一．項目背景

水質常規五參數（溫度、濁度、PH值、電導率、溶解氧）是水環境質量評價的基本指標，可反映水體質量的變化情況。但目前水資源分布廣泛，許多地區很難進行測量，并且大部分水質監測方法是現場采樣，在實驗室進行檢驗和分析，由于這種人工采樣方式存在浪費大量人力，收集的信息量有限，處理數據慢，設備老舊等問題很難滿足環境監測的發展要求。

因此一套能夠實時監測水質五參數的產品具有十分重要的意義，華誼環保微型水質五參數在線監測站可實現水質五參數信息的實時采集和遠程傳輸，輔助監管中心對測量水域的水質變化情況及時評判和響應，對水環境質量評價及水污染控制具有重要意義。

二．方案建設

1. 建設依據

《中華人民共和國環境保護法》

《中華人民共和國水污染防治法》

《中華人民共和國土地管理法》

《地表水環境質量標準》GB3838-2002

《地下水環境監測技術規范（HJ/T164-2004）》

《水和廢水監測分析方法》（2002年第四版）

《水污染排放總量監測技術規范》

《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T91-2002）

《PH水質自動分析儀技術要求》（HJ/T96-2003）

《電導率水質自動分析儀技術要求》（HJ/T97-2003）

《濁度水質自動分析儀技術要求》（HJ/T98-2003）

《水質河流采樣技術指導》（HJ/T52-1999）

《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》（GBJ-93-96）

2. 建設目標

微型水質五參數在線監測站采用岸基方式，以小型無線水質監測終端為核心元素，布置在河流、水庫、湖泊、飲用水源的岸邊，采用移動通訊為傳輸媒介，以大屏幕顯示器和*服務器為數據處理和監控中心，組成一個綜合性的水環境自動監測網絡系統，達到實時在線監測水質五參數的目的。

3. 監測站組成

主要包括：可將水質的物理量轉化為模擬電信號的傳感器模塊，包括的傳感器類型主要有：溫度、濁度、PH值、電導率、溶解氧。

可將模擬信號轉換為數字信號的數據采集模塊以及液晶屏顯示模塊、數據通信模塊，和具有數據存儲、顯示、歷史數據查詢功能的上位機模塊。

4. 建設原則

（1）可靠性原則：系統能夠穩定運行，客戶能夠對工程進行實時監測。

（2）可維護性原則：系統在設計和開發的過程中要足夠的重視系統的可維護性，提前衡量系統的可修改程度或者是根據一些功能需求進行修改的難易程度。

（3）可操作原則：在可靠行實時性基礎上，技術人員在控制臺對工程進行設置操作。

（4）可擴展性原則：軟硬件設計將留有升級接口和升級空間，為以后平臺向更加廣闊的空間提供保障。

5. 系統功能

① 自動監測：水質在線實時監測設備能夠連續、及時、準確的對水質溫度、濁度、PH值、電導率、溶解氧指標進行自動監測。

② 數據采集：水質在線實時監測設備信息處理系統具有水質監測信息采集功能，并把水質監測數據以統一的格式自動存入嵌入式控制器中。

③ 數值顯示：水質在線實時監測設備可實時顯示儀器運行狀態和水質監測數據（溫度、濁度、PH值、電導率、溶解氧）；

④ 數據傳輸：水質在線實時監測設備可通過4G或無線傳輸方式，與后端監控中心建立連接，并把水質監測數據發送至后端監控中心服務器的數據庫進行存儲；

⑤ 設備運行狀態管理：水質在線實時監測設備智能化程度高，具有自動清洗、故障自動復位、系統自動檢測等功能，便于水質在線實時監測設備維護及故障處理。

6. 方案架構

本設計采用感知控制層、傳輸通信層、應用服務層三層架構設計。

（1）感知層主要為地表水水質監測子站建設，包括固定站點、水站儀器儀表集成及系統集成。該層可實現水質監測數據、報警數據、儀器設備狀態數據以及環境動力指標數據的采集，同時還可傳輸視頻監控信息，實現監測站與中心端的聯網接入，以及監測站的反向控制。

