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1、水水 质质 自自 动动 监监 测测 站站设设计计方方案案编制单位编制单位：*有限公司有限公司2016/03/21*公司简介公司简介仪表生产厂家简介仪表生产厂家简介德国科泽(KUNTZE)公司由 Dr.Arthur Kuntze 建立于 1945 年，是世界上最早生产水质监测仪器的制造商之一、德国著名的水质分析设备供应商，具有六十多年的开发及制造经验，产品可广泛应用于多种领域的水质监测和气体报警，尤其是河流湖泊水体监测、废水处理厂和工业生产过程水质监测和控制。德国科泽公司生产的全自动在线水质分析仪 K100 W、K301 系列，是先进的、自动化程度高的在线水质分析仪，具有真正意义上的自带双向通讯
2、协议的双向控制功能（德国科泽公司的仪表可直接读取仪表内部的运行状态并可远程对仪表的工作状态进行反向控制），是目前水质自动监测市场上真正拥有此项技术的极少的几个品牌产品之一。这使它在系统运行和操控方面都有着更高的可靠性和稳定性。同时，自带双向通讯协议的双向控制功能也是目前优于许多其它品牌分析仪器的高端型技术。德国科泽在线水质自动分析仪在国内有着近10 年的广泛应用，在国内各省地区 500 个以上水质自动监测站应用中，运行稳定，其先进的性能，优秀的品质均获得了用户的广泛好评。荷兰 microLAN 公司：micro Luminescence Analysis Netherlands（荷兰微生物荧光
3、分析监测系统，总部设立在荷兰瓦尔维克市，是毒性分析仪最专业生产厂商，全球最早研制生产在线水质毒性测定仪。其产品广泛应用于饮用水安全、水质污染监测、食品应料安全等领域。荷兰 microLAN 公司研制生产的iTOXcontrol 在线水质毒性测定仪是目前世界上唯一可自动检测分析水中综合毒性的先进工具。目目 录录第一章 概述.11.1 水质自动在线监测站简介.11.2 水质自动在线监测站的组成及建设步骤.11.3 水质自动在线监测站需要满足的功能.21.4 水质自动在线监测站系统原理流程.3第二章水质自动监测站建设方案.42.1 水质监测站建设原则与依据.42.1.1 建设原则.42.1.2 建设
4、依据.42.2 站房的设计与建设.52.2.1 站房选址.52.2.2 站房主体外观设计.62.2.3 站房内部仪器间设计.62.2.4 给水排水设计.72.2.5 系统供电设计.72.2.6 电话、宽带设施.82.2.7 防雷保护及接地措施.82.2.8 防火防盗设施.92.3 水质在线监测仪器设备的选型及安装方式.102.3.1 项目主要监测参数及分析方法.102.3.2 在线监测仪器选型的基本依据.102.3.3 水质五参数分析仪.112.3.4 氨氮在线分析仪.122.3.5 高锰酸盐指数分析仪.132.3.6 总磷总氮在线分析仪.152.3.7 在线生物毒性分析仪.162.3.8 超
5、声波流量计.182.4 分析仪器的安装.192.4.1 五参数分析仪的安装.192.4.2 其他分析仪器的安装.192.5 水质在线监测系统集成建设.202.5.1 水质在线监测系统概述.202.5.2 系统的组成和主要功能.202.5.3 系统集成建设的原则.212.5.4 水样采集单元设计.212.5.5 水样预处理单元设计.252.5.6 配水单元设计.282.5.7 监测系统自清洗单元设计.292.5.8 废液处理单元设计.302.6 控制与通讯系统的建设.322.6.1 控制单元概述.332.6.2 控制单元设计.342.6.3 数据采集与传输单元设计.362.6.4 现场端仪器监控
6、软件.392.6.5 软件界面展示.402.7 集成辅助系统设计.442.7.1 防雷系统.442.7.2 交流稳压电源.442.7.3 UPS 电源.452.7.4 自来水及纯水单元.452.7.5 臭氧除藻系统.452.7.6 压缩空气系统（无油型）.462.7.7 自动清洗单元.462.7.8 站房视频监控系统.46第三章 项目建设预算.47水质自动监测站设计方案水质自动监测站设计方案水质自动监测站设计方案第一章第一章 概述概述1.11.1 水质自动在线监测站简介水质自动在线监测站简介水质在线监测系统的功能可描述为：水质在线监测仪器安装于规范的监测现场，水质在线监测仪器将测试数据、仪器运
