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1、附件一：水质在线监测站建设方案 第1章 项目技术解决方案1.1 水质自动监测系统集成设计方案水质自动监测系统集成设计建设步骤：水质自动监测系统总体设计、站房建设、室内排水系统建设、室外采水系统建设、集成设备安装、系统调试运行等部分1.1.1 水质自动监测总体设计水质自动监测系统包括站房、取水单元、数据采集传输系统、自动监测仪器及其它辅助设备。1.1.1.1 水质自动监测系统总体架构设计 水质自动监测系统总体架构如图所示： 水质自动监测系统由站房、仪表分析单元、取水单元、数据采集传输系统、防雷设备组成。其中仪表分析单元由COD、氨氮、总磷、溶氧仪、流速计等组成；采水系统将水样采集预处理后供各分析
2、仪表供各分析仪使用；系统泵阀及辅助设备由PLC控制系统统一进行控制；各仪表数据经RS232/485接口由数采工控设备进行统一数据采集和处理，系统数据用3G无线传输模式。为防止雷击影响，水质自动监测系统配置完善的防直击雷和感应雷措施。1.1.1.2 水质自动监测系统工艺设计系统采取自吸泵取水，源水直接进入预处理设备处理，过滤后供分析仪采样分析；多余的源水和样水经总排水管道排出。1.1.2 采水系统方案水质自动监测采水单元的建设在自动站建设中占有绝对重要的地位，采水是保证整个系统正常运转、获取正确数据的关键部分，设计及建造一套运行可靠的水样采集单元非常重要。采水单元必须保证向整个系统提供可靠、有效
3、的水样。1.1.2.1 采水方式选择采水系统建设在满足取水要求的前提下应尽量简洁，因地制宜，针对每个水站取水位置的不同情况采取最适用的方式。1.1.2.1.1 本项目根据目前的情况:岸边式采水方式 （1）岸边式取水方是在岸坡适当处设施检修井，一般采用自吸式离心泵，将取水口安放在河道中（应确保取水口不被埋没），使用离心泵（自吸式离心泵）还可以减轻水泵维护的工作难度。1.1.2.2 取水工艺设计1.1.2.2.1 自吸泵系统采用自吸泵，具有以下优点： 性能稳定，工作曲线随泵龄变化相对较小 泵体使用寿命较长，基本免维护 置于室内，可防盗 来电自动恢复，过载自动保护等功能1.1.3 辅助系统方案辅助系
4、统是保证水质自动监测正常稳定运行不可获缺的重要组成部分。辅助系统包括突发事件采样系统、UPS供电系统。1.1.3.1 系统配电设计配备UPS和单相稳压电源，功率应保证系统内各自动分析仪在断电时能继续完成本次测量周期。1.1.3.1.1 UPS该UPS保证了系统在断电状态下能保存及传输数据，并继续完成本次测量周期。能持续供电4小时。该UPS不间断电源具有正弦波、断电保护、自动恢复、过载保护、故障诊断记录功能。恢复供电后，系统能自动恢复工作。1.1.3.1.2 单相交流稳压电源系统采用单相电供电，由于水质自动监测系统基本设在较为偏僻的地方，可能采用的是农电网络，电压不稳将对系统带来十分重大的打击。
5、1.1.4 据传输方案方案1.1.4.1.1 数据采集控制系统功能介绍：数据采集模块以现场监控软件包为核心，配合模拟量和数字量采集模块、串口模块、485232模块实现监控功能。系统具有数据自动保存功能，子站断电后数据能自动保存，能储存一年以上的原始数据，子站数据具有自动备份功能，同时保存相应时期发生的有关校准、断电及其它状态事件记录。系统成熟、稳定，平均无故障时间大于1000小时。系统开放性好，通过增加设备驱动可接入不同类型的自动分析设备。系统采用RS485/MODBUS总线与设备通信，保证系统具有良好的可扩展性，总线设备“即插即用”，扩展方便。可远程设置系统的采样周期（224次/天）；还具备
