江河湖泊流域水质在线监测解决方案.docx

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江河湖泊流域水质在线监测解决方案

智慧水务

流域水质监测解决方案

1.发展进程

自改革开放四十年来，城市进程和工业化进程的不断增加，环境污染日益严重，国家对环保的重视程度也越来越高。

在"十二五"规划纲要中，环保部已明确将氨氮、氮氧化物的监测约束性指标加入到现有的监测指标中。

与此同时，水质监测行业竞争呈现白热化、同质化特点，行业中强者恒强的趋势渐明。

行业内相关企业的数量逐渐缩小，少数规模大、实力强的运营企业将逐渐成为水质监测行业中的主力军。

随着我国人口的不断增加，以及城市数量与规模的迅速增加与扩张，城市生活污水问题日益严重。

从我国污水排放结构来看，居民污水排放量在1999年首次超过工业污水排放量。

在此后的十多年间，居民污水在我国城市污水排放中一直处于首要地位，且比重逐年增加。

从2006-2010年我国居民和工业污水排放数据来看，2006年全国城镇生活污水排放量296.6亿吨，工业污水排放量240.2亿吨；2010年，全国城镇生活污水排放量为379.8亿吨，工业污水排放量为237.5亿吨。

2011年，全国地表水总体为轻度污染，湖泊（水库）富营养化问题仍然较突出，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的469个国控断面中，Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%，主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和总磷，其中又以海河、淮河、松花江和辽河等地表水污染较其他水系污染严重。

同时，在2011年监测的26个国控重点湖泊（水库）中，Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊（水库）比例分别为42.3%、50.0%和7.7%，主要污染指标为总磷和化学需氧量。

随着环境污染的日益严重，我国已将环境保护列为一项基本国策，狠抓环境质量。

作为环境保护细分领域的水质监测行业，也受到了各级政府部门的重视。

为了治理水污染问题，我国《水污染防治行动计划》在2014年下半年全面实施。

根据该计划，政府投入近2万亿元的资金治理水污染，随之带动一批与此相关的行业发展。

《2014-2018年中国水质监测行业发展前景与投资机会分析报告》的数据显示，2012年，我国水质监测设备的市场销量12130套，共实现销售收入总额约为19.80亿元，同比增长21.32%。

2013年，我国水质监测设备市场销量大约在15769套，行业共实现销售收入约为23.76亿元。

2.项目概述

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。

2.1.项目分类

水质监测的主要监测项目可分为两大类，如下所示:

一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浑浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量等。

另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。

为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时还需进行流速和流量的测定。

2.2.项目意义

为保护江河、湖泊、水库等水环境的水质安全，需要对主要点位进行水质在线监测。

常规的实验室取样检测技术已经无法在第一时间获取水污染状况的准确信息。

而且分析速度慢、操作复杂、稳定性差，特别是对附加药品存在二次污染。

此外，随着水资源污染的日益加剧，水样的成分越来越复杂，而且检测的水质项目越来越多，从而对水质分析仪的性能有了更高的要求。

水质在线监测系统不仅能够实时连续监测和远程监控水质，而且能够及时、准确、有效的掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，监督总量控制制度落实情况、城市景观水质监测等各方面起着重要的作用。

3.系统方案

水质在线监测系统，根据现场测试工况的复杂程度，不同场合现场需求，选配相应的预处理系统，及时获得连续在线的水质监测数据（水温、pH、COD、重金属、盐分、电导率、溶解氧、浊度、叶绿素、蓝绿藻、总磷、总氮、氨氮及高锰酸盐指数等），利用现代信息技术进行数据采集并将有关水质数据传送至环保监控中心，实现环保监控中心对自动监测设备的远程监控，有利于全面、科学、真实地反映各监测点的水质情况，及时、准确地掌握水质状况和动态变化趋势。

3.1.系统构成

系统结构图

3.2.系统介绍

流域水质监测主要针对江、河流、湖泊、水库、海洋等进行实时监测，保障水体质量。

我司的水质监测系统可以现场自动监测，实时返回数据，为水体质量提供可靠的依据。

流域水质在线监测系统可用于实时监测江河、湖泊、水库、饮用水源地等水质变化状况，系统融合了环境监测、集成和预警等技术，采用一体化、集成联动运行方式，加强了水质污染、异常事故的预防和污染排放的监管能力。

