水質(zhì)自動監(jiān)測站建設(shè)方案

1、水質(zhì)自動監(jiān)測站建設(shè)方案編制單位：榆林興源電子科技有限公司編制時間：2015年07月一、水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)概述2二、水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)3三、水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)詳述4.3.1 采配水單元43.2 預處理單元43.3 清洗單元63.4 系統(tǒng)控制單元63.5 數(shù)據(jù)采集、傳輸和遠程監(jiān)控9四、水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀器104.1 五參數(shù)分析儀（德國科澤K100W系列）104.2 高鈕酸鹽指數(shù)（德國科澤K301COMA）134.3 氨氮分析儀（德國科澤K301NH4A）16五、項目預算1.8在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是以自動監(jiān)測設(shè)備一一在線水質(zhì)分析儀為核心，結(jié)合現(xiàn)代的計算機（包括軟件）技術(shù)、自控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)

2、通訊技術(shù)、流體取樣術(shù)等先進技術(shù)手段高度集成的一套完整的自動分析系統(tǒng)。它可以有效地分析來水的各項水質(zhì)參數(shù)，并對水樣進行自動留樣。同時可利用水質(zhì)模型功能軟件對水質(zhì)變化趨勢進行有效的預測預警，也可以根據(jù)實時水質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)組合所表現(xiàn)的綜合性質(zhì)，為決策人員提供大量客觀詳實的有效數(shù)據(jù)和判斷依據(jù)。通常水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)包括自動分析儀器、取樣單元、配水單元、預處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、通訊單元和控制單元；除此以外，還包括清洗除藻、純水、供電、防雷等輔助單元。水樣通過取樣設(shè)備自動抽取到指定位置，由中控設(shè)備控制相應的管路和閥門對水樣進行初步的預處理后再進行有針對性的分類處理，合理分配給相應的水質(zhì)分析設(shè)備，分析

3、設(shè)備采用符合國家統(tǒng)一頒布的標準方法對水樣進行分析測量，并將測量得到的結(jié)果傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集設(shè)備，最后由數(shù)據(jù)采集設(shè)備統(tǒng)一發(fā)送到遠程服務器。在現(xiàn)場，中控設(shè)備通?？梢詫Ω鱾€系統(tǒng)進行簡單的控制，并將測量結(jié)果實時顯示在中控監(jiān)視器上。在遠程控制中心，一方面通過有功能強大的數(shù)據(jù)平臺，可以把接收來自各站點的監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)信息，匯總得到各種數(shù)據(jù)報表，并可對數(shù)據(jù)進行分析處理。先進的數(shù)據(jù)平臺還能結(jié)合水質(zhì)模型功能軟件對水質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析評估以及預測、預警。本項目監(jiān)測以下7個常規(guī)參數(shù)：水溫、PH電導率、DO濁度、高鈕酸鹽指數(shù)、氨氮。水質(zhì)自動監(jiān)測站的初步設(shè)計主要依據(jù)如下相關(guān)國家、行業(yè)標準。計算機場地安全要求(GB2887-89電

4、子計算機機房設(shè)計規(guī)范(GB50174-93水污染物排放總量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊«水質(zhì)河流采樣技術(shù)指導(HJ/T52-1999)P冰質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求(HJ/T96-2003)電導率水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求(HJ/T97-2003)濁度水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求(HJ/T98-2003)溶解氧(DQ水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求(HJ/T99-2003)高鈕酸鹽指數(shù)水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求(HJ/T100-2003)氨氮水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求(HJ/T101-2003)地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)水質(zhì)采樣技術(shù)指導(GB/T12998-19

5、91)水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定(GB/T12999-1991)HJ/T98-2003HJ/T91-2002HJ/T52-1999水污染物排放總量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T92-2002)水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范(SL219-1998)原水經(jīng)采集后進入沉砂分離器中，分別供水給五參數(shù)儀及其它分析儀。其中，五參數(shù)儀可直接供水；其他分析儀需分別采用KL50或KL90專用過濾器對原水進行預處理后方可進入分析儀器。所分析數(shù)據(jù)實時存儲于現(xiàn)場工控機的數(shù)據(jù)庫中，同時該數(shù)據(jù)也將通過遠程傳輸手段傳輸?shù)街行恼镜挠嬎銠C中。上述過程均在PLC控制系統(tǒng)控制下進行。3.1 采配水單元（1）采水方式的選擇采水方式主要有棧橋式和浮筒/

