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产品详细
GDW饮用水在线监测系统
发表时间:2013-7-22  文字 〖 〗  阅读次数:1952   [关闭窗口]

1.项目背景

本技术方案主体系统为饮用水管网在线监测系统,该系统将利用美国Hach水质分析仪器,对实时水质的变化进行有效的分析和传输,从而实现对饮用水水质的常规监测。

饮用水管网水质在线监测系统的监测参数包括pH、浊度、余氯(或二氧化氯)等指标。本系统采用高度集成化设计,选用探头式的在线监测仪表,统一各个探头的进水和出水,把整个在线监测系统集成到一个箱体中,大大的节省空间,并且减少了大量的试剂消耗和维护。传输方面,各个探头统一把数据上传到数据采集器,利用GPRS无线网络将数据传送至中心站,实现数据的远程发布,用户只需将饮用水管网水质监测站接入网络即可实现对水质的远程监控和管理。

2.设计原则、总体构架、设计依据

    饮用水管网水质在线监测站系统方案设计依据“可靠、实用、先进、开放”的原则,以系统优良为目标,采用可靠、先进和实用的技术,使系统的整体可靠性强,技术先进,性能优良,性价比高。

    采用可靠性设计,从硬件和软件上提高系统的整体可靠性,保证系统能长期稳定运行。

    采用先进、成熟的技术,加强系统安全建设,实现“实用性、先进性、开放性、标准性、安全性”统一,为系统集成运行、技术升级提供保证。保证系统的开放性和兼容性,为系统技术更新、功能升级留有余地。

    采用现代自动化成熟技术的新成果,使其具有较好的先进性和较长的生命周期,保证在一定的时间内系统不落后,保护先期的投资.通过完善通讯设计,为今后信息共享提供数据接口。

    本系统采用模块化设计、开放式体系结构。系统结构紧凑,适应性强,运行稳定可靠,操作界面友好,易于维护,扩展性强。

系统设计以国家各类相关技术规范为依据,符合相关部门的业务要求。

2.1系统的设计原则

    (1)先进性、成熟性

     采用国际先进的监测,分析及控制技术,保证系统建成后达到国内先进水平,并能够通过升级保持系统的先进性;同时保证采用的各项技术是稳定的,成熟的。

Ø 采用先进的计算机技术,工业控制技术,LCD显示技术,通信技术;

Ø 软件采用先进的B/S结构体系,终端用户WEB浏览器方式操作,数据采集传输,报表分析图形化、动态化,报表报文可自动生成,应用工具组态化,开放的动态工具方便用户自行维护,具有很好的异构兼容性和可扩展性;

Ø 采用高可靠性的PLC控制执行机构,技术成熟,确保运行控制稳定;

Ø 先进的基于总线结构的数据采集,数据通讯传输体系;

Ø 采用先进的遥测技术,满足饮用水管网水质在线监测的要求;

Ø 选择国际著名品牌的水质在线分析仪表设备,其设备的先进性,分析方法的准确性,是本系统先进性特点的重要组成部分;

Ø 取水采样的设计方案,满足水质监测站的取水需求,并符合本系统饮用水管网水质自动监测站的取水情况;

Ø 先进的一体化控制柜,整合了系统的控制、采集、传输、处理、显示,提供了良好的人机界面功能;

Ø 信息的采集按人机化界面设计,具有双向通信及控制功能,并可远程设置所有的仪表及辅助系统,且具有人工智能化自动判断功能,自动化程度高,系统可实现真正意义上的无人值守;

    (2)可靠性

    饮用水管网水质自动监测站系统需满足现场操作,简单扼要,易于运行维护及错误判断等要求,因此本方案将系统的可靠性设计始终放在优先考虑的位置。

    系统的工作体制采用现场数据采集、存储,监测分析仪表及辅助设备连续或间断式工作可调。采集控制单元采用高可靠控制系统等,不附加无用功能,控制设备简单,从而大大提高使用寿命和运行的可靠性。

    信号采集采用完全隔离的DI/DO、AD及R8232/485混网组网及信道纠错编码技术;采取完善的防雷电措施,采用直流供电,以消除电源线引入的雷电干扰破坏;同时安装避雷器。防止雷电引入测站设备;

    选用高可靠,高质量、成熟的辅助设备;

    在通信电路的设计中,考虑到大气条件的变化,通信设备的老化和技术指标的漂移恶化,以及可能发生的背景干扰,预留足够的干扰保护度和衰落佘量,并保证一定的电路余量;

    先进的硬件设计技术,采用低功耗,大规模集成电路,总线结构,工业级微处理器,密封结构等;

    设备安装做好避雷防雷,防止雷电导致设备故障,监测仪器严格按照枝术要求安装,确保其测量精度;重视人员培训,加强运行管理,确保系统运行稳定;