（2）傳輸通信層主要建設內容為無線通訊鏈路或者有線光纖通訊鏈路。

（3）應用服務層對監測點數據進行接收、處理、匯總、統計、分析，該層具備動態實時監測、歷史數據查詢、報警數據查詢、登錄日志及操作日志查詢、時段統計、曲線分析、用戶管理、測點管理、歷史數據導入等多項功能。

三．云平臺

1. 建設目標

為集成傳感器的設備提供數據管理、存儲、數據顯示功能，使得設備數據合理有效的標識管理。不同的用戶可以創建不同的產品項目，不同的產品項目下可以接入多個設備，同時能提供良好的設備通信接口，能夠編輯圖形化顯示數據。

2. 云平臺架構

感知層采集到的數據經過應用層的處理之后，實時顯示到監控平臺的界面上。用戶可以根據這些實時數據及平臺發出的報警信息及時發現被監測區域內的變化情況，并且通過客戶端遠程控制調節設備。

數據庫用來存儲參數數據、工作人員的個人信息以及傳感器的信息等。軟件部分的設計主要包括采集節點的軟件設計、數據處理、數據庫設計和控制算法研究四部分。具體流程如下圖所示：

3. 主要功能

（1）用戶管理功能：云平臺給不同注冊用戶提供其用戶下設備數據管理服務，以個人用戶為基本單元，對應保存用戶的注冊信息、加密信息、個人基本信息等，用戶需要通過對應的個人注冊賬號、密碼等信息來進行個人登錄。

（2）設備管理功能：針對不同的設備分配不同的設備ID，設備型號信息、位置信息、工作狀態信息等都會存儲在云服務器中。云平臺將傳感器采集的水質數據接收，用戶可以通過數據模板對數據進行查看、編輯等操作。

（3）數據查詢功能：用戶通過自己注冊的賬號登錄云平臺，然后進入自己創建的產品下查看設備生成的數據信息點，訪問數據歷史記錄；還可以對云平臺當中的數據進行圖表化顯示，判斷數據信息趨勢，并打印下載相關數據。

（4）設置管理功能：為用戶提供了設置賬戶下的用戶信息，修改密碼、用戶姓名等基本功能。

5.系統部分頁面展示

登錄界面

實時數據

客戶傳輸監控

超標預警

監控大屏

四．相關硬件產品

1. 產品概述

水質五參數自動監測站是一款高度集成的自動監測系統，以水質五參數在線監測儀為核心，配套了完善的太陽能供電系統、測量單元、水路單元、清洗單元，實現全天候無人值守的自動監測。具一體化設計、占地面積小、安裝簡單、基本免維護等特點。

2. 產品優勢

●自動吸水：通過程序控制自動吸水，具取水自我判斷功能。

●自動排淤：通過程序控制及水箱傾斜設計，實現自動排淤功能。

●自動溢流：通過固件結構，與自動排淤實現上下同時換水，保證測量時效性。

●液位偵測：通過液位計實時監控，保證傳輸數據的合理性。

●自動清洗：通過程序控制定期自動清洗，保證傳感器測量界面清潔。

●自動存儲：根據需求自定義設定存儲周期，實時保存記錄。

●電量監控：遠程監控電池電壓，可程序設定電壓數值。

●供電系統：太陽能板、電池組、控制器、逆變器、太陽能支架/箱體一體化設計。

●前置漂浮：通過過濾取水，防止底閥漏氣，保證取水正常。

3. 技術參數

顯示7寸彩色觸摸屏，界面美觀，操作簡單，可同時顯示多個測量參數存儲具備數據存儲功能，可設定存儲周期，支持歷史數據查看，導出功能供電太陽能光伏板，電池組，太陽能控制器，逆變器水路單元可通過程序設定排水、取水，清洗時間，大吸程8米；同時具備進水判斷、液位判斷功能腳輪4個平板萬向輪，承重140kg設備輸出1路RS485（ModbusRTU標準協議）輸出，可定時開發其他協議；2路獨立繼電器，程序設定時間控制輸出；5路隔離室4-20mA程序設定輸出（選配）材質水箱材質為進口透明PVC，水管材質為進口UPVC選配箱體：鐵外烤漆/不銹鋼烤漆參數選擇PH、電導率、溶解氧、濁度、溫度、COD、氨氮、ORP、葉綠素、藍綠藻、氟化物、氯化物、透明度、硝酸鹽等