水質自動監(jiān)測站技術方案1. 系統(tǒng)功能控制系統(tǒng)：1. ●進樣/過濾模塊具有過濾系統(tǒng)，具有反沖洗，保證采樣系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作，無需其它樣品前處理過程；2. ●具有溫控功能，試劑保存?zhèn)}和測量模塊始終處于25±2℃恒溫下，保證測量結果的準確性并有效延長試劑保存時間；3. ●具備電源隔離和信號隔離措施，符合抗電磁輻射、電磁感應的相關規(guī)定；4. ●防雷
水質自動監(jiān)測站技術方案
1. 系統(tǒng)功能
控制系統(tǒng)：
1. ●進樣/過濾模塊具有過濾系統(tǒng)，具有反沖洗，保證采樣系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作，無需其它樣品前處理過程；
2. ●具有溫控功能，試劑保存?zhèn)}和測量模塊始終處于25±2℃恒溫下，保證測量結果的準確性并有效延長試劑保存時間；
3. ●具備電源隔離和信號隔離措施，符合抗電磁輻射、電磁感應的相關規(guī)定；
4. ●防雷系統(tǒng)：必須具有電源、信號等設施的防雷措施，可有效防止雷擊對系統(tǒng)造成的損壞；
5. ●交流穩(wěn)壓器：在電壓不穩(wěn)定的情況下起到穩(wěn)壓效果，保證儀器及系統(tǒng)不會受電壓變化影響；
6. ●通過觸摸屏查看儀器運行狀態(tài)，實時及歷史數據；
7. ●輸出信號為MODBUS RS485數字標準接口；
8. ●具有三級權限管理功能；
9. ●具有斷電保護功能，能夠在斷電時保存系統(tǒng)參數和歷史數據，在來電時自動恢復系統(tǒng)；
10. ●具備對自動分析儀器的啟停、校時、校準測試等控制功能；
11. ●能夠對單一控制點（閥、泵等）進行調試，對采水單元、配水、分析單元等的控制，并將控制點狀態(tài)信息，以及水泵的開關狀態(tài)等記錄和顯示；
12. ●系統(tǒng)管路圖及實時狀態(tài)顯示：動態(tài)顯示流程系統(tǒng)運行情況供電、啟動、停止、運行、測量、清洗、采樣時間、采樣頻次、供電系統(tǒng)狀態(tài)、通信狀態(tài)）；
13. ●儀器狀態(tài)及實時數據顯示：實時顯示儀器狀態(tài)運行情況和實時數據（溶解氧、氨氮、高錳酸鹽、總磷、溫度）；
14. ●參數設置功能：可以設置采樣周期、系統(tǒng)復位、參數報警值、采水時間等參數設置；能夠對小數位、單位、儀器測定上下限、報警（超標）上下限等參數進行設置；
15. ●報警信息顯示：供電電源斷電、設備斷電、設備停運、數據超標、數據越限、室內溫濕度等安全信息；
16. ●具備自動采集數據功能，包括自動采集水質自動分析儀器數據、集成控制數據等，采集的數據應自動添加數據標識，異常監(jiān)測數據能自動識別，并主動上傳至中心平臺；
17. ●系統(tǒng)及儀器歷史運行狀態(tài)顯示：動態(tài)顯示系統(tǒng)及儀器的歷史運行狀態(tài)，包括設置參數更換的歷史記錄，以便用戶了解系統(tǒng)及儀器的歷史運行情況，其中應包含異常情況并標注；
18. ●數據查詢/導出/自動備份功能：可以查詢某個時間段內所有設備的數據，并可以制作相關曲線。歷史數據及設置參數數據每月自動備份。導出功能為按要求導出數據并形成電子表格文件；
19. ●能夠兼容視頻監(jiān)控設備并能實現對視頻設備進行校時、重新啟動、參數設置、軟件升級、遠程維護等；
監(jiān)控：
1. ●具有視頻監(jiān)控設備及硬盤錄像機，實現24小時不間斷監(jiān)控，實時獲取監(jiān)控區(qū)域內清晰的監(jiān)控圖像；
