水质自动监测站技术方案

1.      系统功能

控制系统：

1.      ●进样/过滤模块具有过滤系统，具有反冲洗，保证采样系统长期稳定工作，无需其它样品前处理过程；

2.      ●具有温控功能，试剂保存仓和测量模块始终处于25±2℃恒温下，保证测量结果的准确性并有效延长试剂保存时间；

3.      ●具备电源隔离和信号隔离措施，符合抗电磁辐射、电磁感应的相关规定；

4.      ●防雷系统：必须具有电源、信号等设施的防雷措施，可有效防止雷击对系统造成的损坏；

5.      ●交流稳压器：在电压不稳定的情况下起到稳压效果，保证仪器及系统不会受电压变化影响；

6.      ●通过触摸屏查看仪器运行状态，实时及历史数据；

7.      ●输出信号为MODBUS RS485数字标准接口；

8.      ●具有三级权限管理功能；

9.      ●具有断电保护功能，能够在断电时保存系统参数和历史数据，在来电时自动恢复系统；

10.      ●具备对自动分析仪器的启停、校时、校准测试等控制功能；

11.      ●能够对单一控制点（阀、泵等）进行调试，对采水单元、配水、分析单元等的控制，并将控制点状态信息，以及水泵的开关状态等记录和显示；

12.      ●系统管路图及实时状态显示：动态显示流程系统运行情况供电、启动、停止、运行、测量、清洗、采样时间、采样频次、供电系统状态、通信状态）；

13.      ●仪器状态及实时数据显示：实时显示仪器状态运行情况和实时数据（溶解氧、氨氮、高锰酸盐、总磷、温度）；

14.      ●参数设置功能：可以设置采样周期、系统复位、参数报警值、采水时间等参数设置；能够对小数位、单位、仪器测定上下限、报警（超标）上下限等参数进行设置；

15.      ●报警信息显示：供电电源断电、设备断电、设备停运、数据超标、数据越限、室内温湿度等安全信息；

16.      ●具备自动采集数据功能，包括自动采集水质自动分析仪器数据、集成控制数据等，采集的数据应自动添加数据标识，异常监测数据能自动识别，并主动上传至中心平台；

17.      ●系统及仪器历史运行状态显示：动态显示系统及仪器的历史运行状态，包括设置参数更换的历史记录，以便用户了解系统及仪器的历史运行情况，其中应包含异常情况并标注；

18.      ●数据查询/导出/自动备份功能：可以查询某个时间段内所有设备的数据，并可以制作相关曲线。历史数据及设置参数数据每月自动备份。导出功能为按要求导出数据并形成电子表格文件；

19.      ●能够兼容视频监控设备并能实现对视频设备进行校时、重新启动、参数设置、软件升级、远程维护等；

监控：

1.      ●具有视频监控设备及硬盘录像机，实现24小时不间断监控，实时获取监控区域内清晰的监控图像；

2.      ●操作实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控；

3.      ●视频监控系统由前端系统、传输网络和监控平台三部分组成，可远程监控取水口（取样水泵、浮球等）工作状况及周边环境。前端系统主要对监控区域现场视频、环境信息、报警信息等进行采集、编码、储存及上传，并通过客户端平台预置的规则进行自动化联动；传输网络主要用于前端与平台、平台之间的通信，确保前端系统的视频、环境信息、报警信息可实时稳定上传至监控中心；监控平台主要用于对监控设备的控制和满足用户查看环境信息、视频资料。

上位机：

1.      ●具有远程控制功能；

2.      ●具有监测数据查询、导出、自动备份功能，可分类查询水质周期数据及其对应的仪器、系统日志流程信息；

3.      ●具有监测数据查询功能、数据分类功能，存储不少于1年的原始数据和运行日志；

4.      ●采集自动分析仪器的监测数据，并分类保存；

5.      ●采集自动分析仪器和集成系统各单元的工作状态量，并以运行日志的形式记录保存；

6.      ●采用无线/有线的通讯方式满足数据传输要求；

7.      ●具备对通信链路的自动诊断功能，具备超时补发功能；

8.      ●可远程设置和采集监测站仪器设备的工作状态参数，对采样、反吹、清洗、仪器设备的工作状态等进行检测及控制；

9.      ●可远程设置系统的采样周期；

10.      ●具有对系统自动清洗、实时通讯、数据处理等功能和各单元设备控制参数的远程控制；

2.      传感器及模块参数

3.      功能模块图

4.      系统工作逻辑

根据系统要求功能实现逻辑如下：

4.1界面显示状态：

检测值、温度、检测时间：传感器每检测一次，检测值、温度检测时间更新一次；

水质分类：

水质状态：COD、氨氮、总磷、溶解氧均在一类、二类、三类的范围显示正常；任意一项介于三类四类水时显示异常；任意一项介于四类、五类和超过五类水显示超标；

水泵状态：两个状态显示，分别是：水泵正常、水泵异常；

水质类别：五个类别显示，分别是：一类水、二类水、三类水、四类水、五类水；

传感器状态：两个状态显示，分别是：传感器空闲、传感器忙碌；

运行状态：两个状态显示，分别是：运行正常、运行异常（上水异常、排水异常、空调异常、传感器异常）；

4.2按键功能：

登录键：按下该键，登录与未登录两个状态从一个状态切换到另外一个状态，未登录状态切换到登录状态需要输入正确的密码（密码为111111）。登录状态下，既可看界面的显示状态，也可对显示屏做按键操作，未登录状态下只能看界面的显示状态。

