一体化饮用水水质在线监测系统应用方案

 

 

一、产品背景

水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣直接影响人类健康。随着经济的发展，人口的增加，不少地区水资源短缺，不时发生城市饮用水水源污染严重，居民生活饮用水安全受到威胁的情况。另一方面，随着科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质与检测频度要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善。

1985 年发布的《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）已不能满足保障人民群众健康的需要。为此，卫生部和对原有标准进行了修订，联合发布新的强制性国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）。

现状：

现在很多的水质检测仪器，都是实验室用的，需要去取水样，然后送到实验室去检测，最后出数据，检测周期长，数据不及时，人工成本大。

国内外同类水质监测仪器往往都比较笨重、庞大，集成度低，一般一种仪器只能监测一项指标，而且不能实现在线自动监测。

监管痛点：

Ø 农村水厂偏远、地理位置分散，集中监管的成本较高同时难度较大；

Ø 目前的水质检测/监测方式；

Ø 目前农村普遍检测方式滞后，监测手段单一，信息滞后，监管部门不能够实时对水厂水质安全进行有效管理。

二、 编制目的

1、通过对方案的编制，了解企业的基本情况，水质现状和在线监测建设情况。

2、分析该企业的主要监测指标。

3、选择合适的监测仪器，达到稳定实时监测的效果。

4、明确污染源在线监测的规范，对排污口等实施规范化改造。

三、 编制依据

本设计方案采用标准：国家或地方政府颁布的有关标准。

 

序号	标准名称	产品标准
1	超声波明渠流量计	HJ/T15-2007
2	化学需氧量（CODCr）水质在线自动监测仪	HJ/T 377-2007
3	氨氮水质自动分析仪技术要求	HJ/T 101-2003
4	pH 水质自动分析仪技术要求	HJ/T 96-2003
5	总磷水质自动分析仪技术要求	HJ/T 103-2003
6	总氮水质自动分析仪技术要求	HJ/T 102-2003
7	污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准	HJ/T212-2005
8	环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范	HJ/T352-2007
9	水污染源在线监测系统安装技术规范	HJ/T353-2007
10	水污染源在线监测系统验收技术规范	HJ/T354-2007
11	水污染源在线监测数据有效性判别技术规范	HJ/T356-2007
12	水污染源在线监测系统运行与考核技术规范	HJ/T355-2007

 

四、 总体

4.1 自来水在线监测设备安装位置选择

 

安装位置应选择在净化设施的上下游，位于净化设备的上游与下游两个部位都要监测，并易于接近，安全，有足够的空间，便于操作；

原水与出水这两个部分的数据做对比，即可知道净化设施是否失效。

4.2 主要监测因子分析

根据标准，浊度、pH，余氯为自来水的基本监测指标，所以都需要进行检测。

原水监测设备：

Ø pH 值：当原水受到化学污染等，pH值将发生变化，进而达到提前预警。

Ø 浊度：浊度值可以指导净水剂的添加量，同时可以反映原水的变化。

Ø 温度：监测原水温度可以有效的知道净水剂的添加条件。

出水监测设备：

Ø pH值：监测pH值指标是否在国标范围内。

Ø 浊度：实时监控出厂水浊度的是否在标准范围内，同时指导生产制水。

Ø 二氧化氯/余氯：实时监控水中消毒剂的余量，从而指导生产。

Ø 电导率：监控水质金属离子的含量，可以有效的反应重金属含量。

五、建设方案设计

5.1 饮用水在线监测设备安装位置选择

安装位置应选择在自来水厂进水口以及自来水厂出水口，有足够的空间，便于操作。利用物联网技术，使自来水厂可实时通过网络查看水质状态。

5.2 主要监测因子

根据饮用水水质标准除有物理指标、化学指标外，还有微生物指标，常用指标：

5.2.1 浑浊度

为水样光学性质的一种表达语，用以表示水的清澈和浑浊的程度，是衡量水质良好程度的最重要指标之一，也是考核水处理设备净化效率和评价水处理技术状态的重要依据。浑浊度的降低就意味着水体中的有机物、细菌、病毒等微生物含量减少，这不仅可提高消毒杀菌效果，又利于降低卤化有机物的生成量。

5.2.2 余氯

余氯是指水经加氯消毒，接触一定时间后，余留在水中的氯量。在水中具有持续的杀菌能力可防止供水管道的自身污染，保证供水水质。也基本被杀灭。标准是在检测中不超过 3 个/L。

5.2.3  pH值

水质酸碱度值，饮用水 pH 值控制在 6.5~8.5pH。

5.2.4  COD（化学需氧量）【成本较高，可选】

耗氧量（耗氧量也称化学需氧量（锰法），以 COD 表示，又称指数。它指以为氧化剂，在一定条件下氧化水中还原性物质，将消耗的量折算为氧表示（O2，mg/L）。水中还原性物质包括无机物和有机物，主要是有机物，因此耗氧量能间接反映水受有机污染的程度，是评价水体受有机物污染总量的一项综合指标）。

