城市供水管网水质水量在线监测系统的建设与应用

第一篇：城市供水管网水质水量在线监测系统的建设与应用

城市供水管网水质水量在线监测系统的建设与应用

李会平

(石家庄高新技术产业开发区供水排水公司，石家庄050801)

【摘要】主要介绍了如何构建城市供水管网水质在线监测系统，及其相应的通讯网络结构，控制方式，系统特点及其具体应用。

【关键词】城市供水在线监测系统余二氧化氯检测仪流量计压力变送器水质自动采样仪GPRS通讯设备

石家庄高新区供水厂位于高新技术产业开发区，秦岭大街以东，黄河大道以北，设计供水规模为5万tn3/d,服务人口4.6万，服务面积5.8km2。供水厂主要包括清水池、送水机房及配变电所、二氧化氯消毒间、机修、库房、车库、综合楼等，总建筑面积

172m2，占地54.74亩(1亩〜667m2)。供水一期水源为地下水源，各水源井采水由深井泵提升经集水管线汇集到输水管线，再由输水管线进人供水厂，在供水厂经过二氧化氯消毒处理后进人清水池，送水机房的4台送水机将清水池清水输送进入开发区给水管网到各用水户。系统概况

石家庄高新区供水在线水质监测系统其主要功能是实时监测石家庄高新区供水管网各主要用水单位的水质、水量参数，并通过数据采集系统将监测仪器所获得的监测数据采集打包发送到供水厂监测中心站及总公司调度中心，当检测数据超标时，自动监测系统还能够按要求自动抽取超标水样。系统结构见图1。

系统硬件组成

系统硬件包括:余二氧化氯在线监测仪器、在线pH仪、流量计(记录用户的实时及累计用水量）、水质采样器、数据采集及通讯部分(GPRS)。

（1）监测仪器是自动监测站系统的核心部分，监测仪器的性能直接影响自动监测站系统的整体性能，如果监测仪器性能稳定可靠，则自动监测站就能够长期稳定地运行，如果监测仪器性能较差，不但会造成自动监测站维护工作量的增大，而且还会影响自动监测站的连续运行。因此在选择满足测量精度等技术要求方面的产品后，应着重考虑的则是仪器的性能稳定、维护工作量、试剂消耗等问题。

（2）数据采集器是自动监测站的神经中枢，主要功能是实时采集监测仪器获得的监测数据，并将所采集到的数据实时发送到中心监测站，同时还应具备触发功能，待监测到超标数据时，能够触发采样仪留取超标水样。通讯系统一般要求可靠性能要好，不受外界因素干扰条件影响；运行稳定，具有断电数据保护性能;兼容性好，能够将监测数据转化为不同的格式供不同的数据库调用；适用性好，可以满足不同安装条件、安装地点的影响等。根据监测设备的具体要求，并考虑系统的可靠性、稳定性、先进性，我们选用二次数据采集器。

（3）水质采样器是自动监测站不可或缺的重要组成部分，其主要功能是执行数据采集器给出的超标采样命令，随时采集超标情况出现时的供水管网的水样，超标水样通过采样头进入采样吸管内，通过采样仪控制器流人样瓶，达到采样量要求后,采样仪停止采样并把多余的水样通过采样管路吹回水体中去。水质采样器同时还具有流量等比例采样、时间等比例采样、复合采样等功能，符合国家有关水质采样的具体要求。

(4)在数据通讯方面，整个水质监测系统采用中国移动的GPRS无线通讯网络，GPRS网络系统具有覆盖面广、工作可靠、实时性强（永远在线）、运行经济等优点。同时网络的建设、维护、升级都不需要用户投人，用户只是利用GPRS网络，自行组成自己的信息网络系统，并由此实现办公自动化、实现数据通道和短讯道通的同时使用，且永远在线，不存在通讯障碍。在实际应用过程中，客户可选择包月或按通讯数据量等各种数据方式，是当今公认的运行费用较低的一种通讯方式。通过此通讯方式，可在供水厂中心监测站、调度中心及相关的主管部门的任一台计算机上，安装一部GPRS接受机和相应的系统软件，就可以接收自动水质监测装置的数据信息。该系统还可以注人15个普通的接收手机号码，一旦水质指标超标准将自动报警到各领导和主管人员的手机上。操作人员和主管领导可以及时掌握超标情况，即时采取应急处理措施。系统主要功能

