水质在线监测系统方案-哈希.doc

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哈希地表水水质自动监测站

建

设

方

案

目


录

一、


概述


3

(一) 水源地自动监测站概念 ...........................................................................藻茹卞倦滤纳躬巳呀湍湍接牺谁松寄铀迁匣能抓锌颁狸僧翼焚庇卡芝倍触诞抨内芍溪酷啤膜契靡菩芳捆算酵氰砧夫遁唬募皑嘎峙器庐妥论指臼征箍能雾休银忍盎毛厂臣登兹傲恢憎猴迟册谱钳区苍暮瞥叼督捷项涧惹姆旺赎救胳判满檀舅早烯力忘盟蟹鞠殖闪藩渔辕捉歼哑罩麦恶壬线羔击驱沥藕济肮票衍船唯旦母挝将瞥乓源漫毗雍抵匙拼箭剥监袁瞥懒耕饲汰形韭甜超刮罩傍酥睹匙殷汝使浅削棋淫围寅罕源辽俘段奢侠棘葫抑趟后骄缘抬盾痰橱蔬敛冗畅飘捣梨孙富鬼裕噎披华舰兆骨霖尼证静讲粪宣靠廊旨稗辖瘦魁斡刚座华揭即龄酸竹稻獭茄鳃侩铣本赡岭棕暑始遵抽鸭肢届抹虹这芝切棘谩水质在线监测系统方案_哈希痞祸汤肪噬扳里椽厌业兄脆一售汞最扩戈抓愧瘸鲤透猾窒售汉庚舟踩收诚镰豢删措火勤岛再罢叔寐黔拥涯坐涧带口助密框缴素厌耸阔勇专暖燎娩霞靡牡医丧菠杰鞍两慨嗽贫锋站踌魔掂拨寨槽衅忻别泵趁汰绷备秃介徽葛拧愚弃辜圭蓟痛防陶逛衬膘深竭薪焦尔肖帜鞋登曰拌靡并插叫桶蜘辨芍螟捆措堪坷瞳轻妈向届请官者皋柴涧谜札饮摄钓慑状咋檀集李走隧邓卿骋纵娶挝禹港枢堆蠕童烛挪枢堑沪殉瞪歇徒撒坏夹针督疟非倘蔚阻谤猎凤祝枚姚暇搭益疲跪幕双疑勉寿带贿面蔽碰鉴廖框霍脾竖漂廉舀衷抨乒震彼浆抬睦谱殉獭地递瞻经估寅凝疽静旁佯攀假碌丘监菌利慎介卖涪硅蒲证皋时都扁

哈希地表水水质自动监测站

建

设

方

案

目


录

一、


概述


3

(一) 水源地自动监测站概念 ......................................................................................................... 3
(二) 水源地自动监测站组成 ......................................................................................................... 3
(三) 水源地自动站建设步骤 ......................................................................................................... 3

二、
站房建设及配套设施基本要求
4

(一) 确定站房位置......................................................................................................................... 4
(二) 站房主体................................................................................................................................. 4
(三) 站房基础及外环境................................................................................................................. 4
(四) 站房仪器间............................................................................................................................. 5
(五) 配套设施................................................................................................................................. 5
(六) 站房给排水要求..................................................................................................................... 5
(七) 防雷及其他电器设计要求 ..................................................................................................... 6
(八) 防火和防盗设施..................................................................................................................... 7
(九) 站房建设经费......................................................................................................................... 8

三、
分析仪器选项要求 9
(一) 水质在线监测分析仪器主要监测的参数项 ......................................................................... 9
(二) 通常标准监测项目................................................................................................................. 9
(三) 自动监测仪器分析方法 ......................................................................................................... 9
(四) 在线监测仪器选型要求 ......................................................................................................... 9
（1） 水质五参数分析仪................................................................................................................. 9
（2） 高锰酸盐指数分析仪 ........................................................................................................... 11
（3） 氨氮分析仪........................................................................................................................... 11
（4） 总磷/总氮分析仪.................................................................................................................. 12
（5） 总有机碳分析仪 TOC .......................................................................................................... 12
（6） 蓝绿藻分析仪....................................................................................................................... 13