7、行状态通过数据采集传输模块接入选定的网络系统，以 TCP/IP 的形式与信息中心服务器进行交互。授权管理者通过网页实时监视现场仪器运行的情况，对现场仪器采集的监测数据进行质量控制和分析，并将合格数据通过网络报送相关管理部门和企业，将在线自动监测仪器的异常运行情况通报监测设备维护单位。监测设备维护单位负责对现场仪器进行巡检和维护，按照仪器故障通知，及时分析查找故障原因，派出维修车辆和人员进行现场维护，同时反馈质量信息。管理部门依据报送的监测数据对监测现场的情况进行相应的管理和控制。监测站点可根据管理部门反馈的监测数据、控制信息，调整相应的计划，进一步加强对被测断面的管理，达到水质水量同步监测应急
8、监测的效果。1.21.2 水质自动在线监测站的组成及建设步骤水质自动在线监测站的组成及建设步骤水质自动在线监测站是一个把多项指标的分析仪器组合在一起，从采样、分析到记录、整理数据（包括远传数据）、中心遥控组成的系统，结合相应的控制及分析软件，实现水质在线自动监测，满足运行可靠稳定，维护量少和可无人值守的要求。水源地自动监测站的组成包括：站房建设（包括站房内的供电系统、给排水系统和保温降温系统）分析仪器（针对各类水质指标及污染物的在线监测仪器）控制技术运营维护1水质自动监测站设计方案水源地自动监测站的建设是一个综合性工程，建设过程及步骤包括以下 5个阶段：前期现场勘查站房建设分析仪器选型总系统集
9、成后期运营维护1.31.3 水质自动在线监测站需要满足的功能水质自动在线监测站需要满足的功能水质自动在线监测站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路所组成的一个综合性的在线自动检测系统。图图 1-1.1-1.水质在线监测系统简单流程图水质在线监测系统简单流程图我公司在线监测系统完全可以满足环保局要求的仪器设备配置合理、分析方法科学、数据准确可靠、系统长期稳定运行、后期维护及时方便等要求。作为一套高度集成的系统，水质自动在线监测站需要满足如下功能：(1)系统具有实用性、先进性、专业性、开放性、集成性和经济性；
10、(2)监测参数分析方法符合国家、行业现行的有关技术标准和规范；(3)仪器具有故障自动报警功能和异常值自动报警功能；(4)系统具有定期自动清洗和自动校正功能；(5)废液排放安全处理，避免二次污染；2水质自动监测站设计方案(6)具有双向数据传输功能以及建立数据库、显示趋势曲线、生成报告并打印的功能；(7)具备停电保护及来电自动回复功能；(8)站房设计、设备布置、管线布局合理美观，具有防雷避雷等安全性能。1.41.4 水质自动在线监测站系统原理流程水质自动在线监测站系统原理流程原水经采集后进入沉砂分离器中，分别供水给五参数仪及其它分析仪。其中，五参数仪可直接供水；其他分析仪需分别采用 KL60 或
11、KL90 专用过滤器对原水进行预处理后方可进入分析仪器。所分析数据实时存储于现场工控机的数据库中，同时该数据也将通过远程传输手段传输到中心站的计算机中。上述过程均在 PLC 控制系统控制下进行。详见下图：图图 1-21-2 水质水文在线监测系统原理流程框图水质水文在线监测系统原理流程框图3水质自动监测站设计方案第二章第二章水质自动监测站建设方案水质自动监测站建设方案2.12.1 水质监测站建设原则与依据水质监测站建设原则与依据2.1.12.1.1 建设原则建设原则(1)水质在线监测站中所有建设环节均符合国家规范，按照国家相关标准实施；(2)所有仪器均符合国际先进、运行稳定、数据可靠的要求；(3
12、)完全实现无人值守全自动监测，能够提供有效监测数据的同时保证后期运行维护管理方便；(4)监测系统可以和环保局数据处理中心进行很好的对接，并具有更新和扩展的能力。(5)站房建设和系统集成建设应具有前瞻性，能够充分考虑后期仪器的增加、系统的更新和扩展。2.1.22.1.2 建设依据建设依据(1)地表水和污水监测技术规范（HJ/T91-2002）；(2)地表水自动监测技术规范（征求意见稿）；(3)水质河流采样技术指导（HJ/T52-1999）；(4)地下水质量标准（GB/T1484893）；(5)地表水环境质量标准（GB3838-2002）；(6)集中式饮用水水源环境保护指南（试行）（2012 年）
13、；(7)关于落实科学发展观加强环境保护的决定（国发200539 号）；(8)污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准（HJ/T212-2005）；(9)环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）（HJ/T 352-2007）；(10)科学实验室建筑设计规范（JGJ 91-93）；(11)民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）；(12)建筑设计防火规范（GB 50016-2006）；4水质自动监测站设计方案(13)建筑抗震设计规范（GB 50007-2010）；(14)建筑给排水设计规范（GB50015-2003）；(15)防洪标准（GB50201-94）；(16)雷电防护（IE
