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水質(zhì)無線監(jiān)測系統(tǒng)方案

一、 概述

    環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護工作的重要組成部分，是環(huán)境管理的基礎和技shu支持。隨著我國工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展，環(huán)境保護也相應大力發(fā)展起來。這樣就迫切需要加快全國環(huán)境管理基礎能力的建設，提高環(huán)境監(jiān)測能力和環(huán)境監(jiān)督執(zhí)fa管理水平。

    排污口水環(huán)境實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的研制在我國剛剛起步，歐美一些發(fā)達國家在這方面已趨向成熟，例如美國等一些工業(yè)發(fā)達國家，幾乎在每個排污口都安裝了有關(guān)監(jiān)測儀器，對污水處理設施的運行情況以及排污流量、PH值、DO、電導、濁度度、溫度等值進行自動監(jiān)控，在監(jiān)控中心可以隨時知道排污口染物的排放情況。在韓國已有50％的企業(yè)做到了對以下四項指標的實時自動監(jiān)控：污水處理設備運行情況、流量、PH值和溶氧。

    我國目前大部分地區(qū)的水環(huán)境監(jiān)測主要是以化學化為主。即人工定期（或不定期）的現(xiàn)場采樣、化驗、水質(zhì)分析。這樣工作量大且具有隨機性，不能準確反映整個水量水質(zhì)的變化過程，因而不能做到為水環(huán)境評價和環(huán)境治理的可靠依據(jù)。

    由于我國經(jīng)濟發(fā)展過程中出現(xiàn)越來越多的水環(huán)境污染問題，近年來國家已充分重視和加強對環(huán)境污染的治理。為了配合這項工作，改進水環(huán)境監(jiān)測手段和方法已顯得尤為重要。

深圳市云傳物聯(lián)技術(shù)有限公司在充分調(diào)研、考察、征詢客戶意見等基礎上，研制開發(fā)了集自動化、即時化、智能化于一體的經(jīng)濟實用的水質(zhì)量無線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對排污口污水的PH值、DO、溫度、電導和排污流量進行實時監(jiān)控，通過GPRS/CDMA無線終端將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心和環(huán)境管理部門，工作人員可以在監(jiān)控中心或辦公室進行遠程監(jiān)測，隨時得到即時數(shù)據(jù)報告，實現(xiàn)遠端無人值守。

二、系統(tǒng)組成、工作原理

    系統(tǒng)主要是由一個監(jiān)測中心，若干個固定監(jiān)測站和專用GPRS/CDMA無線終端組成。監(jiān)測中心對各個監(jiān)測站進行控制指揮，各監(jiān)測站收集各種污染參數(shù)，兩者間的控制信號和監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA無線終端傳送完成。監(jiān)測中心既是各監(jiān)測站的指揮中心，又是監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯集、處理的存儲的數(shù)據(jù)庫。各監(jiān)測站可設置為自動向監(jiān)測中心發(fā)送信息；也可設置為平時處于待機狀態(tài)，在收到監(jiān)測中心的指令后才開始啟動工作，將信息發(fā)送給監(jiān)控中心。各監(jiān)測站有數(shù)據(jù)采集。命令識別、數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。

    監(jiān)測中心由功能較齊全的計算機外圍設備如顯示器、打印機、繪圖機等組成。各監(jiān)測站由各種采集參數(shù)的探頭、PAC可編程自動控制器和GPRS/CDMA無線終端組成。 

三、系統(tǒng)方案說明： 

    在水質(zhì)系統(tǒng)中，常常需要對眾多的排污口污水的PH值、DO、溫度、電導和排污流量進行實時監(jiān)控實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電hua線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半，通過GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，成為水質(zhì)監(jiān)測部門選擇的通信手段之一。污染源監(jiān)測設備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡同時發(fā)送到多個水質(zhì)監(jiān)測部門，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

系統(tǒng)方案組成

水質(zhì)監(jiān)控中心

    監(jiān)控中心服務器通過ADSL或電hua撥號接入Internet，或申請配置專線，通過光纖、DDN等數(shù)據(jù)專線直接和移動中心機房的GPRS/CDMA 網(wǎng)絡連接。監(jiān)控中心服務器上安裝相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括監(jiān)控中心服務器、數(shù)據(jù)庫服務器兩個部分。

1、監(jiān)控中心服務器實現(xiàn)實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理分析、業(yè)務管理等功能；

