水质自动监测设备

设备技术要求

（1）自来水布设

含站内洗手池、水表、PE管等（微型水站可根据需求建设）。

（2）留样单元

需具备“超标留样”기능；对自动采样器的采样要做记录，可实现突发事件自动采样，定时等多种采样方式采样；

主要技术参数要求：

Serial number	项目	Technical 사양
1	单次采样量	10～1000ml
2	瓶数	24瓶
3	单瓶最大容量	1000ml
4	采样间隔	1～9999分钟可设
5	温度控制	4℃±2℃
6	采样精度	±5ml
7	通讯인터페이스	RS232/485
8	工作电压	AC220V±10%，50Hz
9	工作温度	0～49℃
10	工作湿度	less than85%

（3）采水单元

采水方式：根据现场情况选择适当的采水方案并提供详细设计方案，取水口能随水位变化，保证安全可靠，满足丰、平、枯各个不同水期的采水需求。充分考虑水位落差对取水的影响，避免取水口设置在死水区，确保取水深度在水面以下0.5m-1m 左右；

采水单元的功能是在任何情况下确保将采样点的水样引至自动站仪器间内，并满足配水单元和分析仪器的需要；

对于动态漂浮装置的固定，可以采用栈桥、打桩、抛锚等方式，根据现场实际情况综合确定；

取水采用潜水泵或自吸泵，双泵、双管路设计，交替使用。在控制单元中设置自动诊断泵、管路故障及自动切换泵、管路功能，满足实时不间断监测要求；

采水单元应当具备较长平均无故障工作时间，确保水质自动监测站点的数据捕获率达到相关要求；

采水单元需要设计并制作必要的保温、防冻、防压、防淤、防撞、防盗措施，并对采水设备和设施进行必要的固定；

采水单元设置采水单元清洗和防藻功能。但当使用化学清洗时防止对环境造成污染。

管道采用排空设计，使管道内不存水，以防藻类孳生；

能自动判断取水单元故障，并发出报警信号；

采水单元能够在停电时自我保护，再次通电时自动恢复；

采水单元可采用连续或间歇方式工作，并能够根据监测要求现场或远程设置监测频次；

留有比对试验用取水口；

采水单元中的所有部件在底部应加装支撑装置，保证采水泵在水位较低时不接触水体底部，并不受底部泥沙的影响。以此来保证采水单元工作的可靠性和使用寿命；

（4）预处理单元

1）主要要求：

水样进入水质分析仪表前进行预处理，在不影响测定准确度的同时确保不影响测定仪器的正常稳定运行，并保证每次分析样品的代表性；

    预处理设沉砂池，水样在自然沉降30分钟后，再进入水质分析仪表。沉砂池设有自动、手动排沙和清洗装置；

    五参数测量池和沉淀池等预处理装置具有自动清洗功能，对水路有合理的留路设计，配备足够的活动인터페이스，易拆洗；

    预处理单元配置有相关的液位监测装置或压力传感装置，保证在特殊情况下的单元自我保护和及时发出相关警报；

    备自动反清洗功能，预处理单元的自动运行及定时反清洗由控制单元控制，并能够在控制画面中通过指令来切换预处理单元是处于自动运行状态还是反清洗状态；

    预处理单元能在停电恢复并自动启动后按照采集控制器的控制时序自动启动；

    除五参数以外，其他参数采用能满足分析仪表要求的多级预处理，进水的停留时间不超过30min，并具备清沙、排沙功能的装置；

    预处理单元的自动运行和自动清洗由基站控制管理设备控制；

    预处理单元前、后分别设有手动取水口，方便水样比对实验的采水。

    2）预处理设备要求

    五参数测量池：

配置五参数测量池，采用不锈钢材质；

五参数测量池进水管延伸口和排水口位于测量池的底部，溢流口位于测量池顶部靠下位置。水样自下而上地流经该测量池，通过测量池内部顶部的溢流管流出，水样自下而上的流动保证了溶解氧测量对一定的测量流速的要求，从而保证了溶解氧测量值的准确性；五参数探头垂直安装于测量池盖板上，在水样流动时对其测量得出准确的测量值。流通池具有密封性能好，易拆卸和维护，结构紧凑等特点；