14、C 62305）；(17)建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）；2.22.2 站房的设计与建设站房的设计与建设水质在线监测站房的设计与建设是监测系统能否正常运行的关键因素，因此站房的选址、站房防雷设计、站房内部的设计、给排水设计、配套电力设施、防火防盗设施的设计，除了参照国家各项标准、规范等，还需考虑现场各方面的条件。以下是站房设计与建设首先需要考虑和参考的内容，具体相关设计施工资料和图纸等需要勘察完现场情况具体完成。现场勘察了解现场状况水电接入条件采水配水系统条件依据监测点选择建造监测房地点讨论方案的可行性编制现场施工方案提交方案方案确认确认现场施工方案编制施工计划施工
15、施工图纸施工方案图图 2-1.2-1.水质监测站建设流程图水质监测站建设流程图2.2.12.2.1 站房选址站房选址水源地水质在线监测站房的选址，应考虑如下几个因素：(1)监测站站房应建在 50 年一遇的洪水水位之上；(2)站房应尽量建在平地之上，避开山体滑坡等；(3)站房所在地交通方便，保证供水（自来水）、供电的方便可行；5水质自动监测站设计方案(4)在监测断面上游 1000m 内应不得有排放源，取水点与站点的距离应尽量控制在 200m 以内；按照项目建设目标，站房的选址应满足交通、通讯、电力、给水设施便利，以保证本项目建设及运营的需要。2.2.22.2.2 站房主体外观设计站房主体外观设计
16、(1)监测站房的设计要保证在线监测仪器摆放有序、互补干扰，并且要考虑到仪器室的预留面积，以满足监测站之后的升级和扩展；站房还需设计办公室（会议室）、卫生间、储物间及值班室等必要设施。(2)监测站设计使用年限 50 年，耐火等级为二级，安全等级为二级，屋面防水等级为二级，抗震等级为框架三级；(3)站房采用单层钢筋混凝土框架结构，主体结构砼等级 C30，垫层砼等级 C15，混凝土抗渗等级 S6；(4)站房外门窗框采用塑钢材料，内门为成品木质门；(5)站房的主体外观布局应美观合理，与环境具有整体协调统一性，可以设置绿化设施及活动场地。(6)根据监测站需要监测的参数，预先设计站房总占地面积 150m2
17、左右，设置在线监测仪器室和简易实验室、值班室、工作室、会议室、卫生间和储物间。2.2.32.2.3 站房内部仪器间设计站房内部仪器间设计(1)仪器间使用面积要满足设备的安装及保证操作人员方便操作和维护仪器设备；(2)站房内各在线监测仪器安装位置合理，在不影响各仪器单独的维护与维修的前提下，做到功能分区明确、流程清晰；(3)站房具有暖通设备。仪器间内设置冷暖空调，室内温度保持在1828，湿度 60%以内，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6水质自动监测站设计方案和除湿功能；站房侧壁增加换气扇，以防止夏季因停电或空调故障影响仪器的
18、正常运作；(4)仪器固定架附近设置排水沟和地漏；(5)站房内设置实验工作台（50cm*250cm），台下有工作柜。工作台旁边设置洗手池。2.2.42.2.4 给水排水设计给水排水设计(1)根据现场了解，监测站所在地区具有自来水，因此监测站用水来自自来水供给；(2)站房设置雨水排水系统，采用 PVC 管作为雨水管道；(3)生活用水不能直接排入河流，如果有市政生活污水管网则排入其中，若没有，生活污水应收集起来集中处理；(4)监测仪器产生的药剂废水，应集中回收，进行处理。2.2.52.2.5 系统供电设计系统供电设计(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 50
19、HZ，容量 15KW；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)电源引入线采用经过国家检定的合格产品，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（GB503032002）；(3)设置站房总配电箱，箱中配备：漏电断路器 2 个，分别控制站房总电源开关和自动监测系统；空气开关三个，一个控制照明及插座，一个控制空调，还有一个备用。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；(4)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