6、以下功能：控制单元时钟与分析单元的时钟能匹配；断电、断水或设备故障时的安全保护性操作；系统的自动启动和自动恢复功能；各单元设备工作状态参数的显示；数据传输方式兼容我国站现有的VPN数据传输网络，数据传输协议必须兼容我国现有中心软件的通信协议。1.1.4.1.2 数据采集仪技术指标显示单元 液晶屏 7TFT 触摸屏外部存储 SD卡 4G最高支持32GUSB DeviceUSB 2.0 通讯组网 无线接入方式 GPRS/CDMA/3G/3G+/LTE 有线接入方式 以太网Ethernet 通讯接口 串口通讯 5RS232 1RS485 模拟量输入 8路差分 420mA / 020mA / 05V开
7、关量输入 8路 开关量输出 8路干结点 传输标准 污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准（HJ 212-2005） 电池容量 12V 5Ah工作环境 湿度 20%90% 温度 -1060 系统参数 精度 0.2%电磁兼容 IEC三级 电源 AC220V15 50Hz1.1.4.1.3 系统数据采集和处理功能u 系统可以将执行器的动作和传感器反馈在工控系统界面上，界面可以实时的显示系统流程，并能够在界面上显示自动站所有的操作。u 系统采用开放式结构，使系统易于扩充，并为以后预留了可扩充接口，网络具有升级能力。u 自动控制系统运行稳定可靠，可以在现场及远程进行人工控制。u 系统具备有自动分类报
8、警功能。u 水站采用系统软件进行数据的采集、控制与传输，系统软件需具备通用性强，可扩展性强，维护方便的特点。软件系统采用网络化设计，实现省级监控中心和市级终端对系统的使用和系统数据的共享。u 子站断电后数据能自动保存，能储存一年以上的原始数据。子站数据具有自动备份功能，同时保存相应时期发生的有关校准、断电及其它状态事件记录。u 系统具有安全防护功能，具有数据加密功能，并采用金字塔式权限约束，在进入系统时需确认身份，使其可使用相应的操作。u 软件可维护性强，开放源码，出现故障时可对源码进行修改。u 16通道以上模拟量采集功能；u 现场控制器数据采集采用总线通讯与模拟量采集相结合的方式，当总线通讯
9、有故障时可自动转换为模拟量采集。u 采用RS232/RS485 MODBUS总线方式采集仪器监测数据、工作状态以及校准数据，给仪器发出控制指令等，也可采用420mA模拟量进行数据采集。通过通用的通讯接口采集实时数据并存储，数据传输之间采用开放的通讯协议和标准数据传输方式，控制中心对各数据进行权限设置。u 内置WebServer，B/S架构，能远程通过网络访问水质自动监测系统的控制系统，实现远程状态监控和参数设置。u 系统能根据系统的状态参数和报警信号值，并结合环境参数自动判断监测数据的真实性、有效性，处理后的数据送入数据库中保存。系统可以预定义数据报警上下限属性值，采集到的实时数据如果超越报警
10、上下限，系统自动进行报警，并对报警自动分类。另外，这些报警信息同时发送到监控中心，由中心监控软件进行接收和处理。数据采集与传输完整、准确、可靠，采集值与测量值误差1%，系统连续运行时数据捕捉率大于99%以上。u 断电后能自动保护历史数据和参数设置，继电后可继续工作12小时以上。u 本站采用水质自动监测系统进行数据的采集、控制和传输，系统软件具有通用性强，可扩展性强，维护方便的特点。1.1.4.1.4 实时数据在此界面中可以观察到各监测参数的实时数据，各个执行机构（泵、阀）的当前状态，以及各设定参数的数值。1.1.4.1.5 报表在此界面中可以观察到任一时段的详细历史数据，并且可对到历史数据进行
11、打印等操作。并且可以对所保存的数据实现各种方式的查询，提供灵活多样的监测数据检索。1.1.4.1.6 历史曲线历史曲线是快速查看历史数据的一种非常直观的方法。通过历史曲线可以方便的看到各监测数值趋势走向，是用户快速分析水质变化趋势、仪器运行情况有力工具。在此界面中，用户可以任意选取一个时间段进行查看，可同时显示多个参数的曲线，可对任一参数或多个参数进行显示隐藏操作，可任意放大、缩小时间密度，可左右、水平移动曲线，可以打印当前曲线，可观察到本时间段内各参数的最大值、最小值、平均值，移动左右游标可以显示本时间段内任一时刻的数据。1.1.4.1.7 记录在此界面可以查看报警的历史记录，包括报警时间、
