一体化饮用水水质在线监测系统应用方案
一、产品背景
水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣直接影响人类健康。随着经济的发展，人口的增加，不少地区水资源短缺，不时发生城市饮用水水源污染严重，居民生活饮用水安全受到威胁的情况。另一方面，随着科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质与检测频度要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善。
1985 年发布的《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）已不能满足保障人民群众健康的需要。为此，卫生部和对原有标准进行了修订，联合发布新的强制性国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）。
现状：
现在很多的水质检测仪器，都是实验室用的，需要去取水样，然后送到实验室去检测，最后出数据，检测周期长，数据不及时，人工成本大。
国内外同类水质监测仪器往往都比较笨重、庞大，集成度低，一般一种仪器只能监测一项指标，而且不能实现在线自动监测。
监管痛点：
Ø 农村水厂偏远、地理位置分散，集中监管的成本较高同时难度较大；
Ø 目前的水质检测/监测方式；
Ø 目前农村普遍检测方式滞后，监测手段单一，信息滞后，监管部门不能够实时对水厂水质安全进行有效管理。
二、 编制目的
1、通过对方案的编制，了解企业的基本情况，水质现状和在线监测建设情况。
2、分析该企业的主要监测指标。
3、选择合适的监测仪器，达到稳定实时监测的效果。
4、明确污染源在线监测的规范，对排污口等实施规范化改造。
三、 编制依据
本设计方案采用标准：国家或地方政府颁布的有关标准。
序号 | 标准名称 | 产品标准 |
1 | 超声波明渠流量计 | HJ/T15-2007 |
2 | 化学需氧量（CODCr）水质在线自动监测仪 | HJ/T 377-2007 |
3 | 氨氮水质自动分析仪技术要求 | HJ/T 101-2003 |
4 | pH 水质自动分析仪技术要求 | HJ/T 96-2003 |
5 | 总磷水质自动分析仪技术要求 | HJ/T 103-2003 |
6 | 总氮水质自动分析仪技术要求 | HJ/T 102-2003 |
7 | 污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准 | HJ/T212-2005 |
8 | 环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范 | HJ/T352-2007 |
9 | 水污染源在线监测系统安装技术规范 | HJ/T353-2007 |
10 | 水污染源在线监测系统验收技术规范 | HJ/T354-2007 |
11 | 水污染源在线监测数据有效性判别技术规范 | HJ/T356-2007 |
12 | 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范 | HJ/T355-2007 |
四、 总体
4.1 自来水在线监测设备安装位置选择
安装位置应选择在净化设施的上下游，位于净化设备的上游与下游两个部位都要监测，并易于接近，安全，有足够的空间，便于操作；
原水与出水这两个部分的数据做对比，即可知道净化设施是否失效。
4.2 主要监测因子分析
根据标准，浊度、pH，余氯为自来水的基本监测指标，所以都需要进行检测。
原水监测设备：
Ø pH 值：当原水受到化学污染等，pH值将发生变化，进而达到提前预警。
Ø 浊度：浊度值可以指导净水剂的添加量，同时可以反映原水的变化。
Ø 温度：监测原水温度可以有效的知道净水剂的添加条件。
出水监测设备：
Ø pH值：监测pH值指标是否在国标范围内。
Ø 浊度：实时监控出厂水浊度的是否在标准范围内，同时指导生产制水。
Ø 二氧化氯/余氯：实时监控水中消毒剂的余量，从而指导生产。
Ø 电导率：监控水质金属离子的含量，可以有效的反应重金属含量。
五、建设方案设计
5.1 饮用水在线监测设备安装位置选择
安装位置应选择在自来水厂进水口以及自来水厂出水口，有足够的空间，便于操作。利用物联网技术，使自来水厂可实时通过网络查看水质状态。
5.2 主要监测因子
根据饮用水水质标准除有物理指标、化学指标外，还有微生物指标，常用指标：
5.2.1 浑浊度
为水样光学性质的一种表达语，用以表示水的清澈和浑浊的程度，是衡量水质良好程度的最重要指标之一，也是考核水处理设备净化效率和评价水处理技术状态的重要依据。浑浊度的降低就意味着水体中的有机物、细菌、病毒等微生物含量减少，这不仅可提高消毒杀菌效果，又利于降低卤化有机物的生成量。
5.2.2 余氯
余氯是指水经加氯消毒，接触一定时间后，余留在水中的氯量。在水中具有持续的杀菌能力可防止供水管道的自身污染，保证供水水质。也基本被杀灭。标准是在检测中不超过 3 个/L。
5.2.3 pH值
水质酸碱度值，饮用水 pH 值控制在 6.5~8.5pH。
5.2.4 COD（化学需氧量）【成本较高，可选】
耗氧量（耗氧量也称化学需氧量（锰法），以 COD 表示，又称指数。它指以为氧化剂，在一定条件下氧化水中还原性物质，将消耗的量折算为氧表示（O2，mg/L）。水中还原性物质包括无机物和有机物，主要是有机物，因此耗氧量能间接反映水受有机污染的程度，是评价水体受有机物污染总量的一项综合指标）。
5.2.5 溶解氧自动分析仪
健康的饮用水中溶解氧含量不得小于 6mg/L。当溶解氧（DO）消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时，溶解氧的含量可趋近于 0，此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化，所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。