20、用稳压电源为仪器系统用电（220V），另外一相为水泵供电（220V）。同7水质自动监测站设计方案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。(5)为防止较大的电压波动对自动分析仪器造成寿命影响，监测系统需设置稳压电源和 UPS 不间断电源；(6)室内照明采用节能型灯泡，并设置应急照明设施，应及时能迅速点亮光源，采用现场控制开关操作；室外设置路灯照明，采用值班室控制模式；2.2.62.2.6 电话电话、宽带设施宽带设施(1)监测站房如需要电话系统，电话通信电缆由电信交接箱接入站房内；(2)仪器间宽带线路容量2M 光纤或通过无线 3G 通讯方式。为了不影响现场
21、视频传输，高清摄像头需接入大于 8M 光纤。2.2.72.2.7 防雷保护及接地措施防雷保护及接地措施系统配置全面的防感应雷措施，防雷器和通讯线路防雷器采用优质防雷模块，有效防止雷击对系统造成的损坏。内部防雷装置由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等组成，主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应，包括通讯系统、供电系统、视频系统、仪器设备等。水质自动站系统防雷主要考虑以下几个方面：(1)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，可采用设置独立避雷针的方式。(2)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，对站房电源系统的防护，
22、重点是总配电系统。可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。(3)通信线路雷电入侵防护对于电话线等通讯系统：应采用电话线防雷保护器。(4)接地系统8水质自动监测站设计方案站房接地系统在站房建设时同步考虑，应在站房内设有接地的地线端子排。水质自动监测站系统共设三种地线：电气接地、仪表接地、独立避雷针接地。独立避雷针接地接地电阻应不大于 10 欧姆；电气接地接地电阻应小于 4欧姆；仪表接地接地电阻应小于 1 欧姆；各种接地在不共用、不连接时，其彼此之间的间距应不小于 20 米；各种接地共用同一接地装置时，该接地装置接地电阻不应大于 1 欧姆；一般独立避雷针采用单独接地装置，其接地电阻
23、小于 10欧姆；电气接地和仪表接地可共用同一接地装置，其接地电阻应不大于 1 欧姆；应在站房仪器间内适当位置设置电气接地排和仪表接地排；应在适当位置设置接地电阻检测箱。均压等电位连接站房建设时，可将站房基础、构造柱和站房顶部圈梁中的钢筋焊接在一起，构成屏蔽网，并与接地装置相连，构成均压等电位体；应在仪器间适当位置设置等电位接地排。电源系统的避雷及过压保护分为三级：a.电源第一级过压保护器装在电源总配电箱空开后端。要求最大防雷击能力为 100KA，响应时间为 25ns。b.电源第二级过压保护器装配电箱分相空气开关后端。要求最大防雷击能力为 40KA，响应时间为 25ns。c.电源第三级保护器是对
24、电子设备的精细过压保护。单只防雷强度 8/20s，放电流 5KA，响应时间少于 25ns。2.2.82.2.8 防火防盗设施防火防盗设施(1)火灾探测部分：采用传统的烟感和温感报警方式；(2)气体灭火部分：采用无管网的七氟丙烷，灭火浓度按一般计算机电气火灾设计，灭火剂浓度为 8%，灭火时间7 秒；(3)自动灭火控制盘在室外装配，安装防雨、防尘和保温的保护箱(4)防盗设施：安装双层防盗门窗和红外探测器9水质自动监测站设计方案2.32.3 水质在线监测仪器设备的选型及安装方式水质在线监测仪器设备的选型及安装方式2.3.12.3.1 项目主要监测参数及分析方法项目主要监测参数及分析方法本次设计的水文