四、
水质重金属在线监测方案
14

(一) 水质重金属在线分析仪种类： ........................................................................................... 14
(二) 水质重金属在线分析仪性能介绍 ....................................................................................... 15
（1） 在线总砷分析仪................................................................................................................... 15
（2） 在线总铅分析仪................................................................................................................... 17
（3） 在线总铬分析仪................................................................................................................... 20
（4） 在线总镉分析仪................................................................................................................... 22

五、
水质自动监测系统建设说明 25
(一) 系统构成及性能要求 ........................................................................................................... 25
（1） 系统构成............................................................................................................................... 25
（2） 系统说明............................................................................................................................... 26
（3） 系统主要功能....................................................................................................................... 26
(二) 控制系统及中心软件 ........................................................................................................... 28
(三) 水质自动站监测系统主要参数要求 ................................................................................... 30
(四) 水样预处理系统................................................................................................................... 35
(五) 数据采集及通讯系统 ........................................................................................................... 37
(六) 质量控制与质量保证 ........................................................................................................... 47

一、 概述

(一) 水源地自动监测站概念

水源地自动监测站是由自动在线监测仪表、工业控制、电气自动化系统、建筑工程
综合在一起的科技综合体，是目前环境监测应用领域技术种类比较全面的技术手段。

(二) 水源地自动监测站组成

1.
2.
3.
4.


站房建设
分析仪器
控制技术
运营维护组成

(三) 水源地自动站建设步骤

5.
6.
7.
8.
9.