数据采集与接收:数据采集单元将各设备的测量数据通过终端GPRS(DTU)发回中心，中心接到数据后进行解析、存储、分析。

远程控制设备采样测量及参数设定:在本系统中，开发人员通过大量的努力，不仅实现了远程数据采集与接收，而且还实现了远程控制设备的操作，如:采样、测量、清洗、参数设定等功能。开发人员克服了不同设备的通讯协议不同、无技术支持、无工程实例等技术难点，实现了以上控制功能，大大方便了使用及操作人员的方便，并可做到对各监测点更直接、更有效的控制。

历史数据管理:方便的查询功能，用户可查询各重点用水户水质的历史数据。组态両面与数据显示:采用组态王进行工控画面开发，画面直观、操作方便。报警功能:具有通讯报警、设备故障报警。

统计报表:可自动生成日报表、月报表、年报表及分析图表。4 系统工作方式

轮询式自动召测:用户可根据自身需求设置上传上报数据的时间间隔，主站定时呼叫各从站，从站将测量数据上报给控制中心。

手动召测:除了定时轮询之外，用户也可根据需要随时通过问询的方式，召测各GPRS从站，从站将测量数据上报。

参数设置:用户可在远程控制中心，通过远程控制画面对各在线监测设备进行参数设定。

系统工作流程见图2。

图2系统工艺流程 5 技术特点

（1）余二氧化氯在线监测仪器采用了国际上先进的分析技术，精度髙，对水样的要求宽泛，不受水质情况变化的影响，运行可靠，维护量小。

（2）主要在线分析仪器均选用经过长期实践应用证明其可靠稳定的监测设备，在国内外同类场合均有过典型的应用。

（3）数据通讯采用目前技术非常成熟的移动通讯GPRS网络，不受安装地理位置的限制，运行稳定可靠。

（4）对于重点用水单位，系统还配备了先进的ISC06712FR型水质采样器，实现定时采样、流量等比例采样、随机抓取水样、超标报警触发采样等采样方案，该采样器为恒温采样器，可以将采集的水样保存在符合国家标准的温度环境下，避免了因水样水质变化而导致的分析误差。中心监控站软件

本软件控制画面用组态王进行软件开发，内嵌GIS画面。报表格式采用VB的OLE功能，自动生成EXCEL报表，用户可按需求自由编辑报表格式，可以最大限度满足各种用户不断变化的需求，大大降低了系统的维护成本。

（1）内置小型GIS(全球实时定位地理信息系统)。可以从地图上清楚了解各个重点用水户监测现场分布情况，及实时监测数据。

（2）丰富的报表、图表功能。

余二氧化氯、pH、实时流量等测量指标均可采用折线图及柱形图多种图表形式进行分析显不。

（3）用户自由化的报表设计。（4）通讯数据格式公开，易于扩展。

（5）具有手工录入方式，将不在各重点用水户监测现场的参数（如实验室测量的数据）手工录入存入到数据库，在各种报表图表中显示出来。

（6）具有丰富的查询功能，软件提供了各被监测用水企业的企业信息、联系人信息、地图查询、历史曲线、历史数据等丰富的查询功能。

（7）客户端软件:局域网上的所有用户均可通客户端软件，浏览监控水质情况。

（8）显示画面美观，操作方便，便于升级。7 结束语 城市供水管网水质在线监测系统的建设，在现今的城市供水管网的建设中尚属空白，各用水户不管是工业用水还是生活用水，水质情况也成为了人们日趋关注的一个问题，随着城市数字化水平的不断提高，和其对各个领域的逐渐渗透，实时的供水水质及水量监测已经成为可能。

第二篇：我国水质在线监测系统的发展与展望

我国水质在线监测系统的发展与展望 引言

水质污染自动监测系统(WPMS)是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的一个综合性的在线自动监测体系。WPMS可尽早发现水质的异常变化，为防止下游水质污染迅速做出预警预报，及时追踪污染源，从而为管理决策服务。