6、浮船式。浮筒式（浮船式）采水方式可用于采水點距離岸邊較遠（大于100米）或者水深且流速不是很大的情況，一般情況下取水點水深度高于2米。（2）采水設(shè)計要點保證取水口能夠隨水位變化，保證取水水管的進水孔位于水表面以下0.5m1的勺位置，并與河底保持一定距離，保證采集到具有代表性的符合監(jiān)測需要的水樣，又要保證取樣吸頭的連續(xù)正常使用。采水系統(tǒng)應保證在汛期或枯水期能正常工作而不至被損壞，在枯水期保證不受水體底部泥沙的影響。根據(jù)采水點到站房的實際距離、地形等實際情況，選擇潛水泵或自吸泵，原則上優(yōu)先考慮潛水泵，保證站房的進口壓力和流速流量達到整個系統(tǒng)全部儀器的要求。3.2 預處理單元上海澤安環(huán)境科技有限公司

7、研發(fā)的ZA-YCL2型預處理系統(tǒng)，采用初級過濾和精密過濾相結(jié)合的方法，水樣經(jīng)沉砂分離器初級過濾后，消除其中較大的雜物，再進行自然沉降（沉砂分離器內(nèi)經(jīng)過濾沉淀的泥沙定期排放），然后經(jīng)KL過濾器精密過濾后進入分析儀表。精密過濾采用旁路設(shè)計，根據(jù)不通分析儀對水樣的具體要求，分別選用盤式過濾器KL50和板式過濾器KL90,它與儀表共同組成分析單元。其特點主要表現(xiàn)在以下幾方面：水樣預處理既要消除干擾儀表分析的因素，又不能失去水樣的代表性。具備自動反清（吹）洗功能，預處理單元的自動運行及定時反清（吹）洗由控制系統(tǒng)控制，并能夠在中心站計算機的控制畫面中通過指令來切換預處理單元是處于自動運行狀態(tài)還是反清（吹）

8、洗狀態(tài)。預處理單元能在系統(tǒng)停電恢復并自動啟動后按照采集控制器的控制時序自動啟動。由于預處理單元關(guān)系到整個儀表分析系統(tǒng)的可靠性，因此預處理的閥組件須采用進口氣動閥或電磁閥。附：KL50和KL90技術(shù)參數(shù)及圖片1、板式過濾器（KL90）技術(shù)參數(shù)：膜材料：PVC-H面積：1200cm2工作溫度：045c最大氣壓：0.1bar工作流量：100200L/h出口管徑：小2/（|）4mm尺寸：460X240X10mm2、圓盤過濾器（KL50）技術(shù)參數(shù)：膜面積：55cm2膜直徑：小95m工作流量：100200L/h最大工作壓力：6bar進水管徑：小10/412mm出口管徑：小6/小8mm3.3 清洗單元清洗單

9、元分成兩個部分：?自來水單元：自來水單元由自來水進樣系統(tǒng)和自來水壓力檢測系統(tǒng)構(gòu)成，自來水檢測系統(tǒng)檢測自來水壓力，如果達不到設(shè)定要求，自動停止自來水清洗單元運行，系統(tǒng)其他部分仍維持正常運行。當自來水恢復正常時，自動恢復自來水清洗單元功能。?純水單元：純水單元由增壓泵，反滲透，離子交換系統(tǒng)，純水箱組成。自來水經(jīng)過過濾，殺菌，吸附作用，制取純水，純水制取量由純水箱液位控制，達到高液位時，自動停止純水制作。純水可根據(jù)用戶要求定時自動更新，保持純水達到10兆電阻率的要求。3.4 系統(tǒng)控制單元在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200可編程控制器作為自動監(jiān)測系統(tǒng)的核心控制部件。可編程控制器(Prog

10、rammableController),簡稱PLC它以微處理器為核心，集自動化技術(shù)，計算機技術(shù)，通信技術(shù)為一體，目前廣泛應用于自動化控制的各個領(lǐng)域中?？删幊炭刂破骶哂锌煽啃愿撸垢蓴_能力強，體積小，使用方便，編程簡單，易于掌握等特點。根據(jù)使用經(jīng)驗，特別選用了西門子公司的S7-200系列可編程控制器這款可靠性和信價比極高的產(chǎn)品作為在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的核心控制部件。目前運行于全國各個水質(zhì)自動監(jiān)測站中，運行情況良好。系統(tǒng)具備存貯數(shù)據(jù)的功能，具有斷電保護功能，并能記錄斷電狀態(tài)，同時具備故障報警記錄、事故追憶的功能，具備手動、自動、遠程切換、安全聯(lián)鎖的功能?，F(xiàn)場可就地控制系統(tǒng)進入自動、手動運行狀態(tài)，手