5.2.5 溶解氧自动分析仪

健康的饮用水中溶解氧含量不得小于 6mg/L。当溶解氧（DO）消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时，溶解氧的含量可趋近于 0，此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化，所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。

5.2.6 臭氧自动分析仪

臭氧极易溶解于水而生成臭氧水，臭氧在溶解于水的过程中，除能杀灭水中的细菌外，还能分解水中的有机物等害污染物质，同时对水有脱色作用；

利用臭氧(O3)消毒时，臭氧会快速同溴离子反应生成溴酸盐(BrO3-)。溴酸盐的产生量与原水中溴离子含量有关，同时，也同臭氧投加量密切相关。臭氧投加量越高，溴酸盐产生量也越高。

臭氧的浓度对水质的健康指示具有重要的意义。

5.2.7  硬度自动分析仪

我国的《生活用水卫生标准》规定，饮用水的总硬度不超 450mg/L，世界卫

生组织推荐饮用水硬度是170mg/L。

5.2.8  TDS（总溶解固体） 自动分析仪

国家标准 GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用自来水的溶解性总固体（TDS）有：溶解性总固体≤1000mg/L; TDS 值越高，就表示水中含有的杂质越多，这其中的杂质通常指的是水中 Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子的浓度，并无法直接表示水质的好坏。所以，TDS 过高（超过 600 以上等）确实表明水质不好，但 TDS 越低，并不等于水质就越好。

六、 产品简介

系统可用于测定水中的臭氧，硬度， TDS, 电导率，余氯， 溶氧、 pH 、 浊度 、氨氮、亚硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐氮、 COD 、硫化物等水质参数，用户可根据自己的需求选配，集成方便。本仪器可广泛用于水厂、饮用水、自来水、矿泉水，食品、化工、冶金、环保及制药行业等部门的水质检测，是常用的实时在线监测仪器。

在线检测系统主要包含大屏显示系统、终端显示及控制器、各类型检测的传感器、远程移动端、云端数据平台。主要检测环境中水体的各项指标，以及需要控制的设备，同时当出现异常时，可及时告警。

系统属于我公司物联网环境监测系统产品，是由湖南圣凯安技术有限公司自主研发，综合软硬件一体化物联网解决方案；是基于环境网格化监测系统的一套实时在线监控，数据 24 小时全天侯实时，接收、保存，下载、图表显示、智能分析、智能告警提醒、联动控制声光报警等功能。无需安装软件，通过浏览器即可登录管理。 具有 HJ/T212-2017、工控协议等数据协议覆盖全，系统集成度高，功能丰富，工具集众多，安全可靠和开放兼容性好等特点，具备高可定制性，实现了前端设备“ 云端管理 ， 自动报警，远程查看”的物联网水质管理模式。

七、 系统架构

 

水质自动监控系统设备数据接入到我司智慧云平台，属于物联网监测系统架构基于物联网理念，并结合了“多端显示”的思想，监测硬件设备作为前端，24 小时不停电监测现场环境数据，并通过 wifi,网口，gprs/4G/NB-iot/zigBee 等数据链路往云平台上传数据（默认采用 4G 上传，客户要求除外）；云平台 24 小时全天侯实时，接收、保存，下载、图表显示、智能分析、智能告警提醒，用户可以可以通过移动App端（现目前只支持安卓操作系统）、电脑Web端，大液晶电视屏都可以直观查看实时数据，历史数据，数据变化趋势，规律等。

八、 设备技术参数

典型应用

用于供水出水，管网水质，小区楼宇二次供水情况的在线监测。

参数量程（根据不同水质选用不同参数/量程的传感器）：

 

序号	参数	配置
1	pH（酸碱度）	测量原理：玻璃电极法； 测量范围：0～14.00 pH 分辨率：0.01 pH； 精度：± 0.1pH，± 0.3℃ 重复性：≤0.1 pH； 响应时间：＜90s 维护周期：180 天
2	余氯（ClO2）	测量原理：恒电压法； 测量范围：0～2.000 mg/L(HClO)； 分辨率：0.001 mg/L； 精度：±5%或±0.05mg/L，±0.5℃； 响应时间：<90S； 维护周期：90~180 天
3	浊度	测量原理：散射光法； 测量范围：0～20.00NTU 分辨率：0.01NTU/0.1℃； 精度：±3%或±1.5NTU，± 0.3℃； 响应时间：＜90s 维护周期：180 天
4	COD（化学需氧量）	测量原理：双波长紫外吸收法； 测量范围：0～200mg/L equiv. KHP； 分辨率：0.1mg/L； 精度：±5%F.S.； 响应时间：＜90s 维护周期：180 天
5	Turb	0.01～20.00NTU～400.00NTU；±1%F.S
6	FCL	0.01～5.00mg/L～20.00mg/L；±1%F.S
7	DOZ	0.01～5.00mg/L～20.00mg/L；±1%F.S
9	硬度	0.01～100.00mg/L；±1%F.S
10	NH4	0.01～100.00mg/L；±1%F.S
11	CON	0.01～30000μs/cm；±1%F.S
12	DO（溶解氧）	0.01～20.0mg/L；±1%F.S
13	O3（臭氧）	0.00～20.00 mg/L；±1%F.S
14	硬度	0.2 ppm~40000ppm；±1%F.S
15	TDS（总溶解固体）	0~250g/L；±1%F.S
16	水温	0.1～100.0℃；±0.3℃
17	电导率	0～2000μS/cm；±1.5%F.S.
18	信号输出	RS485（MODBUS RTU）
19	控制输出	4 路继电器，报警设置
20	历史记录	有
21	历史曲线	有
22	数据传输	4G
23	安装方式	立式安装、壁挂式
24	水样连接	快卡8mm软管G1/4；
25	水样温度	5～40℃
26	水样流速	200～800mL/min
27	防护等级	IP54 或定制 IP65
28	供电电源	220 VAC
29	设备功率	约 18W
30	重量	约 10KG
31	尺寸	800*600*200 mm