同时，通过流域水质信息网络的建设，可分析不同区域内水质动态趋势，有效加强区域管理，为污染动态研究、湖泊富营养化预测、湖泊水库水污染治理提供科学依据，为水环境管理与决策提供科学有效的技术支撑。

水质在线监测系统克服了常规水质分析仪器的缺点，使用无线数传设备（GPRS）能够实时、连续、稳定、可靠得提供准备、快速的监测传输数据。

4.系统功能

4.1.多元数据自动采集

通过流域水质分析设备，可将流域监测地点的水温、pH、COD、重金属、盐分、电导率、溶解氧、浊度、叶绿素、蓝绿藻、总磷、总氮、氨氮及高锰酸盐指数等水质数据进行自动采集，为水质监测系统提供多元基础数据。

数据通过4GDTU或4GRTU传输到数据监测系统平台，可以实现电脑/手机端远程查看数据和远程控制功能。

4.2.精准立体化监测

连接水质监测站点，24小时实时在线连续采集监测各种环境及水质数据，并将数据通过4GDTU或4GRTU传输到数据监测系统平台，可以实现电脑/手机远程实时清晰展示水环境各监测断面的实时/历史水质情况、水质变化及趋势、水质达标率等。

视频监控系统功能模块，是流域水质管理重要手段。

方案支持无人机、无人船等多种智能化监测手段，对流域水质进行全方位无死角的实时监管。

可应用于水利设施工程、河道巡查、执法取证以及智能分析预警等河湖监管场景。

4.3.全面融合GIS “一张图”

提供水环境质量地图服务，通过汇集河道管理相关信息，以电子化地图为基础，对全流域水质进行精细模拟，综合展现包括水资源保护、水域岸线管理保护、水污染防治、水环境治理、水生态修复、执法监管等河湖治理与保护相关的各类信息，使各级河长及时、快速地了解所辖河道的基本情况、污染源分布及治理情况、河道各监测断面和河面建筑的监控情况以及水质监测结果，实现“河道要素、一目了然”。

还可设定区域治理考核标准，提供治理考核排名表， 为日常水环境事务管理提供有力保障。

4.4.河（湖）长制跨部门、多层级、异地点合作管理

河长制综合管理信息展示模块，建立实时、高效的工作管理系统，为河长制管理工作提供技术支撑。

通过日常管理、事件处理、智能考核、河湖治理、应急管理等子功能模块，实现全流域精细化监管，使各级河长能快捷、高效、智能地完成河湖管理保护工作，提高河长及河长办管理水平和效率，减轻政府事务压力。

4.5.水质实时报警与预测

可设定报警水质参数，对于设定超标限值的参数实时报警，以PC管理平台弹出、滚动报警、声光报警或手机APP、短信、微信推送报警信息等多种方式实现报警的时时推送，现场发生情况可第一时间通知到相关的管理人员，以及时进行操控处理，避免水质状况进一步恶化。

对水质参数可实时汇总输出日、月、年报表，自动生成流域水质情况统计对比分析图表，实现对流域水质的超前预测，做好相关预防准备工作，为水质改善提供多方位辅助功能。

5.系统特点

1）全程智能化站点控制。

采用大数据、云计算、物联网、移动应用等技术，对设备运行状况进行实时监控、远程监控、动态显示及数据管理等全程智能化操控。

2）智能化关联数据处理。

基于云计算服务和大数据平台技术支撑，面向多样性海量数据进行整合处理与关联分析，最大程度上挖掘数据信息价值，提高业务决策效率。

3）关键数据动态展示。

对各水域实时状况实现了可视化管理，包括设备运行状态、环境数据、监管参数等，量化各类数据参数，直观精准展现水质等级，以保障治理防护工作的开展，确保日常巡护监管落实到位。

4）用户管理严格。

流域水质在线监测系统平台基于B/S架构，同一平台下实现多用户、多终端、多操作平台下的集中管理和控制。

不同的操作权限实现了为不同级别操作人员设置不同的操作权限，严格控制数据访问范围和数据读写性；建立统一用户管理平台，实现所有用户的身份管理。

5）开放式的架构设计。

扩展性强，并兼容市场主流的各家仪表，可针对特殊的应用环境来添加新的外围设备。

6.软件平台

通过有线/GPRS无线模块实时传输给PC的上位机软件，做到了远程监测而不必一直监控PC/移动设备显示屏，节省了人力物力。

主要功能包括GIS地理信息、视频管理、水环境及资源管理、工程管理、人员管理、统计分析等模块，满足流域水质监测的日常工作需求，提高了工作效率。

GIS地理信息模块。

所有调查监测结果数据都需要包含有地理位置的实时定位。

各监测地点的水质监测数据，经GIS进行数据运算处理，最终形成可视化的电子地图和数据汇总库，供评价、分析和验证使用。

视频管理模块。

系统可对监控区域进行24小时全天候远程实时实时监控，对监测站附近的环境变化以及水位变化通过视频观测了解实际情况；支持采集现场图片、视频文件，满足办公室人员足不出户了解现场的需求。