11、動運行狀態(tài)下可強制單個控制設(shè)備或單元啟動或停止，完成手動運行或手動調(diào)試。按規(guī)定程序啟動或關(guān)閉系統(tǒng)，全程監(jiān)控系統(tǒng)各單元的運行狀況。采集分析數(shù)據(jù)、切換運行程序、控制單元操作和響應故障報警。儀表供電配電部分（繼電器、接觸器）VPH夕卜出田上g時.43-»rv»rJJ中心站jfl3.5 數(shù)據(jù)采集、傳輸和遠程監(jiān)控水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如上所示，我們的系統(tǒng)主要包括子站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，中心站管理系統(tǒng)兩個部分。子站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：在每個監(jiān)測子站設(shè)置一臺工控機用于現(xiàn)場和遠程控制，負責采集各儀表的數(shù)據(jù)；同時將數(shù)據(jù)遠程發(fā)送到中心站系統(tǒng)里，以及其它各級水質(zhì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。中心站管理系統(tǒng)：采集被托管的各子站的

12、數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行匯總，分析，報表處理；同時對各子站進行有效的監(jiān)控，用命令對子站進行返控操作。3.6 輔助單元輔助單元包括：防雷系統(tǒng)、穩(wěn)壓電源系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、純水制備系統(tǒng)、臭氧除藻系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、系統(tǒng)專用工具等配套設(shè)施。四、水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀器根據(jù)本項目水質(zhì)要求，我們選擇以下監(jiān)測參數(shù)五參數(shù)（pH、溫度、溶解氧、電導率、濁度）、高鈕酸鹽指數(shù)、氨氮等儀器等，分析方法及儀器品牌如下：廳P分析儀器分析方法參照標準品牌型號1五參數(shù)分析儀水溫溫度傳感器法GB13195-91德國科澤K100W2PH玻璃電極法GB6920-863溶解氧膜電極法GB11913-894電導率電導池法HJ/T97-20035濁

13、度光散射法GB13200-916高鈕酸鹽指數(shù)分析儀氧化還原法、OR繇點判定GB11892-89德國科澤K301CODnA7氨氮分析儀比色法GB7481-87德國科澤K301NHA4.1 五參數(shù)分析儀（德國科澤K100W系列）五參數(shù)分析儀選用德國科澤公司的K100W系列，在上海、江蘇、浙江、安徽、廣東、福建等地均有大量用戶。K100W系列具有系統(tǒng)集成、操作簡便的特點，可以直接與多種傳感器相連。設(shè)備的內(nèi)置控制器具有2個設(shè)置點和比例控制功能。另外，K100可配備一系列的接口（如RS485。K100系列配備有墻面安裝附件，系統(tǒng)內(nèi)置有溫度補償功能（通過Pt-100）,輸入和輸出信號受到屏蔽保護。水溫自動

14、分析儀技術(shù)指標要求項目技術(shù)指標測定范圍-5-50.0C準確度±0.1C分辨率0.1C平均無故障時間方720h/次輸出信號4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCPpH自動分析儀技術(shù)指標要求項目技術(shù)指標測定范圍0.0014.00pH測量精度±0.01pH分辨率0.01pH溫度補償自動進行溫度補償0-50C平均無故障時間方720h/次輸出信號4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP項目技術(shù)指標測定范圍0.0020.00mg/L測量精度士0.1mg/l分辨率0.01mg/L溫度補償自動進行溫度補償0-平均無故障時間

15、方720h/次輸出信號4-20mARS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP溶解氧自動分析儀技術(shù)指標要求電導率自動分析儀技術(shù)指標要求測定范圍02000uS/cm量程可測量精度±1%分辨率0.01uS/cm溫度補償自動溫度補償功能0-平均無故障時間6co50720h/次輸出信號4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP項目技術(shù)指標項目技術(shù)指標測定范圍0.01000.0NTU（其他量測量精度程可選1)%FS分辨率0.1NTU平均無故障時間>720h/次輸出信號4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBUSMODBUS/TCP