    沉砂池：

配置沉砂池，减少水样中泥沙对于测量的影响和防止水样中的泥沙对管路控制阀造成损坏等；

沉砂池进水口位于其底部，水流由下而上走，使其具有良好的水力交换能力。沉砂池设置液位监测设备，在沉砂池侧面安装有高低液位开关，通过液位继电器可实现对水罐内液位的检测，并将液位信息传输给控制单元；

通过判断沉沙池液位，与预先不同含沙量的水质液位设定标准值对比，判断沉沙池是否运行正常。当液位超出正常液位时，发出报警信号，单元通过开、关采水泵来控制沉砂池中的水位情况；

配水管路单元：

管路采用排空设计，即将水样送入仪表和备用水箱后，将管路中水样自动排空等待下一次取水过程，配备手动排空装置；

设计除藻流程。能够有效杀死管道中的藻类，减少管壁积藻现象；

    可根据配套仪表对过滤的不同要求可选用不同规格的金属膜，各连인터페이스尺寸与分析仪器和管道配合；

    预留超标水样自动收集装置인터페이스，配置超标留样设备后能对超标水样进行自动收集。

    可显示取样单元管路的压力或流量，具有独立的水量控制手阀，并能对压力和流量进行调节控制，能记录参数配置及运行状态；

（5）反冲洗单元：

反冲洗单元包括清洗内部管路和清洗采水管路。清洗用水可采用与辅助用水相同的方案，不会对环境造成二次污染。灭藻清洗装置采用先进的灭藻技术，保证管路内部免受藻类影响。采用加压清洁水流冲洗，设计中不使用对环境产生污染的清洗方法。单元的清洗操作，可以通过现场自动或手动控制；

承包人需针对每个不同的监测指标进行分类预处理设计，并对此进行说明。过滤设备的清洗维护周期须大于一个月；

    1）清洗/反清洗：

根据受污染情况，能在现场或远程设定清洗工作方式，既支持手动启动清洗单元工作，也可根据现场水质状况，设定清洗间隔。控制单元定时启动或者根据用户的需要启动清洗操作，分别对室内进样管路、测量池管路、沉淀池管路、室外取水管路、沉砂分离过滤器及过滤装置进行清洗。根据现场水质情况，能事先设定好清洗工作持续时间，能根据固定的时间比例，对各部件进行水洗等；