5.2.6 臭氧自动分析仪
臭氧极易溶解于水而生成臭氧水，臭氧在溶解于水的过程中，除能杀灭水中的细菌外，还能分解水中的有机物等害污染物质，同时对水有脱色作用；
利用臭氧(O3)消毒时，臭氧会快速同溴离子反应生成溴酸盐(BrO3-)。溴酸盐的产生量与原水中溴离子含量有关，同时，也同臭氧投加量密切相关。臭氧投加量越高，溴酸盐产生量也越高。
臭氧的浓度对水质的健康指示具有重要的意义。
5.2.7 硬度自动分析仪
我国的《生活用水卫生标准》规定，饮用水的总硬度不超 450mg/L，世界卫
生组织推荐饮用水硬度是170mg/L。
5.2.8 TDS（总溶解固体） 自动分析仪
国家标准 GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用自来水的溶解性总固体（TDS）有：溶解性总固体≤1000mg/L; TDS 值越高，就表示水中含有的杂质越多，这其中的杂质通常指的是水中 Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子的浓度，并无法直接表示水质的好坏。所以，TDS 过高（超过 600 以上等）确实表明水质不好，但 TDS 越低，并不等于水质就越好。
六、 产品简介
系统可用于测定水中的臭氧，硬度， TDS, 电导率，余氯， 溶氧、 pH 、 浊度 、氨氮、亚硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐氮、 COD 、硫化物等水质参数，用户可根据自己的需求选配，集成方便。本仪器可广泛用于水厂、饮用水、自来水、矿泉水，食品、化工、冶金、环保及制药行业等部门的水质检测，是常用的实时在线监测仪器。
在线检测系统主要包含大屏显示系统、终端显示及控制器、各类型检测的传感器、远程移动端、云端数据平台。主要检测环境中水体的各项指标，以及需要控制的设备，同时当出现异常时，可及时告警。
系统属于我公司物联网环境监测系统产品，是由湖南圣凯安技术有限公司自主研发，综合软硬件一体化物联网解决方案；是基于环境网格化监测系统的一套实时在线监控，数据 24 小时全天侯实时，接收、保存，下载、图表显示、智能分析、智能告警提醒、联动控制声光报警等功能。无需安装软件，通过浏览器即可登录管理。 具有 HJ/T212-2017、工控协议等数据协议覆盖全，系统集成度高，功能丰富，工具集众多，安全可靠和开放兼容性好等特点，具备高可定制性，实现了前端设备“ 云端管理 ， 自动报警，远程查看”的物联网水质管理模式。
七、 系统架构
水质自动监控系统设备数据接入到我司智慧云平台，属于物联网监测系统架构基于物联网理念，并结合了“多端显示”的思想，监测硬件设备作为前端，24 小时不停电监测现场环境数据，并通过 wifi,网口，gprs/4G/NB-iot/zigBee 等数据链路往云平台上传数据（默认采用 4G 上传，客户要求除外）；云平台 24 小时全天侯实时，接收、保存，下载、图表显示、智能分析、智能告警提醒，用户可以可以通过移动App端（现目前只支持安卓操作系统）、电脑Web端，大液晶电视屏都可以直观查看实时数据，历史数据，数据变化趋势，规律等。
八、 设备技术参数
典型应用
用于供水出水，管网水质，小区楼宇二次供水情况的在线监测。
参数量程（根据不同水质选用不同参数/量程的传感器）：
序号 | 参数 | 配置 |
1 | pH（酸碱度） | 测量原理：玻璃电极法； 测量范围：0～14.00 pH 分辨率：0.01 pH； 精度：± 0.1pH，± 0.3℃ 重复性：≤0.1 pH； 响应时间：＜90s 维护周期：180 天 |
2 | 余氯（ClO2） | 测量原理：恒电压法； 测量范围：0～2.000 mg/L(HClO)； 分辨率：0.001 mg/L； 精度：±5%或±0.05mg/L，±0.5℃； 响应时间：<90S； 维护周期：90~180 天 |
3 | 浊度 | 测量原理：散射光法； 测量范围：0～20.00NTU 分辨率：0.01NTU/0.1℃； 精度：±3%或±1.5NTU，± 0.3℃； 响应时间：＜90s 维护周期：180 天 |
4 | COD（化学需氧量） | 测量原理：双波长紫外吸收法； 测量范围：0～200mg/L equiv. KHP； 分辨率：0.1mg/L； 精度：±5%F.S.； 响应时间：＜90s 维护周期：180 天 |
5 | Turb | 0.01～20.00NTU～400.00NTU；±1%F.S |
6 | FCL | 0.01～5.00mg/L～20.00mg/L；±1%F.S |
7 | DOZ | 0.01～5.00mg/L～20.00mg/L；±1%F.S |
9 | 硬度 | 0.01～100.00mg/L；±1%F.S |
10 | NH4 | 0.01～100.00mg/L；±1%F.S |
11 | CON | 0.01～30000μs/cm；±1%F.S |
12 | DO（溶解氧） | 0.01～20.0mg/L；±1%F.S |
13 | O3（臭氧） | 0.00～20.00 mg/L；±1%F.S |
14 | 硬度 | 0.2 ppm~40000ppm；±1%F.S |
15 | TDS（总溶解固体） | 0~250g/L；±1%F.S |
16 | 水温 | 0.1～100.0℃；±0.3℃ |
17 | 电导率 | 0～2000μS/cm；±1.5%F.S. |
18 | 信号输出 | RS485（MODBUS RTU） |
19 | 控制输出 | 4 路继电器，报警设置 |
20 | 历史记录 | 有 |
21 | 历史曲线 | 有 |
22 | 数据传输 | 4G |
23 | 安装方式 | 立式安装、壁挂式 |
24 | 水样连接 |
