浙江省农村生活污水处理设施在线监测系统技术资料.docx
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浙江省农村生活污水处理设施在线监测系统技术资料
浙江省农村生活污水处理设施在线监测系统技术导则
Technicalguidelineforon-linemonitoringsystemofruraldomesticsewagetreatmentinZhejiangProvince
2021年1月
前言
为贯彻落实《浙江省农村生活污水处理设施管理条例》，进一步提升农村生活污水治理水平，指导符合农村经济和管理水平的在线监测系统建设、维护，根据我省农村生活污水处理现状和管理要求，编制组经广泛调查研究、认真总结实践经验、并在征求意见的基础上，综合考虑设施的处理规模、受纳水体功能要求等多种因素，设置不同类别的管理要求，制定本导则。
1总则
2规范性引用文件
3术语和定义
4基本规定
5系统构成及功能
6采配水单元
7在线检测单元
8数据采集存储与传输单元
9系统管理单元
10系统辅助单元
11系统运行环境
12验收
13运行维护与管理
14附录A农村生活污水在线监测系统构成图附录Ｂ（ＭＱＴＴ通信协议）
1总则
１.1根据《浙江省农村生活污水处理设施管理条例》要求，为规范农村生活污水处理设施在线监测工作，特制订本导则。
１.2本导则适用于农村生活污水处理设施在线监测系统的设计、安装、运行维护等，允许扩展，但扩展内容时不得与本导则中所使用或保留的控制指令相冲突。
１.3农村生活污水处理设施在线监测系统的设计、安装、运行维护等在参照本导则的同时，应符合国家和省现行有关标准或规范的规定。
2规范性引用文件
本导则内容引用了下列文件中的条款。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB/T30269.901信息技术传感器网络第901部分：
网关：
通用技术要求GB/T36478.2物联网信息交换和共享第2部分：
通用技术要求
GB/T37032物联网标识体系总则GB3838地表水环境质量标准
GB11822科学技术档案案卷构成的一般要求
GB19582基于Modbus协议的工业自动化网络规范GB50057建筑物防雷设计规范
GB50093自动化仪表施工验收规范
GB50172电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范
GB50348安全防范工程技术规范
GB50395视频安防监控系统工程设计规范
GA/T367视频安防监控系统技术要求
GA/T751视频图像文字标注规范
GB/T28181安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求
HJ/T15超声波明渠污水流量计
HJ/T96pH水质自动分析仪技术要求
HJ/T97电导率水质自动分析仪技术要求
HJ101氨氮水质自动分析仪技术要求
HJ/T102总氮水质自动分析仪技术要求
HJ/T103总磷水质自动分析仪技术要求
HJ353水污染源在线监测系统安装技术规范
HJ354水污染源在线监测系统验收技术规范
HJ355污染源在线监测系统运行技术规范
HJ/T367电磁管道流量计
HJ/T372水质自动采样器技术要求及检测方法
HJ377化学需氧量（CODcr）水质在线自动监测仪
HJ477污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪技术要求
JJG1033电磁流量计
JJF1048数据采集系统校准规范
JJG004明渠堰槽流量计计量检定规程
JJG631氨氮自动监测仪
JJG1012化学需氧量（COD）在线自动监测仪检定规程
JJG1094总磷总氮水质在线分析仪检定规程
DB33/973农村生活污水处理设施水污染物排放标准
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1农村生活污水ruraldomesticsewage
指农村日常生活中产生的污水，以及从事农村公益事业、公共服务和民宿、餐饮、洗涤、美容美发等经营活动产生的污水。
3.2农村生活污水处理设施ruralsewagetreatmentfacility
指对农村生活污水进行处理的集中处理设施和户用处理设备，就地处置生活污水的家庭简易处理设施除外。