2、數(shù)據(jù)庫服務器進行數(shù)據(jù)存儲、備份；

    具體實現(xiàn)時，監(jiān)控中心服務器、數(shù)據(jù)庫服務器可以安裝在一臺服務器中，也可以安裝在不同服務器中。

軟件系統(tǒng)特點：

1、純JAVA系統(tǒng)設計：采用JAVA技術(shù)進行設計開發(fā)，具有強大的穩(wěn)定性、安全性、兼容性、

可擴展性；

2、先進的B/S結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)使用先進的B/S結(jié)構(gòu)，用戶只需要使用瀏覽器就可以通過環(huán)保內(nèi)部的網(wǎng)絡完成污染源管理和污染源監(jiān)控功能。使用BS 結(jié)構(gòu)不僅極大的方便了環(huán)保部門相關(guān)人員的使用，而且為環(huán)保局未來向公眾公公布環(huán)境數(shù)據(jù)提供了方便。

3、管理決策支持：基于完整的、實時的業(yè)務數(shù)據(jù)，智能的決策支持系統(tǒng)可以為管理者提供豐富的決策支持信息，實現(xiàn)業(yè)務運營的有效管理。

4、功能擴展性：整個系統(tǒng)具有極強的開放性和可伸縮性，可以方便的與各類數(shù)據(jù)分析軟件連接，為環(huán)保局和其他政fu部門共享信息提供了方便。

GPRS/CDMA無線傳輸終端

    水質(zhì)監(jiān)控儀器通過RS232 串口直接與云傳物聯(lián)專用GPRS/CDMA無線傳輸數(shù)傳設備（智能型GPRS/CDMA調(diào)制解調(diào)器）連接，并由其建立無線數(shù)據(jù)連接與監(jiān)控中心進行雙向數(shù)據(jù)通信。水質(zhì)監(jiān)控儀器包括污水流量計、COD（含氧量）/BOD（生物耗氧量）、PH 探頭等測量儀可根據(jù)系統(tǒng)實際監(jiān)控地點的需求選擇對應測量儀器。

系統(tǒng)功能

實時監(jiān)控

對企業(yè)監(jiān)測點的排污量、設備運行等情況進行實時監(jiān)控，并以人性化的界面顯示有關(guān)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)接收

數(shù)據(jù)接收方式有兩種，一種是監(jiān)測點通信控制器定時向中心返回監(jiān)測數(shù)據(jù)（一般按1個小時返回，也可以通過用戶設置）；一種是通過中心向監(jiān)測點通信控制器發(fā)送查詢指令，監(jiān)測點通信控制器返回當前監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)；

報警處理

當監(jiān)測到排污超標、檢測設施非正常關(guān)閉等事故時，軟件能自動識別事故類型，并及時向環(huán)境監(jiān)理部門發(fā)送報警信息，使環(huán)境監(jiān)理部門能夠以最快的速度及時對企業(yè)的違規(guī)行為進行糾正、制止，從而保證了環(huán)境監(jiān)理信息傳遞的順暢、完整；

統(tǒng)計分析

a) 對所選擇污染源監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行各種分析，以曲線圖、直方圖和表格等形式進行

顯示�？蛇x擇行業(yè)、區(qū)域、時間段等條件。包括污染源分析、污染源對比分析、綜合分析、綜合對比分析和監(jiān)理報告資料分析等；

b)污染源分析可根據(jù)條件對污染物排放量和污水排放量進行分析；

c) 污染源對比分析可根據(jù)條件對某一污染源進行按月分析和按年分析；

d) 綜合分析可根據(jù)條件對污染物、污染類型（水）和治理設備（運行時間）進行分析；

e) 綜合對比分析可根據(jù)條件對污染物、污染類型（水）和治理設備（運行時間）進行按月分析和按年分析；

數(shù)據(jù)存儲

本設備能自動監(jiān)測、記錄、存儲、傳送數(shù)據(jù)，實時采集各類環(huán)保測量儀器的輸出信號，并將測量數(shù)據(jù)通過無線遠程發(fā)送至環(huán)保監(jiān)控中心，同時將數(shù)據(jù)保存在本機大容量數(shù)據(jù)存儲器中。

參數(shù)設置

1、可按照設置的時段采集一組數(shù)據(jù)，并實時發(fā)送至環(huán)保監(jiān)控中心。GPRS/CDMA 網(wǎng)絡是全球分布最廣的無線網(wǎng)絡，使用GPRS/CDMA 的優(yōu)勢在于實時、無線、遠程、誤碼率極低、安裝簡便無需布線等特點。