 

九、 产品优势

实时在线检测的方案，就非常的便捷，可以实时测量，实时回传数据，可以在手机、电脑实时查看数据，及时分析，提供处理方案，加强各方面水源的指标监测，有了具体的检测数据，无论是对有效的预防还是高效的治理都能提供依据，即高效也有效。

通过对饮水进行在线监测，可以动态的对水质情况实时了解，当发生状况时可以有效的提前采取预防措施，使水质安全事故预警点提前，同时，通过对原水和净水的水质监测可以有效的指导饮用水的生产加工流程。

原水在线监测：pH值、浊度、温度；

净水在线监测：pH、臭氧、浊度、硬度、TDS、电导率、余氯、溶解氧；其中浊度、二氧化氯、pH 值为国标日检九项项目；

多参数的实时在线监测，包括：pH、电导率、余氯/二氧化氯/溶解臭氧、浑浊度、硬度、氨氮、溶解氧、温度等。

安装方便，系统仅有一个样品入口、一个废液排口和一根电源连接线。

在线监测，无人值守，降低维护门槛，对水质事故提前预警，及时处置，统一平台，有利水质安全监管，多指标设计，24 小时不间断对水质监测，随时随地了解水质状态，贴合农水监管业务，智能预警及时处置，科学指导生产，降低制水成本；

十、 平台

采用 B/S 构架的前沿设计，通过网络实现远程登陆，无需安装任何软件，通过浏览器或者移动App即可登录查看。特点如下：

(1) 平台支持设备多种状态管理，如停产管理，设备停运，维护状态，手工输入状态，故障状态，校准状态，超标，离线，通讯异常等状态分类管理；

(2) 支持 GIS 电子地图状态显示，离线，在线，与报警闪动，

(3) 通过网络实现远程登陆，无需安装任何软件，通过浏览器即可登录查看。

(4) 满足政府监管平台框架及功能要求，分区域监管

(5) 实时数据查看

(6) 历史数据变化曲线图查看

(7) 设备状态查看

(8) 各项指标污染排行榜查看

(9) 实时告警页面查看，报警阀值远程可配置。

(10)历史告警记录查询

(11)数据导出

(12)设备管理

(13)用户管理

(14)用户中心

(15)可不用到现场就能配置设备，或者可不用到现场就能启动设备的喷淋设施

(16)标准 GIS 实时地图

(17)web service 开放接口

(18)支持大于 1000 套设备接入

(19)支持 OEM 定制开发

(20)支持：溶氧、pH、浊度、氨氮、亚硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐氮、COD、硫化物、颗粒物（PM2.5/PM10/TSP）、噪声、气象五参数、负氧离子、总辐射、光照强度、雨量、O2、H2S、NH3、SO2、NO2、、CO2、CO、O3、VOC、CH2O…等监测数据处理

支持接入阿里云 iot 物联网平台

10.1 全终端触达

Web端、大屏、平板电脑（现目前仅支持安卓系统）、移动手机（现目前仅支持安卓系统）。

Web端软件平台功能展示：

实时数据显示

 

信息化图表

 

实时地图显示

 

设备联动

 

客户统一管理

 

智能报警

 

海量数据存储、管理

 

监控大屏显示

 

移动端软件平台（51云联）展示

 

十一、 监控室设计与要求

1、监测室不小于 18（3*6）平方米，监测室应尽量靠近采样点，与采样点距离不能大于 20 米，垂直距离不能大于 8 米,监测室必须是专室专用。

2、监测室密闭性要好，应安装空调，温度在 5-35℃内，湿度在 85%范围内。

3、监测室应有安全合格的配电设备，提供足够的电力负荷，一般不应小于5KW，电压不稳定的情况下需要提供稳压电源。配备照明设备。

4、监测室内须有合格给、排水设施，应使用自来水清洗设备和有关的设备装置。

5、监测室应有可靠的接地方式，必要时需要有避雷装置。

6、监测室应有良好的防盗安全保障措施和防止人为破坏。

7、监测室应保障墙面和地面整洁，提供日常卫生维护工具。

十二、 安装方式与选型

立式（柜式）安装：

壁挂式安装：

审核编辑 黄昊宇