2. ●操作實現全方位、多視角、無盲區(qū)、全天候式監(jiān)控；
3. ●視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸網絡和監(jiān)控平臺三部分組成，可遠程監(jiān)控取水口（取樣水泵、浮球等）工作狀況及周邊環(huán)境。前端系統(tǒng)主要對監(jiān)控區(qū)域現場視頻、環(huán)境信息、報警信息等進行采集、編碼、儲存及上傳，并通過客戶端平臺預置的規(guī)則進行自動化聯(lián)動；傳輸網絡主要用于前端與平臺、平臺之間的通信，確保前端系統(tǒng)的視頻、環(huán)境信息、報警信息可實時穩(wěn)定上傳至監(jiān)控中心；監(jiān)控平臺主要用于對監(jiān)控設備的控制和滿足用戶查看環(huán)境信息、視頻資料。
上位機：
1. ●具有遠程控制功能；
2. ●具有監(jiān)測數據查詢、導出、自動備份功能，可分類查詢水質周期數據及其對應的儀器、系統(tǒng)日志流程信息；
3. ●具有監(jiān)測數據查詢功能、數據分類功能，存儲不少于1年的原始數據和運行日志；
4. ●采集自動分析儀器的監(jiān)測數據，并分類保存；
5. ●采集自動分析儀器和集成系統(tǒng)各單元的工作狀態(tài)量，并以運行日志的形式記錄保存；
6. ●采用無線/有線的通訊方式滿足數據傳輸要求；
7. ●具備對通信鏈路的自動診斷功能，具備超時補發(fā)功能；
8. ●可遠程設置和采集監(jiān)測站儀器設備的工作狀態(tài)參數，對采樣、反吹、清洗、儀器設備的工作狀態(tài)等進行檢測及控制；
9. ●可遠程設置系統(tǒng)的采樣周期；
10. ●具有對系統(tǒng)自動清洗、實時通訊、數據處理等功能和各單元設備控制參數的遠程控制；
2. 傳感器及模塊參數
序號 | 型號及品名 | 技術參數 | 控制方式 | 圖片 |
1 | 總磷氨氮分析儀 HQ-620 (1臺) | 總磷測量原理：鉬酸鹽分光光度法 測量范圍：（0.010~15.000）mg/L 檢出限：0.010mg/L 重復性：≤5% 穩(wěn)定性：24h內不超過±10% 示值誤差：≤0.50mg/L時：±0.05mg/L；>0.50mg/L時：±10% 氨氮測量原理：OPA熒光法 測量范圍：（0.010~5.000）mg/L 檢出限：0.010mg/L 重復性：≤3% 穩(wěn)定性：24h內不超過±10% 示值誤差：≤2mg/L時：±0.20mg/L；>2.00mg/L時：±10% | Modbus通訊協(xié)議（RS485或RS232） | |
2 | 高錳酸鹽指數在線分析儀 HQ-350 (1臺) | 高猛酸鹽測量原理：高錳酸鉀氧化-化學滴定法 測量范圍：（0~20）mg/L 示值誤差：不超過±10% 重復性：不超過±5% | Modbus通訊協(xié)議RS485 | |
3 | 在線式溶解氧分析儀 (1臺) | 溶解氧測量原理：極譜法 量程：（0~20）mg/L 準確度：±0.3mg/L 分辨率：0.01mg/L 響應時間：≤30s | Modbus通訊協(xié)議RS485 | |
1 | 開關電源 LRS-75-12 （明緯） (1個) | 輸入電壓：85~264VAC 輸出電壓：12V 輸出電流：6A 額定功率：72W 保護：過壓、過載、短路、過溫保護 產品尺寸（mm）：99*97*30 | 為控制板提供穩(wěn)定的DC12V/6A輸出電源。 | |