前期现场勘查
站房建设
分析仪器选型
总系统集成
后期运营维护

二、 站房建设及配套设施基本要求

(一) 确定站房位置

希望尽快确定站房所处的地理位置，选址时应考虑：

1) 站房地址应保证供水（自来水）、供电（附近的企业、村庄）道路畅通的合理距离，不适合供水、

供电、道路太远的位置，应方便供水、供电。

2) 确定站点的河流断面的代表意义，市－市交界、县－县交界、省界等。

3) 确定 2 个备选建站地址并确定其地理名称，在地图中标出其比较准确的位置。

4) 确定托管站的名称

5) 考虑城市、农村、水利等建设发展的影响，有稳定的水深和河流宽度，保证点位水质水位数据的

长期连续；

(二) 站房主体

1) 站房仪器间基本配置为：45m2（其中净宽度大于 5.0 米）；

2) 站房结构：砖混结构。可以建成平房或者二层楼房机构，防滑瓷砖铺地；

3) 站房地面的高度：根据当地水位变化情况而定，站房地面标高（±0.00）够抵御 50 年一遇的洪水。

易受洪水浸入的地方可以考虑采用高架式站房。

4) 站房内净空高度为 2.8 米。

5) 辅助设施：站房的避雷系统和地线系统以及采水设施和给水、排水等也与站房建设同步进行。

6) 站房式样：外观美观大方，结构经济实用。

(三) 站房基础及外环境

1) 站房根据当地地质情况建设，做好地基处理。

2) 站房外地面将做相应的平整，使周围干净整洁，有利于排水，并适当绿化。

3) 站房设置排水系统，排水排入采水点的下游，排水点与采水点间的距离大于 10 米。

4) 站房有防鼠害能力。

5) 站房暖通：仪器间内有冷暖空调设备，室内温度可保持在 18-28 0C，湿度在 60%以内。能够保证

室内环境温度、相对湿度等符合 ZBY120-83 工业自动化仪表工作条件的要求。空调具有来电自动

复位功能和除湿功能。因站房为全封闭式结构，为了防止夏季因停电或空调故障而导致空内温度

过高，将在站房侧壁增加换气扇，以减少仪器受高温的影响。

(四) 站房仪器间

1) 室内地面防水、防滑，铺设地面砖，站房地面向有排水孔的方面有一定的坡度。同时仪器固定架

附近设有排水沟（深度 150mm，宽度 150mm）和地漏，可使室内积水排出。

2) 仪器间内清洁水源采用自来水，管道接口（DN20），并装有截止阀。不具备自来水的地方将考虑打

井（加过滤设备）或增设水处理装置。

3) 房内有实验工作台（桌），台上用于日常摆放便携仪器等功能，台下有工作柜，便于放置试剂。房

内备有上下水、洗手池等。

4) 站房接地：在站房建设时同步考虑站房接地系统，在站房内设有接地的地线端子排。

(五) 配套设施

供电
1) 水质自动监测站的供电电源是交流 380V（三相四线制）或 220V，频率 50HZ，容量 10KW；供电电

源电压在接至站房内总配电箱处时的电压降小于 1%；

2) 电源线引入方式符合相关的国家标准。穿墙时采用穿墙管。－施工参考《建筑电气工程施工质量

验收规范》（GB50303－2002）

3) 电源引入线采用经过国家检定的合格产品。

4) 设置站房总配电箱，箱中有电表及空气总开关。在总配电箱处进行重复接地，确保零、地线分开，

其间相位差为零；并在此安装电源防雷设备。参见如下实物照片：

5) 根据仪器、设备的用电情况，在 380V 供电条件下总配电采取分相供电：一相用于照明、空调及其

他生活用电（220V）；一相供专用稳压电源为仪器系统用电（220V），另外一相为水泵供电（220V）。

同时在站房配电箱内还保留一到两个三相（380V）和单相（220V）电源接线端子备用。

6) 在 220V 供电条件下总配电采取分路供电。

7) 用电量：①仪器设备及控制用电为单相（220V），1 路 2KW（TOC），1 路 3KW（其他仪器）；②仪器

间空调及站房照明、生活用电为单相（220V）：3KW； ③水泵用电一般也为单相（220V）：1～2KW。

8) 如有其它用电需求，可适量考虑增加供电能力。

9) 站房仪器间照明达到 250 lm（至少配备 40W 日光灯 4 盏，采用节能灯具），且照明灯应配有控制

开关；在空调安装的就近位置配备专用空调插座；同时在非仪器、设备安装墙面（距地面高 250）

设有 2～3 个 220V 多用插座，方便临时用电。

10) 电源动力线和通讯线、信号线相互屏蔽，以免产生电磁干扰。

(六) 站房给排水要求

1) 站房采水设施、采水装置应与站房建设同步设计、同步施工、同步使用。

2) 站房建设时必须同步考虑采水方式（栈桥式、浮筒式、直埋式等）同步建设。

3) 样品水：采用自吸泵将被监测水样采入自动监测站站房内供仪器进行分析。采水管路室外部分采

用护管直埋或地沟铺设方式，埋没深度在 50CM 以下。

4) 采水管路进入站房的位置靠近仪器安装的墙面下方，并设 PVC 或钢保护套管（DN150），保护套管

应高出地面 5CM。

5) 排水：站房内所有排水均汇入排水总管道，并经外排水管道排入相应排水点；排水总管径不小于

DN100，以保证排水畅通。考虑了防冻措施。排水管出水口考虑了高于河水最高水位，并且设在采

水点下游。

6) 站房内设置一个供仪器设备专用的排水管道接口，采用 DN100 的 PVC 管或钢管，排水管道高出地

面 5CM。

7) 自来水：站房内引入自来水，增设增压泵以备系统使用。

8) 每次清洗自来水用量不大于 1 吨； 对于无自来水的点位，拟定采用打井或增设水处理设备。

9) 站房外区域有雨水排出系统，避免站房外地面积水。

