全国水产养殖浮标水质监测站系统资深应用方案分析

2022.7.20

全省水产养殖浮标水质监测站系统解决优质应用方案分析

根据国家发布的《生态环境监测规划纲要(2020-2035年)》，2020-2035年，生态环境监测将在全面深化环境质量和污染源监测的基础上，逐步向生态状况监测和环境风险预警拓展，构建生态环境状况综合评估体系。

在地表水环境监测方面，根据水污染治理、水生态修复、水资源保护“三水共治”需求，统筹流域与区域、水域与陆域、生物与生境，逐步实现水质监测向水生态监测转变。“十四五”期间，国控断面数量从2050个整合增加至4000个左右。。

水质监测是环境监测工作中的主要工作之一，是准确、及时、全面地反映水质现状及发展趋势的必要环节，这项工作可为水环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据，并对整个水环境保护、水污染控制以及维护水环境健康方面起着至关重要的作用。

近年来随着社会对环境保护与水资源保护工作的愈发重视，水质监测作为水污染控制工作中的基础性工作，其意义和作用也变得越来越重要。

水质监测是指对水中的化学物质、悬浮物、底泥和水生态系统进行统一的定时或不定时的检测，监视和测定水体中污染物的种类、浓度及变化趋势，评价水质状况等工作。

正是因为水质监测工作涉及到大量的监测项目，同时工作中还面临着需要长时间监测、多地点监测和统一定时监测等现实性问题，因此具备便于移动、监测项目较多且支持定制等优势的浮漂式水质监测站，便在诸多水质监测设备中脱颖而出了。

湖南圣凯安环保赵经理133...9...7...5...32...9...97）水质监测欢迎来访赵

水产养殖水质监测系统能够实时、系统、智能、分布式水质监测及调节系统是一种保产、保质、稳定的系统，融生物、物理、化学净化、电子信息技术为一体，充分发挥各水质净化单元作用，能满足不同养殖对象对水质的要求，应用价值及市场前景。
水产养殖水质监测系统由无线传感器网络技术设计，拥有多项技术。传统的监测系统采用铺设线缆的方式进行数据采集，工程量大、成本高，同时由于传感器大多通过微电压进行数据采集，过长的线缆铺设会导致数据的误差较大。水产养殖水质监测系统采用包含的4G网关和2公里ZIGBEE节点组成多点多跳的星状网络，特有的电源管理系统结合超低功耗的芯片设计，使整套系统仅需要太阳能供电，并能够在连阴雨天气保证数月长期稳定的运行，系统还特别具有的自动清洗装置和先进光学溶解氧传感器。

一．项目背景
目前，我国常用的水质监测方式有三种，一是现场人工取样，实验室分析，但其监测系统庞大，检测时间较长；二是建立自动水质监测站，不过监测站的位置固定，难以实时发现和跟踪污染；三是以常规船舶监测为载体的用的移动的水质监测车、船等，不仅成本高，而且存在二次污染。因此设计一套低成本的便携式移动在线水质监测设备是一个急待解决完善的问题。
湖南圣凯安在分析国内外移动在线水质监测系统应用现状和先进技术的基础上，设计了小型漂浮式（浮标）水质在线监测系统。该系统可用于水质污染事件的应急监测和跟踪，以及湖泊水质的日常巡检，具有体积小、成本低、检测速度快、远程数据传输稳定等优点。（湖南圣凯安环保科技赵经理133...9...7..5..32...997）水质监测来访赵

二．方案建设
1. 设计原理

2. 建设目标
用户可通过手机或电脑终端实时监控水质情况，及时获取异常情况的提醒及警报，帮助现场工作人员快速有效地采取应对措施。

该系统通过水质信息智能感知、信息智能处理和控制以及可靠的信息传输系统等成熟的物联网技术使水质监测行业以及其他水息息相关的行业更加科学、先进、稳定、可靠。
此外，其运行成本的经济性、使用操作的方便性可以促进水产养殖行业有效扩大养殖规模，增加产品产量，降低养殖成本，减少养殖风险，减轻劳动强度，实现绿色环保、增产增收、节能减排的现代化水产养殖模式。
3. 系统优势
◆ 检测速度快：水质传感器响应时间短，能够在短时间内实现对水质的检测。
◆ 支持多路传感器输入：单个采样模块可接入6路具有标准输出信号的水质传感器，而监测终端也支持接入多个采样模块，方便用户根据实际情况接入相应的传感器。
◆ 水质采样标准：在采样垂线的深度上严格按照《水质采样方案技术规定》（HJ495-2009）的要求进行水样采集。
◆ 安全可靠：浮标监测站无需专人驾驶，即可自动采样，避免了人体接触可能的毒害性污染。高性能太阳能电池和蓄电池，欠压、过压、过流保护
◆ 易携带：相比较于移动船、移动车等，浮标的重量较轻，体积较小，单人即可把持运输。
4. 系统架构
浮标式水质监测系统是采用太阳能供电，运用现代传感器、自动控制、自动测量、无线传输等高新技术及相关分析软件和通讯网络构成的一套综合性的水质在线监测系统。主要分为水质数据采集层、数据传输层、云平台监控层三个部分组成。