2、可按照設置的時段采集一組數(shù)據(jù)，并保存在本機內(nèi)部大容量數(shù)據(jù)存儲器中；

3、可以通過串行接口對系統(tǒng)各項運行參數(shù)進行設置。對每個通道的采樣數(shù)據(jù)進行物理量的換算對應，從而使終端保存或發(fā)送的數(shù)據(jù)都是符合現(xiàn)場測量指標的數(shù)據(jù)；

4、可通過串行接口訪問機內(nèi)大容量存儲器中的數(shù)據(jù)。將終端保存數(shù)據(jù)保存到計算機數(shù)據(jù)庫中，以備分析備案；

5、可按照條件設置系統(tǒng)各通道的報警條件，觸發(fā)報警，并可實時將報警信號發(fā)送至監(jiān)控中心。

四、無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢

    中國移動或者中國聯(lián)通GPRS/CDMA系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動或聯(lián)通通信公司的GPRS/CDMA業(yè)務平臺上構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測采集點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS/CDMA系統(tǒng)作為水質(zhì)監(jiān)測采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。 

GPRS/CDMA無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具備如下優(yōu)勢：

1、實時性強：  
    GPRS/CDMA具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個或所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)�？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。 

 
2、可對各監(jiān)測點儀器設備進行遠程控制： 
    通過GPRS/CDMA雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)等控制功能，并可進行系統(tǒng)遠程在線升級。 

3、建設成本少低： 
    由于采用GPRS/CDMA公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝好設備就可以，建設成本低。 

4、監(jiān)控范圍廣：  
    構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于水質(zhì)信息采集點數(shù)量眾多，分布在全國范圍內(nèi)，部分水質(zhì)信息采集點位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。 

5、具有良好的可擴展性: 
    由于目前GPRS/CDMA網(wǎng)絡已覆蓋國內(nèi)絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足水質(zhì)信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。 

6、系統(tǒng)的傳輸容量大： 
    水質(zhì)監(jiān)測中心站要和每一個水質(zhì)信息采集點實現(xiàn)實時連接。由于水質(zhì)數(shù)據(jù)信息采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS/CDMA技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。 

7、數(shù)據(jù)傳送速率高： 
    每個水質(zhì)信息采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。 

8、通信費用低： 
    采用包月計費方式，運營成本低。 

五、安全措施： 

    由于水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。 以GPRS為例，數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應用服務器前，要經(jīng)過Radius服務器的認證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡服務質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高系統(tǒng)的安全性。

1、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進行隔離，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的唯yi性：對用戶SIM卡手ji號ma進行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡側(cè)對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手ji號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡接入，普通手ji的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

3、對于特定用戶：可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。

4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護。

5、網(wǎng)絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網(wǎng)絡鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。 

六、系統(tǒng)成本、結(jié)論：

    采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費用比較高約800~1500元/月。采用GPRS/CDMA無線方式，系統(tǒng)流量費用目前有包月制和按數(shù)據(jù)量兩種收費方式，GPRS按流量計算0.01元K，而包月制20元/月有50M流量，可滿足水質(zhì)監(jiān)測局目前水質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)量，估計日后其費用會逐步降低。對于水質(zhì)監(jiān)測局等用戶來說，由于通信費用較低，享受到了實惠。另外，由于接入設備可以移動，當水質(zhì)觀測站和水質(zhì)信息采集點搬遷時設備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護用戶原有投資，適合于水質(zhì)信息采集工作的特點。 

    采用GPRS/CDMA構(gòu)建水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足水質(zhì)信息采集監(jiān)測的需求，而且，做為網(wǎng)絡運營商的移動或聯(lián)通通信公司也將因此獲得業(yè)務穩(wěn)定的集團用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動或聯(lián)通通信公司的營收也隨之增加，調(diào)動了運營商的積極性，符合網(wǎng)絡建設和網(wǎng)絡應用同步發(fā)展的要求。

浮標式水質(zhì)檢測儀,多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測分析探頭

浮標式水質(zhì)檢測儀,多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測分析探頭

1.用戶須知

● 使用前請詳細閱讀本說明書，并保存以供參考。

● 請遵守本說明書操作規(guī)程及注意事項。

● 在收到儀器時，請小心打開包裝，檢視儀器及配件是否因運送而損壞，如有發(fā)現(xiàn)損壞，請立即通知生產(chǎn)廠家及經(jīng)銷商，并保留包裝物，以便寄回處理。