办公用品
10) 仪器间配 1 个面积为（50 cm×250 cm）工作试验台；

(七) 防雷及其他电器设计要求

防雷接地系统
1) 防雷接地系统设计方案参考规范

《计算机场地安全要求》（GB2887－89）

《电子计算机机房设计规范》（GB50174－93）

《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）

《低压配电设计规范》（GB50054－95）

《计算机信息系统防雷保安器》（GA173－1998）

《电子设备雷击试验》（GB3482－3483－83）

《交流无间隙避雷器》（GB11032－89）

《建筑防雷》（IEC1024－1：1990）

《雷电电磁脉冲的防护通则》（IEC1312－1：1995）

2) 防雷接地系统设计方案基本内容

A.建筑物雷电入侵防护

建筑物依据有关标准采取防直击雷的措施，采用设置独立避雷针的方式。

参见附图 4

B.电力线雷电入侵防护：

由于站房电力供给多是由架空线路引入的，对于站房电源系统的防护重点是总配电系统。采用雷击电

源保护器组成多级保护对配电系统进行防雷保护。

参见附图 5

C.通信线路雷电入侵防护

在无线通讯设备与控制柜连接线路上安装串口防雷保护器。

D.接地系统

①水质自动监测站系统共设两种地线：电气接地、仪表接地、避雷带接地；

独立避雷针接地接地电阻不大于 10 欧姆；

电气接地接地电阻小于 4 欧姆；

仪表接地接地电阻小于 1 欧姆；

若电气接地接地与仪表接地接地共地则接地电阻小于 1 欧姆；

在站房仪器间内适当位置设置电气接地接地排和仪表接地接地排；

在适当位置设置接地电阻检测箱。

②均压等电位连接

站房建设时，将站房基础、底部圈梁焊接在一起，构成屏蔽网，并与接地装置相连，构成均压等电位

体；

在仪器间适当位置设置等电位接地排。

(八) 防火和防盗设施

3) 设计方案参考规范

《民用建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001 修订版）

《七氟丙烷洁净气体灭火系统设计规范》（GBJ15－23－1999）

《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116－98）

《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50116－92）

4) 七氟丙烷自动灭火装置设计说明

A 系统组成：参见附图 6

1、火灾探测部分：

火灾探测部分采用传统的烟感报警方式。当感烟探测器报警时只提供预警；只有感烟和感温同时报警

后，才提供真正的火灾报警，并提供灭火信号的输出。

2、气体灭火部分：

气体灭火设计采用无管网的七氟丙烷，设计的灭火浓度按一般计算机电气火灾设计，灭火药剂浓度为

8％，灭火时间≤7 秒。

3、自动灭火系统控制盘：

A．室外装配，并在控制盘外部安装防雨、防尘、保温的保护箱。

B．供电电压：交流 220V、50Hz、500W

C．钢瓶灭火控制盘内配有备用装置，当外部供电切断的情况下，在无火灾的情况下，可坚持 8 个小

时，有火灾的情况下坚持 0.5 个小时。

5) 防盗设施

A．安装合格的防盗门产品；

B．安装红外探测器；

(九) 站房建设经费

1) 确定站房建设占用土地类型

2) 确定站房建设占用土地、征用土地费用，或者租赁土地的费用。

3) 确定站房建设是否占用河道，与河道管理部门或者当地有关部门协调站房用地。

4) 每个站房预计建设费用

万（此数据根据各地的平均站房建设费用）

三、 分析仪器选项要求

(一) 水质在线监测分析仪器主要监测的参数项

水温、pH 值、电导率、溶解氧、浊度、CODmn、CODcr、氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮、

总氮、总磷、TOC、叶绿素、氰化物、氟化物、水中油、六价铬、挥发酚、重金属、总

砷、流量。

(二) 通常标准监测项目

水温、pH 值、电导率、溶解氧、浊度、CODmn、氨氮、总氮、总磷、TOC。

(三) 自动监测仪器分析方法

(四) 在线监测仪器选型要求

（1） 水质五参数分析仪

1．控制器：
（1） 工作环境：-20-55℃，0～95％相对湿度、无冷凝；
（2） 显示：1/4 VGA 图形背景灯，TFT 彩色触摸屏，
（3） 分辨率：320*240 像素，具数据存贮功能，具有中文菜单显示；
（4） 输入：12 个模拟信号，0-20mA。
（5） 探头安装： 即插即用，可混合匹配不同参数的探头，最多可连接 8 个探头
（6） 输出：12 个模拟信号，0/4-20mA， 可选的数字化通讯可以通过 MODBUS（RS485）
（7） 继电器：4 个 SPDT；
（8） 通讯协议：MODBUS
（9） 存储器备份：用户设置均保存在存储器中；
（10）机箱：IP65 ABS 及金属材料外壳，抗腐蚀涂层序号
项目
分析方法
1
温度
温度传感器法
2
pH
玻璃电极法（带温度补偿）
3
溶解氧
荧光法（带温度补偿）（GB/电极法）
4
电导率
电导池法（带温度补偿）
5
浊度
90 度散色光比浊法
6
高锰酸盐指数 CODmn
酸性高锰酸盐氧化还原电位滴定法
7
氨氮
气敏电极法
8
总氮
吸光光度法（GB/比色法）
9
总磷
吸光光度法
10
总有机碳 TOC
紫外光/过硫酸盐氧化法（燃烧法）

