水環境河道監測解決方案

1.背景

河流湖泊是水資源、水環境、水生態的重要載體，其資源功能、生態功能和經濟功能，對于經濟社會的發展至關重要。但隨著社會的發展和人們對生活健康的關注，河流、湖泊的水資源面臨的形勢十分嚴峻，水資源短缺、水污染嚴重、水生態環境惡化等問題日益突出，已成為制約經濟社會可持續發展的主要瓶頸。

國家制定的一系列保護河流、湖泊的法律法規來規范河湖保護各項工作，結合國家在水環境方面的遠景規劃和目標，提出了實現水環境水質監測的三條途徑即：實驗室監測、應急移動監測和自動站監測的綜合解決方案以及與此相關的先進監測技術，從系統層面到基礎應用層面，指明了全方位解決我國水環境目前所面臨的水質監測問題。

常規的實驗室取樣檢測方法其分析速度慢、操作復雜、穩定性較差，無法在第一時間獲取水污染狀況的準確信息，此監測方法遠不能滿足環保動態工作發展的需求。而大型水質在線監測系統，其建設復雜，費用高、周期長、運營維護成本高，且監測點少而位置固定，大面積建設存在較大困難，無法實現水質監測全覆蓋。

因此，具有微型化、低成本、易部署的水質自動監測站顯得尤為迫切，通過網格化、多維度的綜合監測實現水環境質量、重點污染源、生態狀況監測的全覆蓋?？沙浞至私馑w的水質情況與變化狀況，實現水質污染的預報、研究水體擴散、自凈規律，達到掌握水質和污染物通量的目的，為河流、湖泊的監測、管理、規劃、決策、污染防治、生態預警等提供數據依據。

 

2.系統概述

河湖在線監測系統基于現代傳感技術、自動測量技術、物聯網技術，以數字化分析儀表為核心，集數據測量、存儲、通信、數據展示、數據分析為一體，由微型預警站和物聯網監測平臺組成的一個綜合系統。

 

3.系統拓撲

 

感知層：由分布在各河流、湖泊現場監測點的自動監測站構成，集成多種傳感器，實現對水質、水文多參數的全過程連續測量，獲取基礎測量數據。

數據層：自動監測站支持 NB-IOT/2G/3G/4G/Ethernet 等多種通信方式，采用MQTT通信協議，將傳感器測量數據上傳至物聯網水質監測平臺，進行數據存儲、分析。

應用層：物聯網水質監測平臺實現監測數據的集中展示和分析，具有實時數據、歷史數據、統計分析、水質評價、預警報警等功能。

4.系統組成

（1）微型預警站

 

微型預警站采用微型機柜設計，以多參數水質分析儀為核心，運用現代傳感技術、自動控制技術、專用數據分析軟件和物聯網通信技術構成的水質監測岸邊站，包含采配水單元、水質分析單元、數據采集控制單元、自清洗單元、電源管理單元和集成化機柜，具有水樣采集、數據測量、數據存儲、數據顯示、物聯網通信、傳感器標定及故障診斷等功能，主要應用于江河湖庫的污染源監測和預警。

• 微型化箱式設計，碳鋼/不銹鋼材質，0.4平方占地面積，重量輕、體積小便于安裝，基礎設施需求少；
• 支持水溫、PH、濁度、溶氧、電導、COD、氨氮、ORP、透明度、葉綠素、藍綠藻及水文等多種參數，設備上電自動識別、即插即用，一套設備即可滿足現場需求，無試劑污染，運行費用低；
• 工業級觸摸液晶屏，支持實時測量數據顯示、歷史數據、歷史曲線、傳感器校準及報警設置，操作界面人性化，操作簡潔便于統計分析和設置維護；
• 采水口三級過濾，流通池管道式設計，水樣置換快、清潔效果好、維護周期長且現場拆裝便捷；
• 高壓水自清洗設計，運行周期內對傳感器進行自動清洗，實現無人值守；
• 支持多種物聯網通信接口，實現測量數據和設備狀態的遠程監測，配套數據平臺實現預警、報警功能。

（2）物聯網監測平臺

 

物聯網監測平臺采用物聯網、云計算、大數據等信息化技術，基于GIS平臺實時、連續監測多種水質、水文參數，具有“一張圖”監管、數據統計分析、視頻監控、報警/預警、設備反控、權限管理及移動監測等功能，實現對水環境質量的全面監測和污染源排放的預警、溯源，登錄界面見下圖。