    系统所选的所有分析仪表和主要监测设备均出自世界著名公司的产品,并在国内饮用水管网监测系统中广泛应用。具有良好的系统可操作性和可扩展性,且具有远程智能化设置及控制;

    辅助系统所需的仪器仪表设备均选用国际、国内成熟的产品;

软件采用先进的服务器/浏览器体系结构。具有合理的网络结构及异构功能,具有较好的扩展能力和升级能力,为用户提供了长期的投资保护。

(3)安全性

    系统设计从多方面保证系统的安全性。包括系统对故障的良好恢复能力,系统数据的安全以及操作的安全。系统具有防止被非法入侵,修改的机制以及完善的人员权限管理机制,对外部接入设置防火墙进行安全检查和过滤,内部员工对主机的访问设置验证和有限授权并进行审核,防止未经授权的人员误用或进行违纪活动。

    (4)兼容性和可扩展性

    系统中心站软件平台可以兼容已有或未来新增的饮用水管网水质自动监测站,并充分保证异种系统的互操作性。为满足未来软硬件的灵活部署和容量要求,充分考虑了系统规模扩展的需求和升级能力。

    系统的扩展性反映在三个方面。一是系统规模的扩展性,适应用户业务量的扩展;二是饮用水管网水质自动监测站具备水质等多参数的可扩展性,系统保留一定的控制输出和数据采集点的余量,充分考虑饮用水管网水质自动监测站扩展需求。三是系统功能的扩展性,适应用户对系统需求的变化。

    (5)易于管理和维护

    系统易于使用,以减少管理费用;同时,系统维护尽量简单,尽量避免复杂系统和多系统组合的维护开销,减轻维护人员的负担,有效减少运行费用。

    (6)标准化、规范化

系统的通讯协议,数据格式和数据库结构是通用的、标准化的。同时表现在用户操作上有统一规范化的操作方法和标准,软件界面方便、直观、一致,容错性好,方便操作人员和系统维护人员的日常工作,降低日常维护工作量。

2.2系统总体架构

本系统由饮用水管网水质自动监测站、各市分中心、省中心组成,实现饮用水管网水质自动在线监测,将监测数据通过GPRS无线网络传送到省中心。省中心对数据进行处理和管理,同时可实现对饮用水管网水质在线自动监测站的远程监控操作。

2.3系统的设计原则

本方案设计依据以下技术标准:

《水和废水监测分析方法》(第四版)

《环境水质监测质量保证手册》

《pH水质自动分析仪技术要求》(HJ/T96-2003)

《浊度水质自动分析仪技术要求》(HJ/T98-2003)

3系统功能

饮用水管网水质自动监测站是一套以在线自动监测仪器为核心,运用现代自动监测技术、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讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。

系统具备以下功能:

1) 系统能进行24小时连续在线进行饮用水管网水质监测,每日监测次数和自报次数可以本地设置也可以远程设置,监测结果即时报出。监测采用定时自报和召测工作方式;

2) 系统能将监测的水质数据、测站状态信息通过GPRS网络自动传送到监控中心,发送间隔时间可以本地设置也可以远程设置;

3) 饮用水管网水质在线监测系统具备自动运行、停电保护、来电自动恢复功能,具有维护检查状态测试功能,便于例行维修和应急故障处理;

4) 系统能实时显示仪器运行状态、监测数据及分析结果;

5) 系统能对采集到的水质数据进行处理和存储,可存储1年以上的数据;

6) 系统具有现地、远程软件下载、参数配置功能;

7) 系统具有设备故障、异常、试剂异常、监测数据超限等等本地、远程自动报警功能;

8) 通讯管理:水质自动监测站与数据测报分中心通讯保持时刻连接,当自动监测站、分中心发生停电或其它原因从而造成通讯中断,故障排除后具备通讯自动连接的功能;

4.水质监测设备

测量参数:pH、浊度、余氯

水质监测仪器设备对应相关规范及标准如下方法

序号

项目

方法

参照标准

1

pH

玻璃电极法

GB69201986

2

浊度

光散射法

GB132001991

3

余氯

DPD

GB5750-85

4

二氧化氯(余氯)

电极法

/

(1) SC200通用适配器

技术参数:

*显示:图形数据点阵LCD,带LED背景灯照明,半透明反射式;在任意光线下可读;

显示屏分辨率:160×240像素;

显示屏尺寸:48 x 68 mm1.89 x2.67");

安全等级:两个密码保护;

*探头输入:单通道或双通道;

*输出:两路模拟的0/4-20mA输出信号,带独立的PID控制功能以。

工作环境:-20~60℃095%相对湿度、无冷凝; 

存储环境:-20~70℃095%相对湿度、无冷凝;

继电器:四个SPDT (C)触头,1200W5 A250 Vac

电气接口:1/2" NPT

*数据存储:有2个数据记录仪,每个为128Kb。记录数据以XML的格式被下载到SD4G)卡上

外壳防护等级:NEMA4X/IP66

*电源:100 ~ 240VAC±10%50/60Hz24 Vdc -15% + 20%

通讯协议:MODBUS RS232/ RS485Profibus DPV1 (选配)