清洗/反冲洗要求如下：

具备足够的反冲洗能力，保证管道内无泥沙、无藻、管壁无附着物；

配置灭藻清洗装置，保证管路内部免受泥沙和藻类影响；

具备自动加压反冲洗功能：可通过加压清洁水流或化学试剂清洗液对采、配水管路和采样吸头进行自动反冲洗。能采用加压清洁水流对五参数传感器进行冲洗；

清洗/反冲洗的操作，可以通过现场或远程进行自动或手动控制；

保证每个测量周期对整体及五参数传感器进行清洗；

冲洗水保证抽排至不会对监测结果产生影响的区域外，设计中不使用对环境产生污染的清洗方法。

2）除藻：

反冲清洗时引入除藻剂灭藻清洗，反冲清洗单元启动时通过控制电磁阀打开把除藻剂引入管路中，通过控制单元将除藻剂和加压水混合更好的对内外管路进行除藻及清洗。

（6）水质五参数分析仪

1）컨트롤러

显示：背景灯，彩色触摸屏；

具备数据存贮功能，具有中文菜单显示；

信号输出：0/4～20mA输出，MODBUS或PROFIBUS可选；

信号输入：多路接入，可互插拔，仪表自动识；。

2）溶解氧传感器

测试原理：无膜荧光法；

测量范围：0-20.00mg/L；

环境温度：5-45℃；

分辨率：0.01mg/L；

自动温度补偿：0-50℃；

重复性误差：±0.3mg/L；

零点漂移：≤±0.3mg/L；

量程漂移：≤±0.3mg/L；

抗干扰：不受硫化氢、重金属、油和其他水中化学物质的干扰。

3）电导率传感器

测量范围：0～200,000uS/cm或其它适用量程范围；

准确度：≤±1%

分辨率：≤0.01µs/cm；

重复性误差：≤±1%；

零点漂移：≤±1%；

量程漂移：≤±1%；

4）PH/T 센서

PH测量原理：电极法，自动温度补偿；

测量范围：0-14pH；

灵敏度：±0.1pH；

分辨率：0.01pH；

重复性误差：±0.1pH；

漂移（pH=4，7，9）：≤±0.1pH；

温度准确度：±0.5℃；

温度测量原理：温度传感器法；

范围：temperature5～45℃。

5）浊度传感器

测量原理：双光束近红外光/散射光，色度补偿；

测量范围： 0.001～1000NTU；

精度：±3%；

分辨率：≤0.1NTU；

零点漂移：±3.0%；

量程漂移：±3.0%。

（7）高锰酸盐指数分析仪

测量原理：高锰酸钾消解、分光光度法；

测量范围：0-5/10/20mg/L；

准确度：≤±3%；

分辨率：0.1mg/L；

最小检出限：≤0.5mg/L；

零点、量程漂移：≤±5%F.S；

信号输出：具有4～20mA、RS485인터페이스；

（8）氨氮自动分析仪

测量原理：水杨酸分光光度法或气敏电极法；

测量类型：手动或设定间隔自动分析；

测量间隔：可根据实际情况自由编程；

测量时间：35～45分钟；

测量范围：0～2/10/50mg/L量程可定制；

最低检测限：0.02mg/L；

重现性：≤2%；

零点、量程漂移：1%；

（9）总磷、总氮自动分析仪

总磷：钼酸铵分光光度法；

总氮：紫外分光光度法；

LCD 液晶显示；

测量范围：0～50mg/L量程可定制；

环境条件：temperature2～40℃，湿度小于85%(RH)；

（10）叶绿素、蓝绿藻分析仪

叶绿素a范围： 0.03 to400μg/L；

准确度：线性：R²＞0.999；

分辨率：0.01μg/L；

蓝绿藻范围：0～100ug/L；

准确度：线性：R²＞0.999；

分辨率：0.01ug/L；

电导率测量范围：0-200mS/cm；

准确度：0～100mS/cm：读数之±0.5%或0.001ms/cm，以较大者为准；100～200 mS/cm：读数之±1%；

分辨率：0.0001-0.01mS/cm ；

温度测量范围：-5 - 50℃；

准确度：±0.05℃ ；

主机带不少于4个直径相同的通用인터페이스，具有智能识别功能，可自动识别每个인터페이스上的各种传感器，自动检测传感器性能；

智能传感器：可存储校准数据，校准后的传感器可在不同主机间，或者同一台主机的不同인터페이스间转移而不需要再次校准；

传感器扩展性：设备具有扩展其他传感器的能力，如FDOM、浊度等参数。

（11）数据采集控制单元

数据采集控制单元主要由监控软件、逻辑控制器、工控机、控制柜、数据采集等部分组成，具有单元控制、데이터 Acquisition、贮存及传输功能。

工控机内嵌通讯扩展卡及模数采集模块，可以实现各种监测设备的多种信号的连接和数据传输，实现各类信号及数据的采集、处理等过程。此外，工控机内集成现场监控软件，完成水质自动监测站点的控制、데이터 Acquisition、存储、处理工作。数据采集控制设备可以与现场各种设备的输入/输出的模拟、脉冲和开关数字信号连接。所有的控制部件集成在一个控制柜内，并可通过面板上的按键实现手动操作功能。采用标准的RS232/485 标准인터페이스及以太网网络인터페이스，可支持标准4-20mA 信号采集、RS232/485信号采集。与此同时，PLC 也可将单元中各个水泵、阀门、水箱水位、压力及其他传感器等信号和仪器的检测参数送达工控机，以便及时调整单元工作进程。