水质自动监测在国外起步较早，我国在水质自动监测、移动快速分析等预警预报体系建设方面尚处于探索阶段。1998年以来，我国已先后在七大水系的10个重点流域建成了100个国家地表水水质自动监测站，各地方根据环境管理需要，也陆续建立了400多个地方级地表水水质自动监测站，实现了水质自动监测周报。目前国内所用的自动化监测系统多为国外进口设备，水质自动化监测装置在制造上已不能满足快速发展的水质监测的需要，因此，国产化自动监测仪有广阔的开发前景和潜在的销售市场。

WPMS可以实现监测自动化、实现水污染的预警预报，对于防止污染事件的进一步发展可起到至关重要的作用；WPMS还可以实现水质信息的在线查询和共享，可快速为领导决策提供科学依据。

水质在线监测系统的组成水质在线监测系统由采样单元、分析测试单元(监测仪器)、数据采集与传输单元、监控中心四部分组成。目前，应用比较多的是水质COD、NH3-N、TOC、TN、TP、五参数、UV等在线监测系统。

2.1 采样单元

目前大多数采用自吸泵或潜水泵方式采样，建议采用 10～20目的金属筛网阻隔，避免漂浮物堵塞采样口。自吸泵扬程应保证大于实际采样高度的2倍。采用潜水泵采样的系统，应保证潜水泵在液位变化情况下能正常工作。

2.2 在线监测仪器

(1)COD在线监测仪器

根据氧化方式不同，可将COD在线监测系统分为两大类，即采用重铬酸钾氧化和非重铬酸钾氧化方式。重铬酸钾氧化方式可分为重铬酸钾消解—光度测量法，重铬酸钾消解—库仑滴定法、重铬酸钾消解—氧化还原滴定法。非重铬酸钾氧化方式可分为臭氧(混合氧化剂)氧化—电化学测量法羟基氧化—电化学测量法。

(2)NH3-N在线监测仪器

NH3-N在线监测仪可分为滴定法、比色法、铵离子选择电极法、氨气敏电极法、电导法等方法。

(3)TOC在线监测仪器

按原理不同，可将TOC在线监测仪器分为燃烧氧化—红外吸收法、紫外催化氧化—红外吸收法和电导法。

2.3 数据采集与传输单元

数据采集传输仪通常采用单片机、可编程控制器或工控机方式，不论哪种方式，通讯协议应全国统一，以方便仪器连接通讯。数据传输方式可采用电话线、GPRS、GSM、局域网、无线电台等多种方式。

2.4 监控中心

监控中心的主要作用就是接收、汇总、统计各污染源的监测数据。水质在线监测系统的发展历程

目前在我国生产销售水质在线监测系统的厂商约有 50家，通过认证的厂家有30多家。我国水质在线监测系统经过十几年的发展，从技术引进吸收到拥有自主产权的专利产品，从半自动化发展到信息化，从作坊形式发展为监测专用仪器的支柱产业之一，涌现出一批技术精良、服务周到、规模较大的龙头企业，纵观水质在线监测系统的发展历程，大致可以分为以下三个阶段。

3.1 初期阶段

1996年，国家环保局发布的《排污口规范化整治技术要求(试行)》中规定：列入重点整治的污水排放口应安装流量计；一般污水排污口可安装三角堰、矩形堰、测流槽等测流装置或其他计量装置。全国规范化的排污口开始安装流量计和采样器，这可称为最初的在线监测系统。

自上世纪90年代初到2001年，国产水质COD在线监测仪器开始问世，主要生产企业有：北京环科环保技术公司、南京德林环保仪器有限公司、兰州炼化环保科技有限公司、河北先河科技发展有限公司、山东省恒大环保有限公司、广州怡文科技有限公司等，在重点省份、重点行业开始推广应用，为国产COD在线监测系统奠定了基石。此阶段的特点可归纳为以下几点：

(1)产品较单一

最初排污现场仅安装流量计、采样器和水质COD在线监测仪器，因此，根据行业发展需求，各公司推出了自己的产品，但基本都是采用重铬酸钾氧化原理的 COD在线监测仪器。

(2)生产规模小

受市场需求制约以及环境管理对在线自动监测的认识不够等多方面因素的影响，各公司的资金、技术投入较小，生产企业的规模都小于20人，且以手工单台组装调试为主，没有形成规模化生产。

