二次供水及游泳池水质自动检测系统解决方案.docx

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二次供水及游泳池水质自动检测系统解决方案

二次供水及游泳池水质自动检测系统解决方案

目录

第一章系统概述1

1.1设计背景1

1.2设计目标1

1.3设计原则2

第二章系统总体设计5

2.1需求分析5

2.2设计思路5

2.3系统主功能5

2.4系统架构6

第三章系统详细设计7

3.1系统架构7

3.2远程数据中心7

3.3通讯平台及系统运行流量统计8

3.4监测点安装方式9

3.5监控大屏9

第四章设备选型11

预算14

第一章系统概述

1.1设计背景

我国城市饮用水的供给方式以集中式供水为主，同时为补充集中式供水水量和水压还采用了二次供水。

目前，我国城市饮用水卫生安全存在的主要问题：

一是供水污染事件时有发生。

目前对城市饮用水卫生安全影响较大的是各种原因造成的供水污染事件，平均每起污染事件至少影响2000人的正常饮水，与水有关的肠道传染病在全国传染病病例中占有较大比例。

二是城市供水的卫生监督监测合格率偏低。

由于水源、水处理工艺、供水设施等方面的问题，造成城市饮用水水质合格率偏低。

近年来各级卫生监督机构对城市供水的卫生监督抽检结果显示，全国城市供水单位监督抽检集中式供水水质合格率仅为83.4%，供水单位卫生管理尚需进一步规范。

因此卫生部组织编制了《全国城市饮用水卫生安全保障规划（2011-2020年）》，作为各级卫生部门提高饮用水卫生安全保障能力建设的指导性文件。

同时结合我省的特殊情况，重点保障两会、博鳌论坛、冬休的供水水质安全要求，因此逐步建立完善的饮用水卫生监督监测网络平台是相关单位的首要任务。

这个网络平台要能，及时、完整、准确地获取饮用水水质、水性疾病、突发饮用水污染事件和供水单位卫生状况等资料，掌握城市饮用水卫生安全基本情况，分析水性疾病成因及规律，追踪研究饮水污染对健康影响程度，为依法实行有效监管提供科学依据。

并且还要建立供水末梢水质卫生在线监督监测系统。

作为饮用水卫生监督监测网络建设的补充，系统实时监控供水水质动态变化，提高卫生安全监管效能。

1.2设计目标

本系统按照突出重点、合理布局、整合资源、信息共享的原则。

一是要充分考虑城市饮用水卫生安全保障的基本要求，重点针对饮用水卫生监管的薄弱环节，逐步完善并加强信息处理能力。

二是要充分考虑饮用水卫生安全监管不同环节，监测地区、监测点布设、监测指标、监测频次均要符合国家有关规范的要求。

三是要充分利用现有的饮用水卫生安全信息资源，通过优化整合，完善存量资源的现有功能，实现饮用水卫生安全信息共享。

四是要重点加强水性疾病高发地区的监测，为实施饮用水卫生安全监管，水质检测和卫生应急处置的决策提供及时有效的信息。

五是要与已有的卫生监督信息报告系统和疾病预防控制信息报告系统等相关专项规划相衔接。

主要建设内容如下：

二次供水及游泳池水质自动检测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、以及相关的专用分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。

在线监测系统把多项监测指标的分析仪表组合在一起，从采样、分析到记录、整理数据，实现实时在线自动监测，满足运行可靠稳定，维护量少的要求，并可实现无人值守。

●先试点后铺开

为了保证项目的稳步推进，同时结合我省的实际情况。

项目初期先时行试点，试点对象为重大活动接待酒店及中央首长在琼期间的接待单位。

通过试点逐步完善我省的水质检测指标。

●检测内容

二次供水：

浊度、氨氮、pH值、硬度、二氧化氯、

游泳池：

尿素、pH值、温度、余氯

●为饮用水卫生监督监测网络平台做好技术储备

系统设计时需全面考虑饮用水卫生监督监测网络平台的部署与实施，为卫生监督部门提供可视化的应急预案技术储备。

1.3设计原则

随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现，综合监控系统必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。