(1)工控机

1）19 寸及以上触摸屏一体式工控机；

2）CPU 处理器：主频3.50 GHz及以上，双核；

3）内存：4G及以上；

4）硬盘：500GB及以上；

5）I/O 인터페이스标准配置：不少于6个RS232/ RS485 通信口；

(2)可编程控制器

1） CPU ≥800MHz；

2）内存 ≥256MB；

3）硬盘容量 ≥512MB；

5） 通讯인터페이스 RS232/485 COM口，不小于4个，网口，不少于1个；

7）扩展能力：控制器输入输出인터페이스满足需求且余量不少于4 路，以便以后扩展；

8）防雷抗干扰能力：符合抗电磁辐射、电磁感应的相关规定，具备电源隔离和信号隔离措施。

（12）数据通信传输单元

支持RS-232 或RS-485 标准通讯方式、TCP/IP 通信方式。按照国家地表水自动监测平台功能要求实现相应的数据标示、关键参数、工作状态、告警信息上报，并响应平台下发的控制命令。采用4G通道通信。

1）监测项目数据采集

常规五参数(水温、pH、电导率、溶解氧、浊度)、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮、叶绿素a、蓝绿藻。

2）环境指标

temperature（包括室内）、湿度（包括室内）。

3）仪器设备（包括水泵、阀门）的工作状态：供电、启动、Stop、run、测量、校零、校标、标样核查测试、清洗、维护、故障、采样时间、采样频次、自动留样、进出口压力、供电设备状态、通信状态等。

▲4）报警信息

供电电源断电、设备断电、设备停运、试剂缺少、设备异常改动，数据超标、数据越限、标定异常、测量异常等仪器内部异常，室内温湿度等安全信息。

5）关键参数

包括标定间隔、测量间隔、标样核查间隔、测量模式、量程上下限、曲线系数、标液参数、标定信息等。

6）监测项目

根据确定的监测频次，每次作为一次有效值进行采集，可设置频次。

7）具有历史数据存储功能，断电后数据至少保存90 天，并能储存3年以上的原始数据，同时保存相应时期发生的有关校准、断电及其他事件记录。

8）采集自动分析仪器和集成站点各单元的工作状态量，并以运行日志的形式记录保存。

9）自动记录并分类数据采集异常信息，便于用户全面管理数据，不同监测点可以灵活设置不同监测项目。

10）数据采集器有时间调节和控制窗口，以保证数据采集器、PLC 控制设备、仪器时钟行走时间一致，保证各单元步调一致。

11）可记录现场的运行状态，并以运行日志的形式保存，保存1个月以上的日志信息。

12）停电保护和后备：在断电时保存参数和历史数据，在来电时自动恢复。

13）断电后自动保护历史数据和参数设置。

（13）NVR,摄像头设备

含NVR，400w像素摄像头（支持串口输出，含安装支架、电源灯）。

（14）站内空调

空调类型:壁挂式；

匹数:1.5匹以上(3500W)；

冷暖类型:冷暖电辅；

节能环保:变频；

能效等级:三级以上。

（15）UPS不间断电源

UPS 不间断电源具有正弦波、断电保护、自动恢复、过载保护等功能，能够保证所有分析仪器能够完成单次分析周期，控制单元、数据采集和通讯单元等设备不断电。备用时间不低于1小时。

其功能技术要求如下：

额定容量：6kVA；

输入电压：120V－275V；

输出电压：220V士1％V AC；

频率范围：46－64HZ，50/60HZ自适应；

输入功率因素：0.98；

额定功率因素：0.8；

（16）实验室比对

第三方比对实验为常规五参数(水温、pH、电导率、溶解氧、浊度)、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮、叶绿素a、蓝绿藻等所有配置项目以及自动采样器；