主页键：按下该键，界面切换到主页界面，可在该界面看各检测对象的值、温度、检测时间、分类、状态以及各设备的运行状态；可对数据上传、异常清除、流程开始单步控制；

氨氮数据键：按下该键，界面切换到氨氮数据界面，可在该界面看各检测对象的值、温度、检测时间、分类、状态以及各设备的运行状态；可查看氨氮15天内的检测数据和折线图；

COD数据键：按下该键，界面切换到COD数据界面，可在该界面看各检测对象的值、温度、检测时间、分类、状态以及各设备的运行状态；可查看COD15天内的检测数据和折线图；

总磷数据键：按下该键，界面切换到总磷数据界面，可在该界面看各检测对象的值、温度、检测时间、分类、状态以及各设备的运行状态；可查看总磷15天内的检测数据和折线图；

溶解氧数据键：按下该键，界面切换到溶解氧数据界面，可在该界面看各检测对象的值、温度、检测时间、分类、状态以及各设备的运行状态；可查看溶解氧15天内的检测数据和折线图；

系统设置键：按下该键，界面切换到系统设置界面，可在该界面看各检测对象的值、温度、检测时间、分类、状态以及各设备的运行状态；可水泵上下水进行单步控制；

数据上传键：按下该键，将水质传感器最后一次测量值通过4G传输模块上传到远程控制系统；

异常清除键：按下该键，所有异常问题清零，并且通过4G传输模块上传到远程控制系统；

开始键：按下该键，水质检测进行一次新的流程；

切换键：按下该键可以查看数据一天的折线图；

上水键：按下该键，控制板向吸水泵发出开启信号，待采样池水满时，控制板向自吸增压泵发出关闭信号；

排水键：控制板向电动球阀、抽水泵发出开启信号，待采样池水排空时，控制板向电动球阀、抽水泵发出关闭信号。

4.3工作模式：

断路器向上推起，系统启动，控制板采集温传感器的值，若值超出传感器正常范围，控制板向远程控制系统、显示屏发出空调异常警告；控制板通过信号线向传感器发出信号，等待水质传感器应答，若水质传感器无应答，控制板向远程控制系统、显示屏发出通讯异常警告，三个传感器异常系统不工作。

若环境值在规定范围内，各个传感器通讯正常，系统进入自动模式。

自动模式是从采样池排水到数据读取完成整个流程；自动模式采样间隔时间内，进入手动模式，自动间隔时间停止，待手动完成，继续计时。

自动模式：

控制板向电动球阀发出开启信号，等待10秒，待电动球阀完全开启，控制板向抽水泵发出启动信号，

取样池水渐渐排出，读取水位传感器的数据，数据取样池水空时，控制板向抽水泵、电动球阀发出关闭信号，若超过规定时间未排空水，控制板向远程控制系统、显示屏发出排水异常警告。控制板向吸水泵发出开启信号，取样池吸入河水，读取水位传感器的数据，数据显示取样池水满时，控制板向自吸增压泵发出关闭信号，若超过规定时间未取满水，控制板向远程控制系统、显示屏发出取水异常警告。静置时间开始计时，待到达预设的静置时间，向水质传感器发出开启信号，待水质传感器完全反应完成，向控制板发出检测数据，控制板将数据处理得出检测河水的水质等级，数据是否在正常范围内；向显示屏发出显示数据，水质等级，数据通过4G模块向远程控制系统发出检测数据，水质等级。一次流程完成，循环时间开始计时，待循环时间到达预设时间，开启下一次工作流程。

手动模式：

氨氮传感器测量：登录，按下氨氮数据键，再按下开始测量，氨氮传感器自动测量，待反应完成，更新氨氮传感器相关数据。

COD传感器测量：登录，按下COD数据键，再按下开始测量，COD传感器自动测量，待反应完成，更新COD传感器相关数据。

总磷传感器测量：登录，按下总磷数据键，再按下总磷传感器测量，总磷传感器自动测量，待反应完成，更新总磷传感器相关数据。

溶解氧传感器测量：登录，按下溶解氧数据键，再按下溶解氧测量，溶解氧传感器自动测量，待反应完成，更新总磷传感器相关数据。

采样池上水：登录，按下系统设置键，再按下上水键，控制板向自吸增压泵发出开启信号，待采样池水满时，控制板向自吸增压泵发出关闭信号。

采样池排水：登录，按下系统设置键，再按下排水键，控制板向电动球阀、抽水泵发出开启信号，待采样池水排空时，控制板向电动球阀、抽水泵发出关闭信号。

数据上传：登录，按下数据上传键，将水质传感器最后一次测量值通过4G传输模块上传到远程控制系统。

4.4保护功能：

断路器保护，过流短路时，切断220V供电；

浪涌保护器，防止遭雷击损坏电路；

温度传感器查看传感器的工作条件，防止工作在安全条件外，传感器遭永久损坏；

吸水泵有热保护功能，防止过热烧机；

采样池有溢水口防止电路故障，采样池水溢出；

5.      实物示例