● 當儀器發(fā)生故障，請勿自行修理，請直接聯(lián)xi生產(chǎn)廠家的維修部門。

● 默認每次清洗時間 30s，間隔 6min；注：首次通電 6-10min 后開始工作。

2.概述

    AMT-W400多參數(shù)水質(zhì)傳感器,可自由組合安裝2-7個水質(zhì)傳感器,監(jiān)測因子包括：溫度、pH、ORP、電導率、鹽度、溶解氧、濁度、葉綠素a、藍綠藻、若丹明、水中油、氨氮等。采用RS485接口和標準 Modbus協(xié)議,功功耗低,支持太陽能供電。隨機附送數(shù)據(jù)分析軟件,具有校準、記錄、分析、診斷等功能。

    AMT-W400系列多參數(shù)水質(zhì)傳感器應用于地表水、飲用水、市政污水、工業(yè)廢水、地下水、海洋等不同水體的在線監(jiān)測和便攜監(jiān)測,便于監(jiān)測浮標、監(jiān)測浮排、監(jiān)測船等集成應用。

3.特點

數(shù)字傳感器，RS-485輸出，標準Modbus協(xié)議

可配備自動清潔裝置，可以有效的清除傳感器表面沾污，防止微生物的生長，更準確，更低維護。

可選熒光法溶解氧、電導率、濁度、pH、ORP 傳感器，適合長期在線監(jiān)測。

一體化設計，可以同時接四個探頭，測量五個參數(shù)（含溫度）

4. 技術(shù)特點

■ 高可靠性:適用于長期工作在野外環(huán)境,測量穩(wěn)定,抗干擾能力強

■ 靈活便攜:各探頭可自由組合,獨立更換,即插即用,可遠程操控可擴展性:監(jiān)測多個因子,可同時安裝7個傳感器

■ 多種應用:長期在線工作、現(xiàn)場快速測定、應急監(jiān)測、地下水監(jiān)測、自帶電池堅堅固外殼:POM或PVC材料,抗海水腐蝕,可水下200米正常工作結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊:直徑75mm,可安裝在尺寸較小的場合

5.技術(shù)參數(shù)

6.維護方法

    AMT-W400 多參數(shù)水質(zhì)傳感器可配備清潔刷，可以延長維護周期。但因為環(huán)境的多樣性，建議定期進行檢查、清洗和校準傳感器。

傳感器清洗頻率：推薦6個月/次（根據(jù)使用環(huán)境而定）

傳感器校準頻率：推薦6個月/次（根據(jù)使用環(huán)境而定）

6.1具體的維護方法如下：

    1）檢查：檢查傳感器頭部是否有臟污和微生物附著，外殼及傳感器表面是否受到損壞，線纜是否正常，測試數(shù)據(jù)是否正常，易耗品是否有損壞。

    2）清洗：用自來水清洗傳感器的外表面，如果仍有碎屑殘留，用濕潤的軟布進行擦拭，對于一些頑固的污垢，可以在自來水中加入一些家用洗滌液來清洗。

    3）校準：對傳感器進行單點或兩點校準。根據(jù)所對應傳感器選擇合適的標準溶液。

*注意事項：

    探頭中含有敏感的光學部件和電子部件。確保探頭不要受到劇烈的機械撞擊。探頭內(nèi)部沒有需要用戶維護的部件。

    校準相應傳感器時，其他傳感器禁止摘下探頭保護套 。

7.常見問題解答

*詳見各對應傳感器說明書內(nèi)常見問題

8.線纜信息

8.1電源信息：

供電電源 DC 12V ±5%

8.2線纜信息：

4芯雙絞屏蔽線

8.3其引接定義為：

紅色線—電源 (12V)

白色線—485 數(shù)據(jù) B (485_B)

藍色線—485 數(shù)據(jù) A (485_A)

黑色線—地線 (GND)

裸露線—屏蔽層

8.4線纜規(guī)格說明：

    考慮到線纜長期浸泡在水中（包括海水）或暴露在空氣中，要求線纜具有一定的防腐蝕能力。線纜外徑Φ6 mm，所有接口均要求做防水處理。

9.質(zhì)量保證

    本公司提供自銷售日起一年內(nèi)的本機售后保證，但不包括不當使用所造成的損壞，若需要維修或調(diào)整，請寄回，但運費需自負，寄回時需確定包裝良好以避免運送途中損壞，本公司將免費維修儀器的損壞。

10.售后服務承諾

    供貨方質(zhì)檢部門應建立規(guī)范的檢驗規(guī)程，具備先進完善的檢測設備和手段，并嚴格按照規(guī)程檢驗，對產(chǎn)品做 72 小時老化實驗、穩(wěn)定性實驗，不讓一臺不合格產(chǎn)品出廠。

    收貨方對不合格率達到2%的產(chǎn)品批次直接退回，所有產(chǎn)生的費用由供貨方承擔。