25、水质的监测指标主要有：水温、pH 值、电导率、溶解氧、浊度、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、生物毒性、流量共 11 项。所选用自动监测仪器的分析方法如下表：表表 2-1.2-1.自动监测仪器的分析方法自动监测仪器的分析方法序号序号1234567891011项目项目水温pH 值电导率溶解氧浊度氨氮总磷总氮高锰酸盐指数生物毒性流量分析方法分析方法温度传感器法玻璃电极法电导池法荧光法光散射法水杨酸分光光度法酸性过硫酸盐紫外消解钼蓝分光光度法碱性过硫酸盐消解紫外分光光度法高锰酸盐氧化法，ORP 终点判定符合 ISO11348-3 标准的费舍尔弧菌法超声波水位法2.3.22.3.2 在线监测仪器选型的基
26、本依据在线监测仪器选型的基本依据我公司根据多年水质监测站设计建设经验，水质自动在线监测项目所选用的监测仪器的测量原理应符合中国国家标准分析方法、中国环保行业分析方法或等同的或相近的其他国家的标准分析方法。在线监测仪器的品牌应为国内外先进、应用广泛的品牌设备，符合当地水质实际特点，能够做到质量可靠、数据准确、长期稳定运行、抗干扰能力强、便于维护等方面。在线监测站的仪器配置，需满足以下基本功能：(1)具有仪器基本参数储存、断电保护及自动恢复和自动清洗功能；(2)具有时间设置功能，可根据需要任意设定监测频次；10水质自动监测站设计方案(3)具有仪器故障报警、监测数据异常报警及试剂液位报警等功能；(4
27、)具有仪器定期自动校准功能；(5)具有密封防护箱体及防潮功能；(6)具有双向数据信号传输及远程控制功能；(7)输出信号采用 420mA 和 RS485/RS2332 或 MODBUS 标准接口，并提供标准协议；(8)仪器能满足一年以上的数据存储量；2.3.32.3.3 水质五参数分析仪水质五参数分析仪水质五参数用于衡量水体的感官指标和一般物理指标，是评价水质指标的必要数据，在地表水、水源水和自来水的在线监测中属于必测的指标。我公司提供德国科泽品牌的 K100W 水质五参数分析仪。聚碳酸酯墙面安装外壳弹性接头，安装便捷2 行字母数字式 LCD 显示，清晰明了5 个按键，操作简单密码保护，防止误操
28、作手动或自动温度补偿温度显示（-30.0140.0）2 个设置点，内置比例控制仪表采用最先进的数字通讯技术，一台仪器上可同时连接 pH/温度、DO、电导率、浊度四支电极，同时测量显示 pH、温度、DO、电导率、浊度等五个参数。系统由控制器、溶解氧传感器（带温度）、pH 传感器、电导率传感器、浊度传感器等部分组成。具体技术参数如下：(1)pH(1)pH 传感器传感器分析方法：玻璃电极法测量范围：0.0014.00pH精度：0.01pH(2)(2)温度温度11水质自动监测站设计方案测量原理：Pt100 温度传感器法测量范围：060精度：0.1(3)(3)电导率传感器电导率传感器测量原理：电导池法测
29、量范围：02000S/cm精度：1%（量程）(4)(4)浊度测量传感器浊度测量传感器原理：近红外光散射光法测量范围：0 4000 NTU，量程可自动切换精度：1NTU(5)(5)溶解氧传感器溶解氧传感器测量原理：荧光法测量范围：0-20mg/l精度：0.5FS%2.3.42.3.4 氨氮在线分析仪氨氮在线分析仪氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氨，氨氮是水体中的营养元素，可导致水富营养化现象的产生，是水体中主要的耗氧污染物。氨氮主要源于有机氮污染，可最终生成一种强致癌物质，长期饮用对人体极为不利。因此，对于水体中氨氮的监测非常有必要性。我公司选用德国科泽品牌 K301
30、 NH4 A(MPS)型氨氮在线分析仪。仪表测量性能和使用功能更为先进和智能，对运行系统进行了中文汉化，并使用了最新的大型仪表自动控制技术，提升了仪表耐恶劣环境的稳定可靠性和测量的精确度。12水质自动监测站设计方案基于 Linux 的嵌入式系统个性化服务：程序定制和预设，可根据不同的应用场合进行调整扩展功能：可外接电极测量 pH，ORP，电导率，浊度等参数全自动分析，标定和清洗，周期任意设定，故障自动报警通讯，可通过 LAN，W-LAN，GPRS，GSM 和 UMTS 实现远程通讯超高精度分光光度计单元全触摸屏操作，图形化界面仪表的主要技术参数如下：(1)原理：水杨酸分光光度法(2)量程：00
31、.5/4/40/100 mg/L NH4-N(其他量程可选)(3)最低检出限：0.005mg/L(4)分辨率：0.0001 mg/L(5)测量时间：15 分钟(6)输出信号：0/420mA(7)通讯方式：TCP/IP，CAN-Bus，RS485(8)显示：触摸屏显示(9)试剂：试剂配方公开，用户可自行配置，保证与原装试剂具有同样的测量精度2.3.52.3.5 高锰酸盐指数分析仪高锰酸盐指数分析仪高锰酸盐指数是反映水体中有机物及无机可氧化物质污染的常用指标，适用于饮用水、水源水和地表水的测定，是评价一种水体水质状况重要的综合性指标。我公司选用德国科泽品牌 K301 CODmn 型分析仪。13水质