16、濁度自動分析儀技術(shù)指標要求鈕然數(shù)4.2 高鎰酸鹽指數(shù)（德國科澤K301CODMnA）德國K301CODMnA（如圖）采用ORPt點判定高酸鹽氧化還原法，符合國家標準規(guī)定的河流湖泊等自水體的CODM量的方法。有中文界面，可視化流程、據(jù)USB#出等功能；現(xiàn)已在上海、江蘇、浙江、安徽、廣東、福建等地大量使用，用戶反映良好。技術(shù)特性PC控制，大型操作系統(tǒng)大尺寸全觸摸屏操作可視化運行流程，動態(tài)顯示人性化操作界面，內(nèi)置軟鍵盤，新增中文菜單超大容量存儲，可存儲5年以上數(shù)據(jù)，自動生成報表獨特的USBft接讀取數(shù)據(jù)功能無需更換硬件即可實現(xiàn)量程的拓展，適應水質(zhì)的寬幅變化可任意設(shè)置標定、測量、記錄、傳輸時間及頻率：

17、更高的測量分析靈活性、即時有效的數(shù)據(jù)傳輸雙向通訊，遠程自動標定清洗功能自動性能檢查，維護簡便ORPH斷反應終點，不受水體濁度色度干擾K301A系列在線水質(zhì)分析儀對運行系統(tǒng)進行了中文漢化，并使用了最新的大型儀表自動控制技術(shù)，提升了儀表耐惡劣環(huán)境的穩(wěn)定可靠性和測量的精確度。分析儀為非連續(xù)測量。分析儀為自動標定，標定周期可設(shè)置（機器默認值：每24小時為一個標定周期），建議用戶使用連續(xù)標定操作?？扇我?£頻,ORRfe橋法終點判別K301CODnA分析儀采用獨特的ORPfe橋法來進行COW應終點的有效判別。即通過最后一次添加高鈕酸鉀進行反滴定時，一旦高鈕酸鉀超量時，科澤的ORRfe橋會出現(xiàn)一

18、個電流的躍升，從而精確作出反應終點的判別。它具有以下兩個優(yōu)勢:由于水質(zhì)自動站測量的河流水體具有一定的濁度，使用ORP電橋法可以避免采用比色法時因水體中的濁度影響反應終點的有效判別；同時ORP電橋法還有效避免了比色法實際使用中的高銳酸鉀的深紅色掛壁現(xiàn)象，最大限度地使每次測量更具有獨立性。德國科澤在線水質(zhì)分析儀 RS4S5遠程雙向阿利 低維護 EE-PROM掉電保護.數(shù)噩技術(shù)特性：自動清洗和標定用戶只需在分析儀操作菜單內(nèi)設(shè)定標定時間，所有的標定工作均由分析儀在定義的時間內(nèi)自動完成。分析儀設(shè)有自動和手動清洗功能，當分析儀測量出錯，儀表會自動進入清洗狀態(tài)。同時分析儀也可以在定義的時間自動進行清洗。自動

19、性能檢查K301CODA在線分析儀每個重要工作部件：如蠕動泵、電磁閥、測量元件、試劑液位等的背面均加裝了雙向信息通訊和控制模塊，中央控制器可以時刻監(jiān)控分析儀各個部分的工作情況，任何一個步驟出錯，分析儀都會及時報警，提醒用戶。維護簡便儀器具有高度自動化功能，可以自動清洗和自動標定，并且儀器具有高級自診斷功能，需要的手工操作很少。標準模塊化結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件采用標準模塊結(jié)構(gòu)，對儀器的維修、調(diào)節(jié)極為方便。遠程清洗功能通過RS485通訊接口傳輸數(shù)據(jù)到遠程控制計算機中，操作人員可在千里之外的控制室內(nèi)設(shè)定分析儀的工作狀態(tài)包括清洗功能。儀器狀態(tài)遠程顯示功能技術(shù)參數(shù):項目技術(shù)指標測定范圍0-20.0mg/l可調(diào)準確度<3%FS重現(xiàn)性<5%FS最低檢出限0.3mg/l功能能兩點校正，有自動清洗、自我診斷功能消解方式電熱消解反應終點判定ORRfe橋法最小測定周期<45min輸出信號4-20mA,RS-485/232通訊協(xié)議MODBl®MODBUS/TCP平均無故障時間方720h/次4.3氨氮分析儀（德國科澤K301NH4A）德國科澤K301NHA氨氮全自動分析儀是基于全自動非連續(xù)測量原理，遵循德國國標DIN38406E5的Bertholet反應的原理。氨根離