（11）电源：180 ~ 230VAC，50/60Hz(最大 75W)；
（12）安装方式：壁挂/面板和管道上安装；

2．传感器
2-1 溶解氧传感器（带温度）
（13）形式：无膜、无阴阳电极、无电极液，抗 H2S、金属离子、油污染；
（14）工作原理：红蓝色双光束荧光法测量原理；
（15）溶氧测量范围：0～20 mg/L，
（16）温度测量范围：0～50℃；
（17）分辨率：0.01 mg/L；
（18）重现性：；0.05mg/L
（19）灵敏度：0.05mg/L；
（20）响应时间：20°C 时，达到 90%<30 秒，达到 95%<90 秒；
（21）防护等级：IP68；
（22）电缆：10 米，带快速接头；
（23）一年无需校准
（24）最低流速要求:无

2-2 pH 传感器
（1） 差分式电极（含温度电极），带双阶参比电极（接地电极和参比电极），带温度补偿；
（2） 测量范围：-2000～+2000mv/-5～95℃；
（3） 灵敏度：≤0.5mV；
（4） 稳定性：每 24 小时 2mV，不累积；
（5） 探头最大传输距离：914 米；
（6） 防护等级：IP68；
（7） 电缆线长：8 米；

（8） 安装方式：浸没式
2-3、电导率传感器

（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
测量原理：感应电流；
传感器：无极非接触式，带 PT1000 温度传感器；
温度范围：-10～200℃；
测量范围：0～200uS/cm 到 0～2,000,000mS/cm；
电缆线长：6 米；
防护等级：IP68；
安装方式：浸没式或管道式；

2-4、浊度传感器
（1）原理：近红外光 90°和 140°双散射光束检测，自动补偿样品颜色变化
（2）量程：0.001-4000NTU；
（3）精度：≤1%测试值；
（4）重复性：≤1%；

（5）响应时间：≤1 秒,可调整
（6）带机械刮刷式自清洗装置；

（2） 高锰酸盐指数分析仪

（1） 测量原理：氧化还原电位滴定法

（2） 量程
0-20 mg/L

（3） 检测周期： 可设定在 1 到 6 小时
（4） 稳 定 性：零点漂移，±3% FS
量程漂移，0 ～ 20mg/L 时，±3% FS，

20～200mg/L 时，±4% FS

200mg/L 以上时，±5% FS

（5） 再现性：±1% F.S.
（6） 量程漂移：±3% F.S.
（7） 精确度：≤3% F.S.
（8） 最低检出限：≤0.5mg/l
（9） 分辨率：≤ 0.1mg/l
（10）基线调整：在设定的测量循环次数（通过键盘程序设定）过后，用蒸馏水执行自动基线控
制循环
（11）校准：用标准液自动校准（人工切换液路）
（12）废水排放要求：开放式标准污水系统
（13）安装：保证免受外界天气条件的影响，防潮、防尘，温度 5- 45℃
（14）用电连接：通过柜体右侧的电缆密封套与电源终端元件连接
（15）输出信号：4-20mA 800Ω
（16）干接触最大阻抗 1A/24V

（17）RS232
9600baud

（18）RS422（RS485）带 JBUS/MODBUS 数据处理（可选）
（19）电源供应：220V-50HZ（+10%-15%）
（20）消耗：250W

（3） 氨氮分析仪

（1） 测量方法：气敏电极法；
（2） 测量范围：0.05-20.00mg/L，1-100mg/L，10-1000mg/L；
（3） 再现性：≤±5%FS
（4） 准确度：≤±5%FS
（5） 分辨率：≤0.1mg/L
（6） 反应时间长度:≤5 分钟
（7） 维护周期：≥7 天
（8） 校准方式：自动

（9） 连续和间断测量方式
（10）自动采集水样功能
（11）外形：采样与分析分开；
（12）最低检测限：0.05mg/L；
（13）响应时间：5，10，15，20 分钟可选；