其中：
集中式处理设施限指设计日处理能力小于五百吨的农村生活污水处理设施。
3.3监测点monitoringpoint
能够取得足够代表水样的地点。
3.4监测基站monitoringstation
在农村生活污水处理设施监测点附近，用于安装和保护在线监测的自动分析仪、数据采集传输仪及其他附属设备的场所。
3.5自动分析仪autoanalyzer
对监测指标具有自动分析和自动输出测量水质水量数据功能的仪器。
3.6平均无故障连续运行时间continuousoperationmeantimebetweenfailures
自动分析仪在校验期间的总运行时间（h）与发生故障次数（次）的比值。
3.7数据采集传输仪datacollectionandtransmissioninstrument
采集各种类型监控仪器仪表的数据、完成数据存储及与监控中心数据通讯传输功能的工控机、嵌入式自动控制器（PAC）或可编程控制器（PLC）等。
3.8定时通讯方式timingcommunicationmode
由远程通讯设备与监控中心之间采用固定时间方式发出指令，建立数据通讯的方式。
3.9实时通讯方式real-timecommunicationmode
由监控中心，在一定时间间隔内连续不断通过远程通讯设备采集数据的方式；或由远程通讯设备在一定时间间隔内主动向监控中心上传数据的方式。
3.10直接通讯方式directcommunicationmode
便携式计算机通过电缆线直接连接现场数据采集传输仪的通讯口（RS232\RS485\USB等），采集数据和设备修改出现场数据采集传输仪中各种运行参数的通讯方式。
3.11远程参数设定remoteparameterupdate
由监控中心或者其他通讯终端，通过有线或无线网络发出设定或修改参数命令，数据采集传输仪接收，以设定或修改运行参数。
3.12远程控制remotecontrol
设在监控中心的数据采集计算机，通过有线或无线网络发出命令，由现场数据采集传输仪接收，并通过电气设备控制自动分析仪和其他设备的操作。
3.13数据有效性datavalidity
指从在线监测系统中所获得的数据经审核符合质量保证和质量控制要求，在质量上能与标准方法可比。
3.14消息队列遥测传输MQTT（MessageQueueTelementTrasport）
MQTT（消息队列遥测传输）是ISO标准（ISO/IECPRF20922）下基于发布/订阅范式的消息协议，工作在TCP/IP协议族上，属于物联网（InternetofThing）标准协议之一。
3.15消息发布服务质量（QOS）
MQTT协议支持的消息发布服务质量。
分为：
QOS=0（至多一次）；QOS=1（至少一次）；QOS=2（只有一次）。
3.16主题（Topic）
MQTT支持消息的发布/订阅。
消息的发布和订阅可根据主题进行。
4基本规定
4.1一般规定
4.1.1集中式处理设施须根据执行的排放标准、处理规模开展进出水在线水质水量监测，指标按照表1执行。
表1农村生活污水处理设施水质水量监测指标
序号
排放标准
处理规模（吨/日）
监测指标（进出水）
1
一级标准
500（不含）-200（含）
COD、氨氮、总磷、流量
2
200（不含）-30（含）
流量
3
＜30
—
4
二级标准
500（不含）-200（含）
COD、氨氮、流量
5
200（不含）-30（含）
流量
6
＜30
—
4.1.2处理设施也可在4.1.1规定基础增加其他在线监测指标项目。
4.1.3对于有动力设施，应建设终端监控单元，具体要求按照5.6执行。
4.2监测系统规定
4.2.1农村生活污水处理设施在线监测应根据其处理工艺、水质、水量的特殊性选择相应的自动分析仪。
监测设备禁止使用型式检验不合格产品。
4.2.2自动分析仪的使用年限不少于5年，使用环境恶劣时或在特殊情况下可酌情调整。
4.2.3系统应设计合理、操作简单、维护方便。
4.2.4系统设施应具有开放性，拥有一定权限的用户可根据需要自行设置相关参数。
4.2.5系统应具有扩展性，能够满足监测指标的扩展需求，并方便仪器安装与接入。
4.2.6所有监测设备的运行交流电压应为：
220V±22V，单相位，交流频率为50Hz±0.5Hz。
所有设备的电源插头应符合中国式A9120-9085-1要求。
4.2.7室外自动分析仪防护等级应达到使用环境要求，浸入部分防护等级应达到IP68.