测试项目缩写、单位与要求保留的小数点位数见表2.2-2。

第三方比对实验要求提供30对数据，每天3对数据共做10天。

第三方比对的实验室应具有中国计量认证资质CMA（China Metrology Accreditation）。

表2.2-1比对实验规定监测分析方法

Serial number	项目	比对实验方法
1	水温	水温计法（GB13195-91）、现场监测
2	pH	玻璃电极法（GB6920-86）、现场监测
3	DO	碘量法（GB7489-87）、现场固定样品电化学探头法（GB11913-89）现场标定
4	电导率	电导率仪法*、现场监测
5	氨氮	纳氏试剂比色法（GB7479-87）、水杨酸法
6	高锰酸盐指数	高锰酸盐指数的测定（GB11892-89）
7	总氮	钼酸氨分光光度法（GB11893-89）
8	总磷	碱性过硫酸钾消解/紫外分光光度法（GB3838-2002）
9	叶绿素a	丙酮萃取法/分光光度法
10	蓝绿藻	藻类计数

表 2.2-2监测项目缩写、单位与位数

Serial number	项目名称	缩写	单位	decimal places
1	水温	T	℃	1
2	pH	pH	无量纲	2
3	溶解氧	DO	mg/L	2
4	电导率	EC	S/cm	0
5	浊度	TB	NTU	0
6	氨氮	NH 3 -N	mg/L	2
7	高锰酸盐指数	I Mn	mg/L	1
8	总氮	TN	mg/L	2
9	总磷	TP	mg/L	3
10	叶绿素a	Chl-a	g/L	1
11	蓝绿藻	B-algae	Cell/L	0

具体的比对实验步骤如下：

• 水样采集与处理（河道、采水管路的比对，核实偏差）

原则上，比对实验应与自动监测仪器采用相同的水样；采样位置与自动监测仪器的取样位置尽量保持一致。

• 采样频次与样品测定

采集瞬时样，同步记录自动监测仪器读数。比对实验样品取平行样测定。

测定误差的计算见下式：

式中

：——为自动监测仪器测定值

x _l ——为国家标准分析方法测定值（平均值）

• 自动采样器的考核比对

设置每天固定时间采集一次水样，并设置采集体积。记录自动采样器是否定时定量采样。

• 盲样对比

对水质自动监测站设备进行一次标准溶液核查，结果相对误差不大于±10%。

（17）站房单元/组屏设备

16个水质自动监测站分为：站房型8个站、紧凑型5个站、板房型3个站。

站房型是由发包人提供场地，承包人根据场地的可利用的实际环境条件进行合理改造建设，需对站房进行适当的装修改造，包括地面、墙壁、防雷、水电、空调安装处理等，以符合建站要求，所有设备及辅助设备（包括水、电等各类管路）安装完成后必须满足≤15㎡面积的要求；

紧凑型建站面积≤7㎡，由承包人根据场地情况进行建设且要与所在水文站或自记台风格相符，满足美观设计要求；

板房型每站面积约15㎡，承包人根据场地的可利用的实际环境条件进行合理改造建设，包括场地平整、基础及硬化、板房、防雷设施、外水外电接入等费用。

箱体要求:

由外箱体、内部金工件及附件装配组成，方便运维工程师对水质自动监测设备进行运营维护。

具有密闭性能、防水防冲击性能，整体防护等级达到 IP54 以上。

具有耐腐蚀性能:外表面喷塑或喷涂专用防锈漆。

内部进行隔热保温处理，夹层采用防火隔热的岩棉，底部需制作混凝土基础（具体要求以现场实际情况及用户需求）。

预留给、排水口，方便监测水样和自来水供给及站房废水排放。

阻燃:符合现行国家标准《电工电子产品着火危险试验试验方法扩散型和预混合型 火焰试验方法》(GB/T 5169.7)实验 A 要求。

具备防盗功能，满足防雷接地的相关规范要求。