同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：

●可靠性

系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。

本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力。

●先进性

在预算费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。

●扩展性

系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。

加入新建系统时，只需配置前端系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。

●易管理性、易维护性

系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。

●安全性

综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。

在前端采用完善的安全措施以保障前端设备的物理安全和应用安全，在前端与数据中心之间必须保障通信安全，采取可靠手段杜绝对前端设备的非法访问、入侵或攻击行为。

检测标准

●《生活饮用水卫生标准》（GB5749）

●《二次供水设施卫生规范》（GB17051）

●《地表水环境质量标准》（GB3838）

●《地下水质量标准》（GB/T14848）

●《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5750）

●《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》

●《pH水质自动分析仪技术要求》（HJ/T96-200）

●《浊度水质自动分析仪技术要求》（HJ/T98-2003）

●《电导率水质自动分析仪技术要求》（HJ/T97-2003）

设计标准：

●工业计算机监控系统抗干扰技术规范 （CECS81－96） 

●工业企业通信设计规范 （GBJ42－81） 

●信息技术客户通用电缆铺设要求  （ISO／IEC11801） 

●工业企业通信接地设计规范 （ GBJ 79-85） 

●电气装置安装工程电缆施工及验收规范（ GB50168－2006）

●电气装置安装工程接地施工及验收规范  （ GB50169－2006） 

●电气装置安装工程施工及验收规范 （GBJ232－92 ）

●信息技术设备包括电气设备的安全 （GB4943－95） 

●计算机软件开发规范（GB8566－88） 

●过程控制系统的模拟信号（IEC 381） 

●数据处理设备的安全（  IEC 435 ）

●建筑电气设计技术规程（JGJ／T16－92） 

第二章系统总体设计

第2章

第3章

3.1需求分析

二次供水及游泳池水质自动检测系统对技术、功能、性能等具体需求归纳如下：

●二次供水及游泳池水质自动检测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、以及相关的专用分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。

●水质在线检测设备（检测探头）要满足饮用水卫生标准。

并且稳定可靠，维护方便。

要具备自动标定及人工标定功能。

设备要有断电自起功能，且有相关记录。

●系统要求有单项\多项指标的表格显示及趋势变化图，系统要能对设定好指标进行自动预警/报警。

历史数据要能查询、导出。

●操作系统启动后，检测平台要能自动运行。

●数据传输要支持公共电话网络/PSTN专线、或GSM/GPRS/4G/ADSL等传输网络。

●系统能开放数据接口，实现与省市应急指挥中心等其它政府部门的资源共享。

3.2设计思路

根据多年来系统的建设经验和教训，结合系统的需求，本着节约、可靠、先进、延展性强地原则为系统选择性价比高的设备，进行系统的集成，从而构建一个稳定、高速、操作性强、可塑性高的水质监测系统。

3.3系统主功能

●数据展现：

如果建立良好的人机交互界面，通过直观易懂的图文界面将数据的分析预测结果展示给管理方或用户。

●数据分析

数据中心整合了在线监测数据，可以利用在线监测数据对环境状况做分析、评价和预测。

数据分析可以统计限定时间内环境质量数据的最大值、最小值、平均值、超标率等，生成各种报表。

●报警联动功能

通过对采集数据的分析，使用数据挖掘算法，系统将根据设置的标定自动设置警戒线，同时若当前数据值超过了警戒线，中心产生各种联动通知监管人员通知并及时处理。

●站点分布

可导入平面图，在平面图上添加关联设备，直接在电子地图上就能看到每个设备。

●B/S方式访问

用户通过B/S（Brower/Server）方式访问系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，通过标准的IE浏览器，相关负责人和管理人员可根据不同的权限对系统进行配置及监控，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。

3.4系统架构

该系统包括：

分析仪表、水质探头及无线传输、终端显示平台、远程数据中心（实现远程浏览数据、数据导出、异常警报/预警功能、曲线图形分析及高级数据处理等功能）。

第三章系统详细设计

系统的设计是基于GPRS数据传输技术和平台采用目前最先进的大型网络系统J2EE平台架构技术之上的，各部门、各级别管理人员可以通过网络访问管理系统进行相关信息查询、管理。