4.2.8在线自动分析仪，数据采集传输仪应具备以下基本功能：
1中文操作界面；
2时间设定、校对、参数显示；
3故障自诊断及报警；
4周期设定和启动等功能的反控；
5断电保护和来电自动恢复。
5系统构成及功能
5.1农村生活污水处理设施在线监测系统
应由采配水单元、在线检测单元、数据采集存储与传输单元、系统管理单元、终端监控单元、系统辅助单元构成，构成图参见附录A。
5.2采配水单元
应包括取样头、取样泵、管路、阀门等。
可实现从监测点中抽取有代表性的水样，按照自动分析仪的工作需求，将水样直接或经前处理（在不影响水质的前提下）后合理分配给分析仪器。
5.3在线检测单元
由各种水质自动分析仪、流量计和相关仪表组成，对被监测对象的有关参数进行测量，并能将测量数据输出。
5.4数据采集存储与传输单元
5.4.1数据采集
包括安装在监测基站内的数据采集仪或数据采集计算机等设备，可实时采集在线检测单元及辅助设备输出的数据。
5.4.2数据存储
包括数据服务器等设备，应能满足在线监测系统数据的存储要求。
非视频照片数据存储时间至少12个月，存储格式须为常用格式，存储的数据应在需要时可方便提取，并可在通用计算机中读出。
5.4.3数据传输
包括无线通讯设备和有线通讯设备，支持一种或多种远程通信方式，实现将数据从基站控制平台传输到监控中心。
5.5系统管理单元
5.5.1系统管理单元组成
应包括监控中心和基站控制平台，详见附录A。
5.5.2监控中心
监控中心是农村生活污水处理设施在线监测系统的管理控制中心，由数据服务器、网络设备和相关软件等组成。
应包括下列功能：
1应能收集基站控制平台上报的在线监测数据、超标和故障报警等信息。
2应具备向基站控制平台发送命令能力。
3应具备在线数据查询、统计和分析、报表输出能力。
5.5.3基站控制平台
主要由现场工控机、嵌入式自动控制器（PAC）或可编程控制器（PLC），和相关软件等组成，应安装在监测基站内。
应该包括下列功能：
1应实现采集自动分析仪的输出数据。
2应对采集的数据进行存储，并传输到监控中心。
3应具有故障报警并上传报警信号、断电且再度上电后自动恢复等功能。
5.6终端监控单元
终端监控单元应具有对图像信号采集、传输、切换控制、显示、分配、记录和重放的基本功能。
5.6.1终端监控单元应保持图像信息的原始完整性和实时性，在色彩还原性、图像轮廓的还原性（灰度级）、事件后继性等方面与现场场景保持最大相似性，后端图像的实时显示与现场事件发生之间的延迟时间应在合理范围内。
5.6.2根据现场条件选择摄像机的安装方式，应采取防止摄像机在不利工况下抖动的措施，坚固稳定。
5.6.3布线、供电和接地应符合GB50348和GA/T367的相关规定。
5.6.4图像信息传输应首先满足国家规范，其次适应国际上较为通用的技术标准：
前端设备接入应支持ONVIF协议，平台间对接应符合GB∕T28181要求。
5.6.5传输网络的传输质量（如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等）应符合GB
∕T28181要求；可采用无线网络传输。
5.6.6摄像头应具备红外夜视功能。
5.6.7图像应采用数字方式进行存储，每路存储的图像分辨率不低于352×288，存储时间不少于30d。
数据宜采用前端存储和监控中心存储相结合的分布式存储策略。
5.6.8监控点位设置要求
1设施全域管控摄像头，应在设施高点部署，可通过入侵检测技术监视设施区域进出情况。
2出水口监控摄像头，应在出水口上方部署，可监视出水口出水情况以及采样人员工作情况。
5.7系统辅助单元应包括稳压电源、防雷等设施。
5.8系统运行环境是保证系统正常运行的环境，包括空气、震动、温度、湿度和防盗设施等。
6采配水单元
6.1应具有连续或间隔取样能力，并能紧急抽取水样。
6.2采水单元应在监测点取水，保证采集到有代表性的水样。
监测点布设原则是：
当测量合流时，设在合流后充分混合的位置。
进水监测点应设置在进水构筑物的最后一道格栅之后；出水监测点的设置应在最后一道处理工艺后，排水口前。
6.3抽取水样单元应设置人工采样口以便进行实际水样比对试验。
6.4为保证水样具有代表性，取样头的设置应考虑尽量避免堵塞。
6.5取样泵应根据取样流量、采水单元的水头损失及水位差合理选择。
6.6采水单元中泵和管道材质应具有耐腐蚀性，对所监测项目没有干扰。
6.7为保证系统的正常工作，采水单元在环境温度0℃以下时，应采取必要的防冻措施。
7在线检测单元
7.1化学需氧量（COD）水质自动分析仪
化学需氧量（COD）水质自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1测量范围：
0mg/L~1000mg/L;
2采样周期：
任意可调，或整点测量模式；
3零点漂移：
