指標：PH、溫度、濁度、溶解氧、電導率的監測（可拓展定制監測葉綠素、藍綠藻、UVCOD、氨氮）。

五.系統特點

水質在線分析儀采用了多項具有自主知識產權的在線監測技術，其主要特點如下：

1. 先進性

1) 與傳統化學方法相比具有無需化學試劑、無二次污染、運行費用低等特點

2) 紫外全譜快速掃描系統保證測定的準確性高于現有的單波長紫外測量法

3) 自主開發的流通測量池、光纖光源光譜儀保證真正意義上的實時性監測和全天候24小時的連續性監測

4) 已有的水質模型和現場自建模型功能保證適用各個行業的水質監測

5) 在線稀釋大大拓寬了紫外法的測試范圍

2. 維護量少

1) 獨特的水樣預處理系統保證用戶極少的維護量

2) 自動測量、自動清洗和自動調零功能可實現運行的完全自動化

3) 常規情況下只需半年維護1次，水質較差的一個季度維護1次

3. 可靠性高

1) 方便的旋轉型流通池可完成光程的瞬間轉換

2) 光源采用高性能、長壽命氙燈

3) 歷史數據在每小時存儲一次平均值的情況下可至少存儲1年數據，同時可根據用戶需求將所有數據存儲在PC機上

4) 大屏液晶顯示輸出及觸摸屏輸入保證用戶簡單快捷地操作

4. 聯網方便

1) RS232/RS485/GPRS等通訊接口提供遠程數據傳輸和遠程控制監測系統啟動、停止，真正實現現場無人化運行

2) 多路4-20mA模擬接口可隨意組合同時測定包括COD在內的pH、溫度、溶解氧、電導率、濁度、流量等以及其他根據用戶需求定制的水質參數

3) 多路繼電器輸出可根據用戶要求完成報警及其他相關設備的控制

六.地表水在線監測系統軟件平臺

1.平臺介紹

本平臺主要用于收集環境檢測終端的數據，并對數據進行分析以及展示。

一套基于B/S架構開發，完整的藍居環境監測系列產品在線管理平臺，可執行設備管理、數據管理、用戶管理等功能。

2.首頁功能展示

登陸首頁之后，可以直觀地看到用戶數量，設備數量，以及歷史采集到的數據量。

點擊對應板塊下的箭頭，即可看到詳情。

3.運行超標提示

當某個檢測項超標時，系統會提示，并且記錄

4.環境排行榜

可在任意時間進行查詢，生成圖表

5.設備分布圖

調用百度地圖，操作方便快捷。可以直觀地看到設備的位置和信息。

6.用戶列表

在此可以添加登陸用的用戶

七.成功案例