32、自动监测站设计方案在线监测分析ORP 判断反应终点，不受水体浊度色度干扰自动清洗和标定自动性能检查维护简便标准模块化结构远程清洗功能远程时间设置功能，可根据需要任意设定监测频率仪器状态远程显示功能远程设置仪器参数远程标定并记录标定的状态仪器的主要技术参数如下：(1)原理：高锰酸盐氧化法，ORP 终点判定(2)量程：020mg/l O2（其他量程可选）(3)精度：+/-5%FS(4)再现性：+/-3%FS(5)分辨率：0.1mg/l(6)最低检出限：0.5 mg/l(7)输出：0/420mA，电流绝缘(8)显示：数字式 LCD 显示(9)通讯接口：RS485(10)控制：2 个设置点及 1 个警
33、报(3 个继电器)(11)尺寸：1,500800500mm(高宽厚)(12)功率：285W(13)电源：230V AC，+10%-15%，40-60HZ(14)温度：540（工作）2065（储存）(15)湿度：最大 90%（无凝结）(16)重量：约 89kg（不含化学试剂）14水质自动监测站设计方案2.3.62.3.6 总磷总氮在线分析仪总磷总氮在线分析仪氮磷是植物生长的必要元素，水体中氮磷的增加，会导致微生物和藻类等水生生物大量繁殖，造成水体富营养化，使水中的溶解氧含量降低，水体变得恶臭，鱼类死亡。因此，总磷、总氮指标是反应水体水质情况的重要指标，需要进行长期在线监测。我公司选用德国科泽品牌
34、的 K301 TNP A(MPS)型总磷总氮在线分析仪。在饮用水源地、地表水、市政污水及工业废水中应用广泛。基于 Linux 的嵌入式系统程序定制和预设，可根据不同的应用场合进行调整总磷总氮一体化测量全自动分析、标定和清洗，周期任意设定，故障自动报警超大容量存储，可存储 5 年以上数据，自动生成报表超高精度分光光度计单元全触屏操作，图形化界面仪器的主要技术参数如下：总磷性能参数总磷性能参数：(1)原理：酸性过硫酸盐紫外消解钼蓝分光光度法(2)量程：基本量程 02mg/L，扩展量程 0-5/10/100 mg/L TP(其他量程可选)(3)准确度：+/-3%FS 或 0.01mg/L，取较大值(
35、4)重复性：2%FS(5)最低检出限：0.005mg/L(6)分辨率：0.001 mg/L总氮性能参数总氮性能参数：(1)原理：碱性过硫酸盐消解紫外分光光度法15水质自动监测站设计方案(2)量程：基本量程 01mg/L，扩展量程 0-2/5/10/100 mg/L TN(其他量程可选)(3)准确度：+/-3%FS 或 0.03mg/L，取较大值(4)重复性：2%FS(5)最低检出限：0.03 mg/L(6)分辨率：0.001 mg/L仪表参数仪表参数：(1)输出信号：0/420mA(2)通讯方式：TCP/IP，CAN-Bus，RS485(3)显示：触摸屏显示(4)试剂：试剂配方公开，用户可自行
36、配置，保证与原装试剂具有同样的测量精度2.3.72.3.7 在线生物毒性分析仪在线生物毒性分析仪毒性在线测定仪用于在线测量水体综合毒性，对水源突发污染事故起到早期预警作用，保障饮水安全。我公司选用荷兰 microLAN 的 iTOXcontrol 型号的在线生物毒性分析仪，该款仪表是一款全自动的在线综合毒性监测仪，采用国际上通用的发光菌（费希尔弧菌 Vibrio fischeri)作为检测生物，符合 ISO11348 标准；其可检测化学毒性物超过 5000 种，具有毒性物质监测超报警功能。iTOXcontrol 型号的在线生物毒性分析仪在国内有 50 台，国际上至少 10台以上的应用案例,国内
37、客户包括国家环保局，黄河和长江委员会等国家直属单位。16水质自动监测站设计方案iTOXcontrol 是一款全自动的在线综合毒性监测仪，采用国际上通用的发光菌（费希尔弧菌 Vibriofischeri)作为检测生物，符合 ISO11348 标准；其可检测化学毒性物超过 5000 种。毒性仪使用事先培养好的新鲜发光菌悬浮液进行测定，菌种由仪器自身进行培养并且培养完成后在40下保存可使仪器持续运转两个星期。仪器的主要技术参数如下：(1)测量方法：发光细菌法，采用费舍尔弧菌 Vibrio fischeri，符合ISO11348-3 方法,提供中英文版方法文件(2)检测范围：可检测 5000 种及以上