±5mg/L;
4量程漂移：
±10%;
5平均无故障连续运行时间：
≥360h/次；
6应具有自动零点、量程校正功能；
7其他各项性能指标应符合HJ/T377的要求。
7.2氨氮水质自动分析仪
氨氮水质自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1测量范围：
电极法为（0.05～100）mg/L；光度法为（0.05～50）mg/L；
2采样周期：
任意可调，或整点测量模式；
3零点漂移：
±5%；
4量程漂移：
电极法不超过±5%；光度法不超过±10%；
5实际水样对比试验：
±15%；
6平均无故障连续运行时间：
≥720h/次；
7应具有自动零点、量程校正功能；
8其他各项性能指标应符合HJ/T101的要求。
7.3总氮水质自动分析仪
总氮水质自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1测量范围：
0mg/L~100mg/L;
2采样周期：
任意可调，或整点测量模式；
3零点漂移：
±5%；
4量程漂移：
±10%;
5平均无故障连续运行时间：
≥720h/次；
6应具有自动零点、量程校正功能；
7实际水样对比试验：
±15%；
8其他各项性能指标应符合HJ/T102的要求。
7.4总磷水质自动分析仪
总磷水质自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1测量范围：
0mg/L~50mg/L;
2零点漂移：
±5%；
3量程漂移：
±10%;
4平均无故障连续运行时间：
≥720h/次；
5应具有自动零点、量程校正功能；
6实际水样对比试验：
±15%；
7其他各项性能指标应符合HJ/T103的要求。
7.5pH水质自动分析仪
pH水质自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1测量范围：
pH0.0~pH14.0（0℃~40℃）;
2漂移：
±0.1pH以内;
3实际水样对比试验：
±0.5pH以内；
4平均无故障连续运行时间：
≥720h/次；
5其他各项性能指标应符合HJ/T96的要求。
7.6流量计
7.6.1超声波明渠污水流量计技术参数应满足以下要求：
1平均无故障连续运行时间：
≥4800h/次；
2其他方面应符合HJ/T15的规定。
7.6.2电磁管道流量计技术参数应满足以下要求：
1平均无故障连续运行时间：
≥25000h/次；
2其他方面应符合HJ/T367的规定。
7.7悬浮物（SS）自动分析仪
悬浮物（SS）自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1精确度：
±1%FS;
2平均无故障连续运行时间：
≥720h/次；
7.8电导率水质自动分析仪
电导率水质自动分析仪技术参数应满足以下要求：
1实际水样对比试验：
±1%；
2平均无故障连续运行时间：
≥720h/次；
3其他方面应符合HJ/T97的规定。
7.9其他相关运行要求应符合HJ/T355的规定；其他传感器参照相关规范标准执行。
8数据采集存储与传输单元
8.1数据采集
8.1.1数据格式
1采集数据的存储格式应为常用的格式，如TXT文件、CSV文件或者数据库等格式，如果使用加密文件的专用格式，应公开其格式并提供读取数据的方法，提供免费的读取软件。
2在采集水质监测数据时，应包括该数据的采集时间和该数据的数据标记信息（如电源故障、设备维护、仪器故障、正常等）。
8.1.2模拟量输入
1电流输入：
4mA~20mA，电气隔离，输入阻抗小于或等于250Ω。
2电压输入：
0V~10V，电气隔离，输入阻抗大于10MΩ。
3模拟量输入通道数应为8路及以上，A/D转换分辨率应至少为12bit及以上。
8.1.3数字量输入：
应为8路以上，光电隔离，隔离电压大于2000V。
8.1.4数据传输之间采用开放的通讯协议和标准数据传输方式。
8.2数据存储
8.2.1数据存储容量应满足系统要求，当所有的数据输入端口全部使用时保存不少于12个月的历史数据（包括监测数据、操作日志和报警等信息），存储的数据可以在需要时方便地提取，并可以在通用的计算机中读出。
8.2.2应采用开放型的数据库，具有足够的数据库容量，良好的可扩充性和快速的检索。
系统软件应具有原始数据的保护功能，防止人为修改原始数据。
8.2.3所有历史数据可转换为TXT或者CSV文件格式保存，并能满足监控中心对数据备份、数据共享和数据传递等指令响应。
8.2.3应能定期自动备份数据库，备份数据与主数据库分开存放，并需要加密保护。
8.3数据传输
8.3.1数据传输应支持两种以上通讯协议模式，模式A应符合HJ/T212-2017，模式B应符合附录B基于MQTT的农村生活污水在线监测通信协议）。