数据采集层：该模块由前端采集系统（水质传感器）和采集控制系统（浮标）两部分构成，主要采集河流的PH、ORP、浊度、总磷、总氮等参数。
数据传输层：数据采样模块除了将检测的水质输出之外，还需要将检测的水质数据传输到云平台层。

云平台监控层：该部分由计算机、移动设备和控制软件组成，移动设备具有IP地址，可接入网络，实现与监测终端的GPRS通信。控制软件则用来显示通过GPRS收到的监测数据，并对这些数据进行统一管理。

三．相关产品
1. 水质传感器

湖南圣凯安智能型传感器能够全天候、连续、自动监测水质环境中PH、ORP、COD、氨氮、浊度等的实时变化情况，迅速、准确的采集监测数据，实时区域水质的在线自动监测，为相关行业的水质改善措施及管理方法的调整提供详实准确的数据资料及决策参考。
这款传感器具有精度高，寿命长，漂移小等优点，同时配套有数据分析软件（51云联），具有监测、上报、储存数据等功能，用户可通过电脑端、手机APP或微信小程序实时查看现场情况及监测数据。

2. 浮标水质监测站

浮标水质监测站由浮标体、维护平台、传感器组、通讯设备、供电系统、锚系等组成。具体监测项目包括水温、pH 值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、硝酸盐氮、叶绿素、蓝绿藻等，
浮标主体为不锈钢浮体，表层喷涂高耐磨防锈防污保护层，外侧搭载维护平台，在便于用户维护的同时，也降低了浮标的重心，增强了它抗恶劣环境的能力。

手机端展示：

物联网水质在线监测系统解决方案

一、背景概述
“水是生命之源、生产之要、生态之基。"水质监测是水资源管理与保护的重要基础，也是保护水环境的重要手段。在新的发展阶段，我们面对洪水、水资源紧缺、水污染等问题，水质监测工作方式也应该与时俱进。
我国目前的水质污染监测系统的现场监控设备虽然发展较为成熟，但远程监控的实现技术仍较为落后。大多数企业及部门依然采用的是斥巨资找所谓的行业大拿定制开发一整套完整的系统，这样不仅成本高昂，且开发周期长，后期运维难度大。
基于此，深圳市圣凯安技术有限公司推出了一套针对水源污染等无组织污染源的在线监控系统，它通过现场检测和实时在线监测，配合信息化系统和应用终端，帮助环保系统集成商或有关部门及时、准确地掌握水质信息，为预警预报重大流域性水质污染事故，监管污染物排放，以及监督总量控制制度落实等提供帮助。

二、系统架构
湖南圣凯安水质在线监测系统是以信息采集为基础，环境大数据为支撑、水资源水环境评估预警方法为核心的物理网在线监测与评价预警系统。
它可以实现地表水体基础信息的收集和管理、水资源和水质的实时在线评价、水质监测数据实时统计和分析预测、水体污染的及时预警报警，为地表水环境的管理和决策提供技术支持，我们的水质在线监测系统的架构主要分为三层：水质数据采集层、水质数据通信网络层、水质在线云平台层。如下图所示：

1：水质数据采集层
系统主要通过温度传感器、PH值传感器、浊度传感器、含氧量传感器等模块以及浮标水质监测系统来采集温度、PH值、浊度、含氧量等信息。
2：水质数据通信网络层
通信网络层由互联网、wifi、宽带、电信网、网络管理系统和云计算平台等组成，负责传递和处理采集层获取的信息。
湖南圣凯安DTU无线远程终端设备支持串口RS485接口、USB接口等，设备可以直接与客户的上述接口设备直接相连，把客户的PLC设备、工控设备的数据透明传输到数据中心，实现对客户端末设备的数据采集、数据传输、设备控制等功能。
利用GPRS进行远程传输，费用低，稳定性好。可以直接接入各种水质监控设备，实现对pH、DO、水温、水量等数据实时监测。
3：环境在线监控应用层
云平台层为是应用层的基础平台，是水质在线监测系统与用户的接口。云传物联水质在线监测系统可根据监控点的数量及监控点的传感器，灵活配置或定制实时画面、历史数据画面、报表、统计分析、实时报警、维护提醒，同时可将报警或超标信息推送到相关人手机短信或手机微信中。