2 | 中間繼電器 JZX-22F-4Z (正泰) (3個) | 輸入電壓：DC24V 最大輸出電壓：250VAC/125VDC 電氣壽命：1*105 機械壽命：1*107 產品尺寸（mm）：27.5*21.5*35.5 | DC24V信號控制負載AC220V通斷。 | |
3 | 浪涌保護器 NXU-Ⅱ40/275 （正泰） (1個) | 最大放電電流：40KA 最大持續(xù)工作電壓：275VAC 標稱放電電流：20KA 級數：2P 產品尺寸（mm）：82*72*65.5 | 防止電路被雷擊所損壞。 | |
4 | 斷路器 NXB-63-D16 （正泰） (1個) | 額定電壓：400V 額定電流：16A 分段能力：6000A 溫度：-35℃~70℃ 級數：3P 產品尺寸（mm）：81*54*65.5 | 負載短路、過流時切斷220V給整個系統(tǒng)的供電。 | |
5 | 4G傳輸模塊 USR-G781 （有人） (1個) | 工作電壓：12V 工作電流：0.18A 接口類型：RS232、RS485 支持TCP/IP協(xié)議：TCP/UDP/DNS/HTTP/FTP 產品尺寸（mm）：123*90 | 4G模塊通過聯(lián)網，將所有采集數據及設備運行狀態(tài)實時傳輸到遠程管理系統(tǒng)，通過遠程管理系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測設備運行狀態(tài)，控制設備和及時排查設備故障。 | |
6 | 工業(yè)串口屏 SDWe104T87C （中顯科技） (1個) | 分辨率：800*600 供電電壓：6-35V/5V 接口類型：RS232 內存：1G 工作溫度：-20℃~70℃ 產品尺寸（mm）：248*194*9 | 向MCU發(fā)送信號來控制設備，將傳感器的采集數據和設備的運行狀態(tài)顯示出來。 | |
7 | 水位傳感器 （DEFI） (1個) | 工作電壓：9-32VDC 工作電流：<=60mA 工作溫度：-30℃~75℃ 工作溫度：-40℃~85℃ 輸出信號：電阻輸出 0~190Ω | MCU通過AD口采集水位傳感器輸出的電信號，水位的高低能轉化為電信號值的大小。 | |
8 | 電路板 (TCOOP-R045) (TCOOP) （1個） | 供電電壓：12V CPU:ARM 32-bit Cortex-M3 CPU Core,72MHZ; 內存：64KB; 存儲容量：16GB; 通訊接口：3個RS232/485 COM接口 模擬量采集模塊：16通道12位AD轉換器 | 設備控制板 | |
9 | 潛水泵 (QDX) （上海雨發(fā)機電） (1個) | 額定電壓：220VAC 配管內徑：25mm 額定功率：370W 產品尺寸（mm）：360*160*180 | 能夠將河水吸入取樣池中。 | |
10 | 抽水泵(HQB-2500) (森森) 1個 | 額定電壓：220VAC 揚程：2.5m 流量：2000L/h 產品尺寸（mm）：155*85*120 | 將取樣池中的水排出。 | |
11 | 電動球閥 (DN15) (鄭閥) 1個 | 額定電壓：220VAC 動作時間：15s 功率消耗：6W(閥門啟閉時) 介質溫度：2-90℃ | MCU輸出信號，控制球閥開關來控制水流的通斷。 | |
12 | 網絡高清夜視監(jiān)控攝像頭 DS-2DC2402IW-DE3 （?？低暎?/p> (2個) | 供電電壓：12VDC 分辨率：400像素 網絡接口：RJ45網口 功耗：9w（max） 工作溫度：-10℃~55℃ 工作濕度：10%~90% 產品尺寸（mm）：Φ125*137.2 | 獲取監(jiān)控區(qū)域內清晰的監(jiān)控圖像。 | |