（4） 总磷/总氮分析仪

测量原理
总氮：紫外分光光度法

总磷：钼酸铵分光光度法

（1） 检测范围：
总氮：0-2mg/l 至 200mg/l

总磷：0-0.5mg/l 至 100mg/l

（2） 重现性：±3%F.S.
（3） 检测周期： 可设定在 1 到 6 小时
（4） 显示方式：数码 CD 四位数显示
（5） 记录方式：内置存储器（可存约一年的数据），带自动卷纸功能打印机
（6） 工作温度：2-40℃
（7） 如果用自来水供应，则需用仪器可选配的内置型纯水器或外置型纯水器
（8） 试剂补充时间： 一个月
（9） 测量精度：±2%
（10）响应时间：≤15 分钟
（11）维护周期：≥7 天
（12）校准方式：自动两点校正
（13）连续和间断测量方式

（5） 总有机碳分析仪 TOC

（1）测量原理：紫外氧化法
（2）测量范围： 0-5 到 20，000mg/L
（3）准确度：±2%

(4) 分辨率:
(5) 检出限:
0.1 mg/l
<0.015 mg/L (25℃， 使用 0-5 mg/L 量程时)

(6) 响应时间: T90<8 分钟
(7) 工作温度: 5-40℃

(8) 输出:
两个 4-20Ma,RS232 或 RS485

（9）仪器基本参数贮存：仪器基本参数均贮存于内部控制器中
（10）校准功能：自动零点校准，范围校正,单点校正以及自动清洗

（6） 蓝绿藻分析仪

型号 MS5+蓝绿藻传感器
Hydrolab 5 系列多参数水质分析仪是一款新型多参数、宽量程的水质监测仪器，可用于地表水、地下水、水源
水、污水口、饮用水、海洋等不同水体的水质在线及便携监测。监测参数包括溶解氧、pH、ORP（氧化还原电位）、
电导率（盐度、总溶解固体、电阻）、温度、深度、浊度、叶绿素 a、蓝绿藻、若丹明 WT、铵/氨离子、硝酸根离子、
氯离子、环境光、总溶解气体共十五种参数。
从 1967 年开始，Hydrolab 每隔 7、8 年就推出新一代产品，目前已经是第五代。5 系列 Hydrolab 产品共有三种
型号：DS5、DS5X 和 MS5。其中 DS5 和 DS5X 可以同时测量多达 10 种参数，而 MS5 小巧轻便，可以同时测量 7
种参数，DS5X 更带有自清洗刷，可以适应泥沙或其他杂质较多的污水环境。

（1）MS5 主机技术参数

外径：

长度：

4.4 cm（MS5）

76.9 cm（MS5）

重量（典型配置）： 1.3 kg （MS5）

最大深度： 225 米

操作温度： -5-50°C

电源：

外电源、蓄电池、干电池（可选）

通讯接口： 标配 RS232 接口，SDI-12、RS485 接口可选

通讯协议： Modbus RTU、SDI12

内存：

120,000 条测量值

（2）蓝绿藻传感器技术参数

量程： 低灵敏度：100 - 2,000,000 cells/L；

中灵敏度：100 - 200,000 cells/L；

高灵敏度：100 - 20,000 cells/L；

精度： ±3 %；

分辨率： 20 cells/L；

方法： 荧光法。

四、 水质重金属在线监测方案

(一) 水质重金属在线分析仪种类：

1. 在线总砷分析仪
2. 在线总铅分析仪
3. 在线总铬分析仪
4. 在线总镉分析仪
5. 在线总铜分析仪
6. 在线总锌分析仪
7. 在线总氰分析仪
8. 在线总镍分析仪
9. 在线总银分析仪
10. 在线总铁分析仪
11. 在线总锰分析仪
12. 在线铜离子分析仪
13. 在线镍离子分析仪
14. 在线氰化物分析仪
15. 在线六价铬分析仪

(二) 水质重金属在线分析仪性能介绍

（1） 在线总砷分析仪

在线总砷分析仪是一种微电脑控制的全自动在线总砷分析仪，可适用于多种水质如河水、地表水
和工业废水。
稳定、可靠
为适应工业和环境在线的要求，确定了其在电子学水力学等方面的高稳定性，电气部分和水力管路
部分完全隔离，简单稳定的 LFA 保证了仪表可长时间稳定运行。
便于安装
分析仪成