38、毒性化学物质(3)标样自动校准：采用双路对照检测技术，在检测样本的同时，可检测参考水样进行毒性对比(4)仪器自动验证：系统能定期自动用标样做实验，验证仪器工作是否正常(5)细菌培养时间：30 分钟，可调(6)可选配藻类传感器，在线分类测量蓝绿藻，并能同时测量浊度和溶解性有机物，自动补偿蓝绿藻测量数据(7)可选配 SPE（固相萃取技术）装置，对水样进行浓缩后检测，浓缩倍数可达 1000 倍(8)可选配 UV-VIS 全光谱分析仪，组成功能强大的水源水质早期预警系统(9)认证标准：提供国际权威机构，如美国 EPA 或欧盟 CE，检测认证或技术报告(10)应用业绩：在国内至少 5 年以上的同类产品成
39、功应用案例，需提供具体的用户名录(含安装时间和联系方式)、不少于 3 份的验收报告和国内总计不少于 20 台的业绩合同复印件以备查证。17水质自动监测站设计方案2.3.82.3.8 超声波流量计超声波流量计本项目水质监测点在宽度为 1.5 米、深度为 2 米的矩形明渠道内，因此水体流量监测选用非接触式的超声波明渠流量计来完成水体流量的在 24 小时线监测。我公司选用德国原装进口品牌 Endress+Hauser（恩德豪斯）的一体式超声波流量计，广泛应用于水质监测站明渠中连续、非接触式的流量测量。仪表通过引导式菜单进行现场操作，带 4 行多语言纯文本显示，调试快速简便；可选分离型显示与操作单元（
40、与变送器的最大安装间距为 20m）；内置温度传感器，自动校正因温度改变导致的声速变化。同时，非接触式测量方法最大限度地降低了服务需求。具体技术参数如下：1)液位最大量程：5 米2)测量值分辨率：1mm3)响应时间：2 秒4)流量最大测量误差：传感器最大量程的0.2%5)显示：中文液晶显示6)模拟输出：420mA7)供电：标配 24VDC 100mA；可以选配 220V AC15%，50Hz8)通信方式：可选 RS485、RS232 通信，MODBUS 协议18水质自动监测站设计方案2.42.4 分析仪器的安装分析仪器的安装仪表分析单元包括五参数仪、其它大型分析仪（也称大表）。分析仪表对采集的样
41、水进行分析，测量出的数值将显示水质的实际状况，因此，仪表分析单元是水质监测系统的核心，是监测过程的重要环节。2.4.12.4.1 五参数分析仪的安装五参数分析仪的安装五参数表头固定于五参数仪表支架面板上，电极多采用分体承插式安装，摒弃了以往常采用的一体式和管路式安装方式，其优点是：清洗维护方便彻底，不易损伤电极头。安装位置位于沉砂分离器内，可不经过滤直接进行分析测量。2.4.22.4.2 其他分析仪器的安装其他分析仪器的安装其它分析仪（也称大表）采用一体机柜式安装。一体机柜式是将分析仪固定在一体机柜内，整个系统都处在封闭机柜中。优点是系统封闭，整齐一致，结构美观。图图 2-2.2-2.分析仪器
42、安装示意图与实际效果图分析仪器安装示意图与实际效果图19水质自动监测站设计方案2.52.5 水质在线监测系统集成建设水质在线监测系统集成建设2.5.12.5.1 水质在线监测系统概述水质在线监测系统概述在线水质自动监测系统是一个以在线分析仪表为核心，运用自动控制技术、计算机技术以及相关的专用分析软件所组成的监测体系，具有投资经济、功能强大、稳定可靠、操作简单、维护量少的特点。该水质自动监测系统因为有了运行控制、自动维护、系统诊断等功能，使得过去采用各单台仪表独立测量的时候经常发生仪表损坏，维护不及时等问题迎刃而解，也从根本上降低了人工维修的工作量，实现了低维护甚至免维护。另外，水质自动监测在取
43、样系统、分析测量、数据处理等主要环节实现了全自动控制，确保测量结果满足要求。在线水质自动监测系统主要由主系统,辅助系统两大部分组成。水质水文在线自动监测系统（站）以输配水管网为基础；以水质分析仪器为核心；以数据采集传输和远程监控为最终目的；以站房及辅助设施做为保证。其组成为以下四部分：（一）输配水管网（二）水质分析仪器及仪表（三）数据采集、传输和远程监控（四）站房及辅助设施。2.5.22.5.2 系统的组成和主要功能系统的组成和主要功能仪器监测系统由水样采集单元、水样预处理单元、仪器配水单元、监测仪器单元和监测系统自清洗单元组成，各单元之间分工明确、串联完成整个水质监测工作。按照国家相关标准，
44、水质自动监测系统应具备以下主要功能：连续反应被测河流断面的水质情况，准确及时捕捉污染事故排放并发出预警信号；可进行 24 小时连续在线监测，监测结果实时存储在现场控制系统中；分析仪器方法成熟、性能稳定、经济合理、维护工作量小；仪器故障自动报警功能和异常值自动报警功能；监测频率分为本地设置和远程设置；双向指令数据传输功能；20水质自动监测站设计方案 水质连续采样和管道自动清洗过滤功能；具有有线电话报警功能和停电保护及来电自动恢复功能；系统工艺流程简单，组成精简，投资合理；管线布置通畅合理，管材选择确保系统能长期有效运行；自动化程度高，能够做到自动采样、自动预处理反清洗、自动分析和自动清洗以及数据