8.3.2应具有多种远程通讯方式，例如：
定时通讯方式、实时通讯方式、直接通讯方式等。
8.3.3数据传输设备在线率应为90%以上，正常情况下，掉线后应在5分钟之内重新上线。
单台传输设备每日掉线次数在5次以内。
数据传输稳定，报文传输稳定性在99%以上；远程数据传输应采用具有校验功能的通讯协议，能够及时纠正传输错误的数据包。
8.3.4能够支持有线通讯（ADSL/ISDN/光纤宽带等）和无线通讯（GSM/CDMA/GPRS、3G、
4G、5G等）。
8.3.5应该支持同时向4个监控中心独立传输数据，禁止数据通过企业平台中转。
9系统管理单元
9.1监控中心
9.1.1应具备安全管理功能，应能够设置系统密码，并根据不同的操作人员分配不同的权限，操作人员需登录账号和密码后，才能进入控制界面，对所有操作均自动记录、保存。
9.1.2局域网入口应加装硬件防火墙，并在操作系统中配置软件防火墙。
9.1.3应配置相应的后备电源系统，保证系统断电后仍能维持正常运行，完成异常事件的存储。
9.1.4应能对有效数据进行统计和分析，自动生成各种报表（日报、周报、月报、年报、超标报表等）和分析图表。
9.1.5应能将基站控制平台上报的仪器故障报警信息汇总，形成仪器故障信息报表。
9.1.6应能发送指令使基站控制平台实时上传监测数据、故障信息等。
9.1.7应能存储基站控制平台传输上来的监测数据标识，进行数据有效性判断。
9.1.8应能存储基站控制平台实时上传监测数据、故障信息等，能存储管理至少5年的数据。
9.2基站控制平台
9.2.1应具备安全管理功能，应能够设置系统密码，并根据不同的操作人员分配不同的权限，操作人员登录账号和密码后，才能进入控制界面，对所有的操作均自动记录、保存。
9.2.2应能够定时或实时上传数据至监控中心。
9.2.3能实时监视自动分析仪工作状况，当其出现故障时，重启该仪器，重启失败时应立即报告故障信息。
9.2.4应具有运行状态记录功能，分类将系统和自动分析仪的运行情况进行记录。
9.2.5应具有超标报警功能。
9.2.6应能存储该数据标识信息（如电源故障、校准、设备维护、仪器故障、正常等），并向监控中心发送上述类型的数据。
10系统辅助单元
10.1监测基站内应设有专用配电箱和稳压电源，应能提供足够的电力负荷，设计应符合相关标准要求。
10.2应采取防雷措施以避免造成系统仪器或线路损坏。
防雷设计应考虑基站建筑物防雷和基站内部设备系统防雷。
基站建筑物防雷和基站内部设备系统防雷应符合相关标准要求。
11系统运行环境
11.1一般要求
11.1.1系统运行环境应保持良好的通风，防止腐蚀性气体积聚。
温度、湿度、大气压应符合相关标准要求。
11.1.2系统应具有防盗设施、防雷设施，防雷等级不应低于3级。
11.1.3系统不应位于通讯盲区。
11.1.4应具有稳定可靠的供电设施，并应具有限流限压保护等防护措施。
11.1.5应根据仪器仪表的安装要求，采取抗腐、防冻、抗氧化、抗紫外线等措施。
11.2监测站房
11.2.1新建监测站房面积应符合在线监测系统安装、维护、检修及正常运行的要求。
11.2.2监测站房的设置应避免对周边企业安全生产和环境造成影响。
12验收
系统验收应满足以下要求：
1在线监测仪表及数据采集传输仪验收应符合HJ/T354的规定；终端监控单元验收应符合GB50348安全防范工程技术标准；其他线路、设备验收应符合相关国家和行业规范；
2所有现场标识和设计图纸上应完全对应；
3验收合格后应将有关设计、施工及验收的文件立卷归档，应符合GB/T11822的规定。
13运行维护与管理
13.1运行维护
13.1.1应明确水质在线监测系统维护的责任单位、责任人、职责及资源保障。
13.1.2运行维护应由经过培训的技术人员实施。
13.1.3水质在线监测系统应根据水质自动分析仪的要求定期核查，核查内容应包括数据检查和现场巡查。
13.1.4数据检查频率不宜少于每天2次；现场检查频率原则上不少于每周1次。
13.1.5现场巡查应做好记录，发现故障应及时报告，现场巡查应包括但不限于以下内容：
1水质在线监测仪及附属设备运行状态是否正常；
2水质在线监测仪的运行环境是否符合要求；
3线路、管路是否有破损、泄漏等现象；
4有监测站房的，站房内电路系统、通信系统是否正常；
5数据传输是否正常。
13.1.6水质自动分析仪的维护应符合相关规定和要求。
13.1.7水质自动分析仪及配套设施应进行预防性维护，维护内容应符合以下规定：
1应保持自动分析仪稳固，环境温湿度符合要求；
2应保持仪器管理畅通，进出水流量正常；
3应按照自动分析仪说明书要求进行维护、更换易耗品和试剂；
4有监测站房的，应保持监测站房内清
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