具体功能特点如下：

第4章

4.1系统架构

该系统包括：

分析仪表、水质探头及无线传输、终端显示平台、远程数据中心（实现远程浏览数据、数据导出、异常警报/预警功能、曲线图形分析及高级数据处理等功能）。

4.2远程数据中心

●主界面——地图显示

1）主界面以分布图为背景，显示所有监测点位置分布情况。

2）用户可以通过鼠标拖动自行编辑监测点的位置。

3）将鼠标置于监测点上，可以显示监测点的基本信息及最新监测数据，单击测点可进入该测点的实时监测界面，查看详细数据。

4）站点状态正常、异常及报警等均在主界面上以不同颜色显示。

●软件功能模块化设计，同时支持GPRS、短消息通信方式。

1）系统信息管理：

2）具备软件授权管理、秘密保护功能，授予不同的操作员不同的级别、不同的操作权限。

3）基础信息管理：

包括通讯信息的设置、设备信息的管理。

4）巡检保修管理：

●实时监控（数据更新频率：

5分钟/次）：

1）实时数据：

显示监测点实时数据、最新监测数据及相关设备状态。

2）远程召测：

按照区域、单位、自定义监测点远程读取当前监测数据。

●历史记录数据存储、查询、输出管理：

具备监控数据、报警数据、操作信息存储、查询、生成Excel表格、打印输出功能。

●图形分析、汇总统计与报表管理：

以曲线、柱形图的形式显示时段统计的结果出来。

●系统扩展方便

当需要增加管网监测点时，只需在现场加装一套监测终端，在系统软件上添加一个监测点即可。

4.3通讯平台及系统运行流量统计

公网专线系统通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。

要求监测中心具备宽带（类型：

光纤、ADSL等），并具有一个Internet网络上的固定IP。

监测点数采仪中GPRS无线数据传输器内配置一张开通GPRS功能的SIM卡。

数采仪通过其内部的GPRS无线数据传输器与监测中心服务（MIS系统服务器）组成一个通信网络，实现系统的远程数据传输。

监测子站GPRS流量统计：

传输间隔

GPRS月流量

5分钟

8M

10分钟

6M

30分钟

4M

4.4监测点安装方式

将子站设备集中安装在不锈钢柜体内，柜体采用挂墙式安装，做好防雨及散热。

4.5监控大屏

为了满足监控中心建设的需要，实现集中监控管理，根据指挥监控中心大屏幕显示系统的建设目标、遵循技术先进性、高可靠性及耐用性、与其他系统之间的兼容性、可扩展性、经济适用性的原则，我们建议满足以下参数产品：

参数分类

参数

参数值

技术参数

分辨率

支持1920×1080（向下兼容）

亮度

≥500cd/m2

外形尺寸（mm）

1213.60×684.40×121.10（无支架）

双边拼缝

≤3.5mm

显示色彩

1.67BColor/8bit

输入电源

AC90~264V（±5%）,50/60Hz

待机功耗

≤1W

工作环境

温度：

0℃~50℃湿度：

20%--90%

存储环境

温度：

-20℃~55℃湿度：

5%~95%

信号输入

支持VGA（D-Sub15）、CVBS（BNC）、DVI-D、HDMI、RS232（RJ45）、USB多媒体（含升级功能）

信号输出

支持CVBS（BNC）（Q9头）、RS232（RJ45）

选配输入

SDI（Q9头）、HDCVI、DP、YPbPr、RJ45（网络解码）、S-Video

选配输出

DP、VGA（D-Sub15）、DVI-D

第四章设备选型

终端设备：

设备名称

主要技术指标

备注

通用控制器1

显示屏：

QVGA,320×240象素，256色，触摸屏；操作温度：

－20～55℃（－4～131）；相对湿度95％，外壳等级：

塑料机架，外壳规格IP65；

电源要求交流电：

100～240V±10V,50Hz；传感器输出：

4，6或8个传感器。

自选扩展：

模拟输出，模拟/数字输入，继电器，数字式现

场总线模拟输出卡：

4×模拟电流输出（0～20毫安或

4～20毫安，最大耐受500欧姆）终端；模拟/数字输入卡：

4×模拟电流输入（0～20毫安或4～20毫安）终端

控制器1及控制器最多可接入8个探头，控制器2可接入2个探头。

通用控制器2

显示屏:

图形数据点阵LCD,带LED背景灯照明；显示屏尺寸及分辨率:

48X68mm，240X160像素

电源要求:

100-240Vac±10%;操作温度:

-20-60℃，0-95%RH,非冷凝；模拟输出信号:

两路0/4-20mA独立电流输出；外壳防护等级:

NEMA4X/IP66;继电器:

四个SPDT触头，1200W,5A,250Vac;

数字通讯:

MODBUSRS232/RS485,ProfibusDPV1可选；外接探头数量:

2个（数字或模拟探头可选）

PH分析仪

测量范围:

2~12pH；准确度:

±0.05Ph

重复性:

0.01pH，不累积；

插入式：

PVDF本体（Kynar）

温度范围：

0～105℃

压力范围：

100℃时0-6.9bar

流速范围：

0-2m/s，非磨损性流体

浊度分析仪

测量原理:

90°光散射法；

测量范围:

0.0001-9.9999NTU;

测量精度:

浊度小于读数1%，或±0.001NTU;

重现性:

读数的±10%或±0.002NTU;

响应时间:

1秒；样品流速:

最大3m/s;

安装方式：

管道式

硬度分析仪

低量程硬度分析仪

测量范围：

0.05-10mg/L（以CaCO3计）

准确性：

±5％或±0.05％mg/L，取大者

重现性：

±3％或±0.03％mg/L，取大者

响应时间：

T90≤5min

测量周期：

4分钟

高量程硬度分析仪

测量范围：

10-1000mg/L（以CaCO3计）

准确性：

±5％或±2％mg/LCaCO3，取大者

重复性：

±5％或±2％mg/LCaCO3，取大者

响应时间：

T90≤17min

循环时间：

8.2分钟

二氧化氯分析仪

测量原理：

电极测量原理，采用高选择性渗膜；

探头：

测量流通池，金银复合电极；

测量范围：

0.01～2mg/L；

样品温度：

0~45℃，

精度：

5%读数或±0.01mg/LClO2；；

最低检出限：

0.01mg/LClO2；

响应时间：

90%小于90秒；

样品流量：

200~250ml/min

传感器安装方式：

流通式安装；

电缆：

专用电缆，长度10米。

氨氮分析仪

测量范围（NH4-N）：

0.02~5.00mg/L

精确度：

3%±0.05mg/L

再现性：

3%+0.02mg/L；响应时间：

T90≤5min

测量间隔：

5～120min可调

样品条件温度：

4～40℃，pH：

5～9

操作条件温度：

-20～45℃湿度：

相对湿度95%非冷凝

电源要求：

230VAc/50Hz或115VAc/50～60Hz

数据传输：

sc1000多参数通用控制器配有数据线

数据采集器

数字量I/O：

14DI/10DO；中断输入：

4个；脉冲输出：

2个（100KHZ）;执行时间（位指令）：

0.22μs；程序存储器:

12288Bytes*数据存储器：

8192Bytes；网络功能：

串行通讯；AS-Interface；Profibus-DP从站；以太网/因特网；GPRS；Modbus主站/从站；通讯端口：

Port0，Port1；

余氯分析仪

测量原理：

DPD比色法；测量范围：

0～5mg/L余氯或总氯；

准确度：

±5%或±0.035mg/L按Cl2计，取较大者；

测量精度:

±5%或±0.005mg/L按Cl2计，取较大者；

最低检测限：

0.035mg/L；样品温度：

5-40℃；

模拟输出:

4-20mA,在0～5mg/L范围内可以任意设置；

警报设定:

两个可选浓度警报,每一个警报都配有一个SPDT继电器，5A，230VAC仪器尺寸：

42×32×18mm；

便携式尿素分析仪

比色法光度计

量程：

0.02-5.00mg/L

GPRS传输模块

寻址方式：

支持动态IP地址数据中心DNS域名寻址及固定IP；传输方式:

点对点、中心对多点等数据传输;通讯协议：

内嵌PPP、TCP/IP、UDP/IP标准协议及特有的DDP协议、TDP、AT+协议；

在线模式:

永远在线及多种触发上线模式；计费方式:

按数据流量计费数据和短信通信互为备份、自由切换

通信方式:

TCP/IPServer/Client、UDP/IP、DDP、SMS、AT多种通信方式

开放性:

提供完整的数据中心服务程序，可实现数据透明转发及完整的中英文DEMO源码（VB、VC、C#）