水环境管理模块。

系统平台首页可直接以图文形式直接查看水质预警系数，如COD预警、氨氮预警、PH值预警、溶解氧预警等；水质实时数据显示，清晰显示监测地点实时温度、湿度、氨氮等水环境数据；水质趋势走向，可按照日、月、年等维度显示水质不同参数趋势走向；还可以查看现场视频。

随时掌控监测现场及流域水质基本情况。

水资源管理模块，可实现实时查看现场某一监测点水质的实时数据，如温度、PH值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、COD、BOD、叶绿素等；可根据水质实际情况，远程操控监测现场设备，设定电动阀、水泵等开关。

人员管理模块。

可将具体监测项目落实到每一位负责人，当项目出现问题时可以第一时间找到相关负责人，快速处理出现的问题；并可查询具体负责人负责哪几个项目，在工作汇报时一目了然，方便管理者定期梳理员工与项目工作。

工程运行安全模块。

可添加并编辑运行设备的基本信息；可根据设备名称检索查看运行日期、设备编号、运行状态良好与否、直接负责人等信息，远程确保设备的正常工作，一旦出现设备离线情况可快速排查问题设备，予以及时调试或更换，保证流域水质监测系统平台的实时运转。

手机APP子系统可以实现跨操作系统、跨空间的功能体验。

运维人员通过app完成运维过程记录以提供数据支持；环保局领导登录APP后，根据权限查看其管辖排污企业实时故障、实时视频、历史数据、历史故障等信息；企业人员登录进入APP后，可以进行在线报修，同时可以查看本企业设备实时故障、实时视频、历史数据等信息。

7.硬件设施

系统由监控中心、传输单元、智能站点、站房等组成，具备系统运行状态监控、视频监控、站房状态监控、远程控制、远程操作等功能。

1）水质自动监测站是设立在河流、湖泊、水库、引用水源地、地下水观测点、近岸海域等流域内的现场水质自动监测实验室，用于连续自动监测被测水体的水质变化情况。

全根据客户需求的不同，可选择集成固定站、集装箱站、浮标站等形式。

监测因子可涵盖常规五参数、叶绿素、蓝绿藻、氨氮、高锰酸盐指数、TOC、总磷、总氮、磷酸盐、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硅酸盐、重金属（Fe、Mn、Pb、Cd、Cr6+）、水位、流速、流量、流向、风速、风向、气温、气压、温度、光照度及雨量等。

水质自动监测站分三类，简易站、集装箱站、浮标站三大类。

简易站因地制宜，就地取样，采用机箱外壳结构，集成度高便于安装运输，对环境影响小；集装箱站真正做到了无缝连接，采用模块化的采配水结构设计，以便自由组合各种参数；浮标站具备在恶劣环境下（狂风、暴雨、冰雪）下持续正常工作的能力，基于GPRS/4G/NB-IOT无线传输，免于布线，方便进行系统扩容。

根据客户需求的不同，可自由选择，以便及时、准确地掌握水质状况和动态变化趋势。

2）水质在线分析仪：

主要包括流量计、PH在线分析仪、浊度在线分析仪、COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、总磷在线分析仪、总氮在线分析仪、重金属在线分析仪等，可以实时采集分析水质信息并传输到数据中心。

3）通讯系统：

提供有线通讯串口通讯（RS232、RS485）、无线GPRS通讯等通讯方式。

4）监控设备：

根据客户需求，可以配套多种户内、户外显示屏。

在监控点安装摄像头，显示当前监测点的环境状态，并将其发送到数据处理中心。

5）供电和防雷设备：

多种供电选择方案，适合各类不同环境，实现对现场气象站供电；控制系统采用低功耗设计方案，使用太阳能供电。

系统采用防雷击设备，可最大程度避免或减少雷击造成的影响。