45、记录和输出；控制系统通过 PLC 来实现控制，当工控机停电或者损坏不运转时，整个系统仍然可以正常运行；系统具有良好的兼容性和扩展性，充分考虑将来仪表的扩充需要和系统软件的升级维护；软件支持 MODBUS 工业控制总线协议；软件系统的接口能够和国家环境监测总站的同类监测系统软件平滑升级、并网、兼容。2.5.32.5.3 系统集成建设的原则系统集成建设的原则 在线自动监测仪器选择进口、在国内具有良好使用效果运行稳定的仪器；选择技术成熟、先进系统，保证总体运行稳定，可靠；按照以有的国家标准的业务规范和标准，进行系统设计；系统可扩展性高，在线自动监测仪器接入软件和硬件工作能力方面利于升级、扩展；选择利
46、于集成的计算机技术，保证后期与其它环保管理信息系统集成和数据共享；系统易于操作和使用，方便各种类型用户的迅速掌握；整体投资性能价格比高。2.5.42.5.4 水样采集单元设计水样采集单元设计水样采集系统由采水泵、采水管路、采样装置和供电电缆四部分组成，是整个自动监测系统工作能否正常、监测数据是否正确的关键。21水质自动监测站设计方案国家地表水和污水检测技术规范 HJ/T 91-2002标准中规定，采水单元应采到被测断面具有代表性的水样，并保证水样在传输的管路中不发生物理、化学性质的变化，在其建设过程中应主要考虑以下几个方面：（1）根据当地具体的水质、水文条件，选择合适的采水方式（栈桥式、浮筒式
47、、直埋式），采水系统的建设与站房建设同步进行。水质监测站的采水方式有以下几种（具体采水方案应根据现场实际工况进行详细设计）：潜水泵潜水泵+浮筒浮筒适用条件：水位变化大，水深在 6 米以上，且岸边结构不牢固的点位。南方无冰冻现象的地区。装配方式：用锚将浮筒固定于水中的合适位置。警示灯可直接安装在浮筒上。特殊说明：维修维护需使用船只。费用一般，施工周期较短。潜水泵潜水泵+栈桥栈桥+浮筒浮筒（或提升装置或提升装置）适用条件：水位变化较小，水深一般在 3 米以内，且岸边结构牢固的点位。南方无冰冻现象的地区。装配方式：在岸边修建栈桥，浮筒通过栈桥前桩或其他方式（如：锚链等）固定，警示灯可安装在栈桥的合适
48、位置上。特殊说明：维修维护方便。费用高，施工周期长。潜水泵潜水泵+固定桩固定桩+浮筒浮筒适用条件：水位变化小，水深在 23 米之间，且有打桩施工条件的点位。南方无冰冻现象的地区。22水质自动监测站设计方案装配方式：在水中的合适位置打 1 至 3 根固定桩，浮筒用铁链固定在桩上，且固定桩的顶部应高于最高水位。警示灯可安装在桩的顶部。特殊说明：浮筒漂浮于固定桩的附近，固定桩可以起到保护浮筒的作用。维护维修需要船只，费用较高，施工周期较长。自吸泵自吸泵+固定桩固定桩+浮动采水装置浮动采水装置适用条件：水位变化较小，水深在 3 米以内，且具备打桩条件。南方无冰冻现象的地区。装配方式：河中打 1 根直径
49、约 5-10cm 的固定钢桩，将取样浮筒套装在桩上，采水管道通过配重沉入河底。特殊说明：维修维护需要船只。费用一般，施工周期一般。自吸泵自吸泵+栈桥栈桥+浮动采水装置浮动采水装置适用条件：水位变化较小，水深一般在 3 米以内，且岸边结构牢固的点位。南方无冰冻现象的地区。装配方式：在岸边修建栈桥，浮筒通过栈桥前桩或其他方式（如：锚链等）固定，警示灯可安装在栈桥的合适位置上。特殊说明：维修维护方便。费用较高，施工周期长。（2）采用合适的采水水泵，为保证温度、溶解氧等参数的稳定，通过采水泵和管径的选择配合，保证采样管中水样流速控制在 0.81.2m/s 并保持稳流状态。站房内预处理第一级入口处的水压
50、应大于 1.5kg/cm2；23水质自动监测站设计方案（3）为确保自动站连续稳定完成采水任务，采用双泵双管路采水方式，为了避免系统频繁启动对水泵造成的损坏，设计采用一备一用的方式。另外，系统支持人为控制水泵切换功能；图图 2-3.2-3.双泵双管路安装实际效果图双泵双管路安装实际效果图（4）由于河流水位时刻变化，为保证能取到水样，一般情况下，水样吸入口距水面 0.51.0 米的水深处，并与河底保持一定的距离，保证水样具有代表性；（5）采水管路具有较强的机械性能，抗压、耐磨、防裂、防腐蚀等，还要具有良好的化学稳定性，避免对水样产生污染。（6）采水管路室外部分采用护管保护后直埋或地沟铺设方式，埋没