13 | 硬盤錄像機 DS-7804NB-K1/4P （?？低暎?/p> (1個) | 供電電壓：48VDC 功耗：10w（不含硬盤） 網絡接口：4個RJ45 10/100M自適應以太網口 接入帶寬：80Mbps 工作溫度：-10℃~55℃ 工作濕度：10%~90% 產品尺寸（mm）：265*225*48 | 將攝像頭所拍攝的視頻進行存儲，能夠通過遠程控制系統(tǒng)，隨時回放錄像。 | |
14 | 機箱 | 尺寸（m）：0.9*0.9*2.1 |
3. 功能模塊圖
4. 系統(tǒng)工作邏輯
根據系統(tǒng)要求功能實現邏輯如下：
4.1界面顯示狀態(tài)：
檢測值、溫度、檢測時間：傳感器每檢測一次，檢測值、溫度檢測時間更新一次；
水質分類：
對象 分類 | 一類 | 二類 | 三類 | 四類 | 五類 |
COD | 15 | 15 | 20 | 30 | 40 |
氨氮 | 0.15 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 |
總磷 | 0.02 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
溶解氧 | 7.5 | 6 | 5 | 3 | 2 |
水質狀態(tài)：COD、氨氮、總磷、溶解氧均在一類、二類、三類的范圍顯示正常；任意一項介于三類四類水時顯示異常；任意一項介于四類、五類和超過五類水顯示超標；
水泵狀態(tài)：兩個狀態(tài)顯示，分別是：水泵正常、水泵異常；
水質類別：五個類別顯示，分別是：一類水、二類水、三類水、四類水、五類水；
傳感器狀態(tài)：兩個狀態(tài)顯示，分別是：傳感器空閑、傳感器忙碌；
運行狀態(tài)：兩個狀態(tài)顯示，分別是：運行正常、運行異常（上水異常、排水異常、空調異常、傳感器異常）；
4.2按鍵功能：
登錄鍵：按下該鍵，登錄與未登錄兩個狀態(tài)從一個狀態(tài)切換到另外一個狀態(tài)，未登錄狀態(tài)切換到登錄狀態(tài)需要輸入正確的密碼（密碼為111111）。登錄狀態(tài)下，既可看界面的顯示狀態(tài)，也可對顯示屏做按鍵操作，未登錄狀態(tài)下只能看界面的顯示狀態(tài)。
主頁鍵：按下該鍵，界面切換到主頁界面，可在該界面看各檢測對象的值、溫度、檢測時間、分類、狀態(tài)以及各設備的運行狀態(tài)；可對數據上傳、異常清除、流程開始單步控制；
氨氮數據鍵：按下該鍵，界面切換到氨氮數據界面，可在該界面看各檢測對象的值、溫度、檢測時間、分類、狀態(tài)以及各設備的運行狀態(tài)；可查看氨氮15天內的檢測數據和折線圖；
COD數據鍵：按下該鍵，界面切換到COD數據界面，可在該界面看各檢測對象的值、溫度、檢測時間、分類、狀態(tài)以及各設備的運行狀態(tài)；可查看COD15天內的檢測數據和折線圖；
總磷數據鍵：按下該鍵，界面切換到總磷數據界面，可在該界面看各檢測對象的值、溫度、檢測時間、分類、狀態(tài)以及各設備的運行狀態(tài)；可查看總磷15天內的檢測數據和折線圖；
溶解氧數據鍵：按下該鍵，界面切換到溶解氧數據界面，可在該界面看各檢測對象的值、溫度、檢測時間、分類、狀態(tài)以及各設備的運行狀態(tài)；可查看溶解氧15天內的檢測數據和折線圖；
系統(tǒng)設置鍵：按下該鍵，界面切換到系統(tǒng)設置界面，可在該界面看各檢測對象的值、溫度、檢測時間、分類、狀態(tài)以及各設備的運行狀態(tài)；可水泵上下水進行單步控制；
數據上傳鍵：按下該鍵，將水質傳感器最后一次測量值通過4G傳輸模塊上傳到遠程控制系統(tǒng)；