电子认证:EMC: CE 认证,电磁和辐射排放符合EN 50081-2,抗干扰符合EN 61000-6-2

安装方式:壁挂/面板/夹管式安装;

外壳材质:聚碳酸酯,铝质(镀粉末),不锈钢;

控制器尺寸:144 x 144 x 181 mm

控制器重量:1.70 kg (3.75 lb)

(2) 浊度分析仪

技术参数

*测量原理:90°散射光,内置气泡去除系统;

*量程:0.001~100NTU

*精度:0~40 NTU:读数的±2%±0.015 NTU40~100 NTU:读数的±5%

分辨率:0~9.9999 NTU0.0001 NTU10.000~99.999 NTU0.001 NTU

重复性:优于读数的±1.0% ±0.002 NTU

响应时间:15秒;

信号平均时间:6306090秒可选;

样品流量:200~750mL/min

操作温度:0~50(单探头)0~40(双探头)

试样进口管件:1/4英寸NPT(美国标准锥管螺纹)×1/4英寸承压管件;排水口:1/2英寸NPT(美国标准锥管螺纹)与软管的连接管件;

传感器电缆:2米,电缆可延长;

检出限:0.0032 NTU(根据ISO 15839) 

功率:12.5W

(3) pH分析仪

 

基于大湖国际(GLI)的差分电极测量的专利利术。使用两个玻璃电极来得到测定值相对于第三个金属电极的差分值。第一个玻璃电极浸泡在充满了pH 值为的缓冲溶液的小室中构成标准电极组件,内部小室与一个盐桥小室之间通过一个陶瓷塞形成电化学连接;而第二个玻璃电极则放在待测液体中;同时利用放大器来放大每个电极的输出,降低整个系统的阻抗。pH 值与两个电极电位之前的运算关系:

pH=K[(E1-E3)-(E2-E3)]=K[E1-E2]

主要技术参数:

形式:差分式电极,双阶参比电极设计,并具有接地电极去除接地回路影响,使测量稳定,结果可靠;

浸润材料: LCP(液晶聚合物)作为传感器体材料,盐桥采用PVDF接头、玻璃测量电极、钛基准电极,采用氟橡胶密封。

测量范围:0—14PH

敏感性:小于0.005 pH

稳定性:每24 小时0.03 pH,不累积

防护等级:IP68

操作温度范围:-5~+95

最大流速:每秒3m

最大传输距离:914 m

传感器电缆(随附):根导线(加根独立的屏蔽线)电缆,带XLPE(交联聚

乙烯)护套,额定150℃,4.5m长,可延长

安装方式:浸没式安装。

(4) 余氯分析仪(补充)

余氯分析仪可同时测量余氯、pH值、温度。哈希CL17 余(总)氯分析仪适用于饮用水、废水以及工业循环冷却水等加氯消毒过程中的余(总)氯测量;饮用水管网余(总)氯浓度的监测。

*测量原理:DPD比色法,可准确测量余氯或总氯含量;

*利用内置曲线校正;

测量范围:0~5mg/L的余氯或总氯;

准确度:读数的±5%或0.035mg/L Cl2;

*精度:读数的±5%或0.005mg/L Cl2;

*检测限:0.035mg/L;

测量时间:2.5分钟;

样品流量:200~500 mL/min;

样品压力范围:0.01~0.5Mpa;

进样尺寸:1/4-inch OD 聚乙烯管(快接头);出样尺寸:1/2-inch ID 软管;

显示:LCD液晶屏;

输出:4~20mA,继电器;

通讯协议:可选AquaTrend网络接口(Lonworks);

操作环境:5~40,0~90%相对湿度;

电源:100~230VAC,50/60Hz;

认证:CE,UL1262 ETL,CSA22.2,No.142;

防护等级:IP62,室内安装;

仪器安装方式:壁挂/面板/夹管式安装。

5.设计方案

测量参数:pH、浊度、余氯

现场环境:有交流电、有站房

A.供电系统

将市电转换降压至12V供数据采集器、GPRS终端设备;市电直接供电给SC200等水质在线分析仪,满足水质在线监测设备能耗需求。

B.系统配置图

   C.水路设计

水路结构设计如下图所示:

D.设备布置设计

饮用水管网水质在线监测站,占地面积为0.4平方米,高度为1.5米左右,通讯箱体采用坚固的玻璃钢外壳和保险柜防盗式设计,箱体里面包括了水质监测仪、通讯模块、给排水管路、流通池、电路控制模块等。

设备布置仪器设备放置在1个标准机柜(1450*760*545)中,机柜采用SMC材质,具有:

A. 外部结构:

B.内部结构:

主要放置水质仪器、采集器、GPRS终端等。

 


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