12、报警名称、报警类型、报警值等。系统运行过程中会随时检查运行的各个状态，判断对应的泵、阀等设备是否运行正常，当出现故障的时候，会自动记录并发出报警信号，此时系统处于故障状态，从而停止各种操作、只有用户检查了系统，并确认没有故障之后，才能重新进入运行状态。系统还可以检测所测量的仪器的值，是否在所设置的上下限之间，如果超过所限制，系统就会自动记录并发出报警信号，以便及时处理。1.1.5 水站系统防雷设计对水站系统防雷设备技术要求：配置全面的防感应雷措施，防雷器和通讯线路防雷器采用优质防雷模块，有效防止雷击对系统造成的损坏。内部防雷装置由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器
13、等组成，主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应，包括通讯系统、供电系统、视频系统、仪器设备等。1.1.5.1 设计需求雷害的途径包括直击雷、雷电反击、雷电波侵入和雷电感应四种途径。系统防雷措施主要包括外部防雷措施和内部防雷措施。 外部防雷：对于固定站房，需要由用户提供满足建筑物防雷设计规范的外部防雷措施，包括接闪器、引下线和接地装置等防雷设备； 内部防雷：本方案重点考虑内部防雷即防感应雷措施，内部防雷装置由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等组成，主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应，包括通讯系统、供电系统、视频系统、仪器设备等。1.
14、1.5.2 设计依据1)建筑物防雷设计规范（GB50057-94）2)建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）3)雷电电磁脉冲的防护IEC-613124)雷电电磁脉冲的防护、建筑的屏蔽、内部等电位联结和接地IEC 1312-21.2 站房要求n 监测站房结构1、基站监测房设计规格：室内净面积15，房屋净高不小于2500mm。2、站房具有良好采光功能，有条件的情况，尽量采用对流开两扇窗（正面与侧面），窗户面积：1200800mm，窗户安装不锈钢护栏。窗户内部安装有窗帘，避免夏日日光直接照射进屋内。3、对监测用房的设置充分考虑到避免对正常生产条件和环境造成影响。还考虑到了便于车辆
15、、人员及设备的进出，房门净尺寸为10002300mm，以保证设备的搬运进出。4、站房的结构材料满足监测用房所在区域的防火、防腐等安全要求，采用厚度0.75cm彩钢板（钢板厚度0.75cm，墙体厚度5cm，填充泡沫密度12g/cm2，彩钢板表面采用喷塑处理，具有防火、防腐性能），另外应在安装仪器的一侧安装加强筋。5、在房间的后面安装工业用排风扇，保证长期运行。6、房屋建造在最低15厘米高的水泥基础上，地面铺设防滑砖。7、站房内安装空调，空调功率1-1.5KW（根据站房面积确定）。8、在站房侧面靠近采样点处开桥架孔，开孔尺寸为240120。9、监测用房与采样点距离一般不大于30m。10、站房内安置避雷接地系统。监测站房内建有上、下水给排水设施。11、站房建设的水平高度应高于排水管路30cm以上。12、有条件的情况，在站房内搭建工作台，并铺瓷砖。13、在合适墙面（靠近采样点）距离地面高度10cm处，开4个直径为4cm的孔，用于安装废水进水管、回流管以及采样点强电和弱电线路管。n 监测站房