異常清除鍵：按下該鍵，所有異常問題清零，并且通過4G傳輸模塊上傳到遠程控制系統(tǒng)；
開始鍵：按下該鍵，水質檢測進行一次新的流程；
切換鍵：按下該鍵可以查看數據一天的折線圖；
上水鍵：按下該鍵，控制板向吸水泵發(fā)出開啟信號，待采樣池水滿時，控制板向自吸增壓泵發(fā)出關閉信號；
排水鍵：控制板向電動球閥、抽水泵發(fā)出開啟信號，待采樣池水排空時，控制板向電動球閥、抽水泵發(fā)出關閉信號。
4.3工作模式：
斷路器向上推起，系統(tǒng)啟動，控制板采集溫傳感器的值，若值超出傳感器正常范圍，控制板向遠程控制系統(tǒng)、顯示屏發(fā)出空調異常警告；控制板通過信號線向傳感器發(fā)出信號，等待水質傳感器應答，若水質傳感器無應答，控制板向遠程控制系統(tǒng)、顯示屏發(fā)出通訊異常警告，三個傳感器異常系統(tǒng)不工作。
若環(huán)境值在規(guī)定范圍內，各個傳感器通訊正常，系統(tǒng)進入自動模式。
自動模式是從采樣池排水到數據讀取完成整個流程；自動模式采樣間隔時間內，進入手動模式，自動間隔時間停止，待手動完成，繼續(xù)計時。
自動模式：
控制板向電動球閥發(fā)出開啟信號，等待10秒，待電動球閥完全開啟，控制板向抽水泵發(fā)出啟動信號，
取樣池水漸漸排出，讀取水位傳感器的數據，數據取樣池水空時，控制板向抽水泵、電動球閥發(fā)出關閉信號，若超過規(guī)定時間未排空水，控制板向遠程控制系統(tǒng)、顯示屏發(fā)出排水異常警告。控制板向吸水泵發(fā)出開啟信號，取樣池吸入河水，讀取水位傳感器的數據，數據顯示取樣池水滿時，控制板向自吸增壓泵發(fā)出關閉信號，若超過規(guī)定時間未取滿水，控制板向遠程控制系統(tǒng)、顯示屏發(fā)出取水異常警告。靜置時間開始計時，待到達預設的靜置時間，向水質傳感器發(fā)出開啟信號，待水質傳感器完全反應完成，向控制板發(fā)出檢測數據，控制板將數據處理得出檢測河水的水質等級，數據是否在正常范圍內；向顯示屏發(fā)出顯示數據，水質等級，數據通過4G模塊向遠程控制系統(tǒng)發(fā)出檢測數據，水質等級。一次流程完成，循環(huán)時間開始計時，待循環(huán)時間到達預設時間，開啟下一次工作流程。
手動模式：
氨氮傳感器測量：登錄，按下氨氮數據鍵，再按下開始測量，氨氮傳感器自動測量，待反應完成，更新氨氮傳感器相關數據。
COD傳感器測量：登錄，按下COD數據鍵，再按下開始測量，COD傳感器自動測量，待反應完成，更新COD傳感器相關數據。
總磷傳感器測量：登錄，按下總磷數據鍵，再按下總磷傳感器測量，總磷傳感器自動測量，待反應完成，更新總磷傳感器相關數據。
溶解氧傳感器測量：登錄，按下溶解氧數據鍵，再按下溶解氧測量，溶解氧傳感器自動測量，待反應完成，更新總磷傳感器相關數據。
采樣池上水：登錄，按下系統(tǒng)設置鍵，再按下上水鍵，控制板向自吸增壓泵發(fā)出開啟信號，待采樣池水滿時，控制板向自吸增壓泵發(fā)出關閉信號。
采樣池排水：登錄，按下系統(tǒng)設置鍵，再按下排水鍵，控制板向電動球閥、抽水泵發(fā)出開啟信號，待采樣池水排空時，控制板向電動球閥、抽水泵發(fā)出關閉信號。
數據上傳：登錄，按下數據上傳鍵，將水質傳感器最后一次測量值通過4G傳輸模塊上傳到遠程控制系統(tǒng)。
4.4保護功能：
斷路器保護，過流短路時，切斷220V供電；
浪涌保護器，防止遭雷擊損壞電路；
溫度傳感器查看傳感器的工作條件，防止工作在安全條件外，傳感器遭永久損壞；
吸水泵有熱保護功能，防止過熱燒機；
采樣池有溢水口防止電路故障，采樣池水溢出；
5. 實物示例
