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一．項目背景

水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)（溫度、濁度、PH值、電導(dǎo)率、溶解氧）是水環(huán)境質(zhì)量評價的基本指標(biāo)，可反映水體質(zhì)量的變化情況。但目前水資源分布廣泛，許多地區(qū)很難進行測量，并且大部分水質(zhì)監(jiān)測方法是現(xiàn)場采樣，在實驗室進行檢驗和分析，由于這種人工采樣方式存在浪費大量人力，收集的信息量有限，處理數(shù)據(jù)慢，設(shè)備老舊等問題很難滿足環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展要求。

因此一套能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)五參數(shù)的產(chǎn)品具有十分重要的意義，華誼環(huán)保微型水質(zhì)五參數(shù)在線監(jiān)測站可實現(xiàn)水質(zhì)五參數(shù)信息的實時采集和遠程傳輸，輔助監(jiān)管中心對測量水域的水質(zhì)變化情況及時評判和響應(yīng)，對水環(huán)境質(zhì)量評價及水污染控制具有重要意義。

二．方案建設(shè)

1. 建設(shè)依據(jù)

《中華人民共和國環(huán)境保護法》

《中華人民共和國水污染防治法》

《中華人民共和國土地管理法》

《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002

《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T164-2004）》

《水和廢水監(jiān)測分析方法》（2002年第四版）

《水污染排放總量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》

《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002）

《PH水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》（HJ/T96-2003）

《電導(dǎo)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）

《水質(zhì)河流采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ/T52-1999）

《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》（GBJ-93-96）

2. 建設(shè)目標(biāo)

微型水質(zhì)五參數(shù)在線監(jiān)測站采用岸基方式，以小型無線水質(zhì)監(jiān)測終端為核心元素，布置在河流、水庫、湖泊、飲用水源的岸邊，采用移動通訊為傳輸媒介，以大屏幕顯示器和*服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控中心，組成一個綜合性的水環(huán)境自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，達到實時在線監(jiān)測水質(zhì)五參數(shù)的目的。

3. 監(jiān)測站組成

主要包括：可將水質(zhì)的物理量轉(zhuǎn)化為模擬電信號的傳感器模塊，包括的傳感器類型主要有：溫度、濁度、PH值、電導(dǎo)率、溶解氧。

可將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采集模塊以及液晶屏顯示模塊、數(shù)據(jù)通信模塊，和具有數(shù)據(jù)存儲、顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢功能的上位機模塊。

4. 建設(shè)原則

（1）可靠性原則：系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，客戶能夠?qū)こ踢M行實時監(jiān)測。

（2）可維護性原則：系統(tǒng)在設(shè)計和開發(fā)的過程中要足夠的重視系統(tǒng)的可維護性，提前衡量系統(tǒng)的可修改程度或者是根據(jù)一些功能需求進行修改的難易程度。

（3）可操作原則：在可靠行實時性基礎(chǔ)上，技術(shù)人員在控制臺對工程進行設(shè)置操作。

（4）可擴展性原則：軟硬件設(shè)計將留有升級接口和升級空間，為以后平臺向更加廣闊的空間提供保障。

5. 系統(tǒng)功能

① 自動監(jiān)測：水質(zhì)在線實時監(jiān)測設(shè)備能夠連續(xù)、及時、準(zhǔn)確的對水質(zhì)溫度、濁度、PH值、電導(dǎo)率、溶解氧指標(biāo)進行自動監(jiān)測。

② 數(shù)據(jù)采集：水質(zhì)在線實時監(jiān)測設(shè)備信息處理系統(tǒng)具有水質(zhì)監(jiān)測信息采集功能，并把水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的格式自動存入嵌入式控制器中。

③ 數(shù)值顯示：水質(zhì)在線實時監(jiān)測設(shè)備可實時顯示儀器運行狀態(tài)和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)（溫度、濁度、PH值、電導(dǎo)率、溶解氧）；

④ 數(shù)據(jù)傳輸：水質(zhì)在線實時監(jiān)測設(shè)備可通過4G或無線傳輸方式，與后端監(jiān)控中心建立連接，并把水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至后端監(jiān)控中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫進行存儲；

⑤ 設(shè)備運行狀態(tài)管理：水質(zhì)在線實時監(jiān)測設(shè)備智能化程度高，具有自動清洗、故障自動復(fù)位、系統(tǒng)自動檢測等功能，便于水質(zhì)在線實時監(jiān)測設(shè)備維護及故障處理。

6. 方案架構(gòu)

本設(shè)計采用感知控制層、傳輸通信層、應(yīng)用服務(wù)層三層架構(gòu)設(shè)計。

（1）感知層主要為地表水水質(zhì)監(jiān)測子站建設(shè)，包括固定站點、水站儀器儀表集成及系統(tǒng)集成。該層可實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及環(huán)境動力指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，同時還可傳輸視頻監(jiān)控信息，實現(xiàn)監(jiān)測站與中心端的聯(lián)網(wǎng)接入，以及監(jiān)測站的反向控制。

（2）傳輸通信層主要建設(shè)內(nèi)容為無線通訊鏈路或者有線光纖通訊鏈路。

（3）應(yīng)用服務(wù)層對監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行接收、處理、匯總、統(tǒng)計、分析，該層具備動態(tài)實時監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢、報警數(shù)據(jù)查詢、登錄日志及操作日志查詢、時段統(tǒng)計、曲線分析、用戶管理、測點管理、歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入等多項功能。

三．云平臺

1. 建設(shè)目標(biāo)

為集成傳感器的設(shè)備提供數(shù)據(jù)管理、存儲、數(shù)據(jù)顯示功能，使得設(shè)備數(shù)據(jù)合理有效的標(biāo)識管理。不同的用戶可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品項目，不同的產(chǎn)品項目下可以接入多個設(shè)備，同時能提供良好的設(shè)備通信接口，能夠編輯圖形化顯示數(shù)據(jù)。

2. 云平臺架構(gòu)

感知層采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過應(yīng)用層的處理之后，實時顯示到監(jiān)控平臺的界面上。用戶可以根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)及平臺發(fā)出的報警信息及時發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的變化情況，并且通過客戶端遠程控制調(diào)節(jié)設(shè)備。

數(shù)據(jù)庫用來存儲參數(shù)數(shù)據(jù)、工作人員的個人信息以及傳感器的信息等。軟件部分的設(shè)計主要包括采集節(jié)點的軟件設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和控制算法研究四部分。具體流程如下圖所示：

3. 主要功能

（1）用戶管理功能：云平臺給不同注冊用戶提供其用戶下設(shè)備數(shù)據(jù)管理服務(wù)，以個人用戶為基本單元，對應(yīng)保存用戶的注冊信息、加密信息、個人基本信息等，用戶需要通過對應(yīng)的個人注冊賬號、密碼等信息來進行個人登錄。

（2）設(shè)備管理功能：針對不同的設(shè)備分配不同的設(shè)備ID，設(shè)備型號信息、位置信息、工作狀態(tài)信息等都會存儲在云服務(wù)器中。云平臺將傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)接收，用戶可以通過數(shù)據(jù)模板對數(shù)據(jù)進行查看、編輯等操作。

（3）數(shù)據(jù)查詢功能：用戶通過自己注冊的賬號登錄云平臺，然后進入自己創(chuàng)建的產(chǎn)品下查看設(shè)備生成的數(shù)據(jù)信息點，訪問數(shù)據(jù)歷史記錄；還可以對云平臺當(dāng)中的數(shù)據(jù)進行圖表化顯示，判斷數(shù)據(jù)信息趨勢，并打印下載相關(guān)數(shù)據(jù)。

（4）設(shè)置管理功能：為用戶提供了設(shè)置賬戶下的用戶信息，修改密碼、用戶姓名等基本功能。

5.系統(tǒng)部分頁面展示

登錄界面

實時數(shù)據(jù)

客戶傳輸監(jiān)控

超標(biāo)預(yù)警

監(jiān)控大屏

四．相關(guān)硬件產(chǎn)品

1. 產(chǎn)品概述

水質(zhì)五參數(shù)自動監(jiān)測站是一款高度集成的自動監(jiān)測系統(tǒng)，以水質(zhì)五參數(shù)在線監(jiān)測儀為核心，配套了完善的太陽能供電系統(tǒng)、測量單元、水路單元、清洗單元，實現(xiàn)全天候無人值守的自動監(jiān)測。具一體化設(shè)計、占地面積小、安裝簡單、基本免維護等特點。

2. 產(chǎn)品優(yōu)勢

●自動吸水：通過程序控制自動吸水，具取水自我判斷功能。

●自動排淤：通過程序控制及水箱傾斜設(shè)計，實現(xiàn)自動排淤功能。

●自動溢流：通過固件結(jié)構(gòu)，與自動排淤實現(xiàn)上下同時換水，保證測量時效性。

●液位偵測：通過液位計實時監(jiān)控，保證傳輸數(shù)據(jù)的合理性。

●自動清洗：通過程序控制定期自動清洗，保證傳感器測量界面清潔。

●自動存儲：根據(jù)需求自定義設(shè)定存儲周期，實時保存記錄。

●電量監(jiān)控：遠程監(jiān)控電池電壓，可程序設(shè)定電壓數(shù)值。

●供電系統(tǒng)：太陽能板、電池組、控制器、逆變器、太陽能支架/箱體一體化設(shè)計。

●前置漂浮：通過過濾取水，防止底閥漏氣，保證取水正常。

3. 技術(shù)參數(shù)

顯示7寸彩色觸摸屏，界面美觀，操作簡單，可同時顯示多個測量參數(shù)存儲具備數(shù)據(jù)存儲功能，可設(shè)定存儲周期，支持歷史數(shù)據(jù)查看，導(dǎo)出功能供電太陽能光伏板，電池組，太陽能控制器，逆變器水路單元可通過程序設(shè)定排水、取水，清洗時間，大吸程8米；同時具備進水判斷、液位判斷功能腳輪4個平板萬向輪，承重140kg設(shè)備輸出1路RS485（ModbusRTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議）輸出，可定時開發(fā)其他協(xié)議；2路獨立繼電器，程序設(shè)定時間控制輸出；5路隔離室4-20mA程序設(shè)定輸出（選配）材質(zhì)水箱材質(zhì)為進口透明PVC，水管材質(zhì)為進口UPVC選配箱體：鐵外烤漆/不銹鋼烤漆參數(shù)選擇PH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度、溫度、COD、氨氮、ORP、葉綠素、藍綠藻、氟化物、氯化物、透明度、硝酸鹽等