(3)产品质量不稳定

由于当时利用重铬酸钾氧化原理的水质COD在线监测仪器为全新产品，国际上无经验可借鉴，将实验室 COD的手工分析流程浓缩成机械化产品，高温、强酸等因素影响产品的稳定性，加之国内元器件质量不过关，使得整机的稳定性受到影响。

(4)安装量小

2001年前，全国已安装的COD在线监测仪器约百余台，且集中在经济发达省份(如江苏、浙江等)，而经济欠发达地区，几乎都没有安装COD在线监测仪器。

3.2 发展阶段

2001年，国家环境保护总局颁布了化学需氧量(COD)自动在线监测仪产品技术要求(HBC6-2001)，根据此技术要求，国家环境保护总局环境监测仪器质量监督检验中心对COD在线监测仪器进行了适用性检测，已有30多家企业的产品通过适用性检测。此阶段的特点有：

(1)产品逐渐多样化

根据环境管理要求和市场需求，在此背景下，国内生产企业开始研制其它水质在线监测系统，如 COD、NH3-N、TOC、TN、TP水质五参数等在线监测仪器。

(2)产品质量逐渐稳定

经过几年现场的安装运行，逐渐摸索出适合中国国情的水质COD在线监测系统，从仪器各零部件的选择、采样方式、消解方式、数据传输等多方面对仪器进行了改进，使得仪器的稳定性得到飞速提高。

(3)生产厂家急剧增加

本阶段，国际上知名大企业开始逐渐进入中国市场，如岛津国际贸易有限公司、美国HACH公司等都带来了自己先进的产品，国内生产厂商如雨后春笋般的涌现出来，如江苏就有8家COD生产厂商。

3.3 网络化阶段

2006年以后，尤其是“污染源减排三大体系能力建设”项目实施后，要求占COD污染负荷60%以上的国控重点污染源必须安装在线监测仪器，且必须联网运行。初步形成由地(市)、省、国家的三级网络。安装仪器数量增多、运行管理逐步规范，尤其是出现了一批专业化运营维护队伍，对水质在线监测仪器的发展起到了推动作用。水质在线监测系统的技术前沿

4.1 重金属在线监测技术

由于重金属污染的危害性，建立重金属污染预警系统对重金属污染进行实时监控，变得日益紧迫，重金属在线监测仪器的需求近年来也日益显现，目前重金属在线监测仪器基本依赖进口，进口仪器价格昂贵。为打破对进口仪器的高度依赖，针对重金属在线监测技术难题，不少科技创新企业通过加大科研投入，相继推出一系列重金属在线监测仪，填补了国内空白，结束了国外技术垄断的历史。

六价铬、铜、镍等重金属在线监测仪在电子工业发达地区已有小规模的安装，目前国内的主要生产厂家有南京德林环保仪器有限公司、北京环科环保技术公司等，但重金属在线监测仪品种比较单一，技术和质量与国外相比还有些差距，这方面的市场还有待开发。

4.2 水质毒性在线监测技术

海洋中的明亮发光杆菌经过驯化后，可以作为毒性的判断指标。通过实验逐步确定了氨氮、酚、六价铬、氟、硫化物、COD、H2S、Cl2、SO2等不同毒物间对发光细菌发光反应的抑制速率的差异，污染水质对发光细菌的影响程度以及与标准毒物HgCl2相对应的毒性等级。

通过测定发光细菌发光度的变化，量度被测水环境样品中由微生物、重金属和有机污染物所造成的急性生物毒性。与传统的将鱼、藻和其它水生生物作为检测指示生物相比，发光细菌法简便、快速、灵敏、适应性强、重复性好、精度高、费用低、用途广。发光细菌毒性检测最显著的特点是一次试验就能够定性或定量鉴别被测水样中的全部有毒物质，具有灵敏度高(ppm级)、准确度好(误差小于10％)、速度快、检测范围宽(包括铬、镉、铜、铅、镍、汞等重金属离子，DDT、有机磷等农药、24D等激素，洗涤剂、溶剂等有机和无机有毒物质)、方法简便，不需生物专业人员、检测费用低、适应性强，可在现场检测，也可在实验室检测等优点。

但目前我国还没有水质综合毒性检测系统的生产厂家。国内企业格维恩科技有限公司、上海艾晟特环保科技有限公司等都是代理销售，还没有形成自己的产品。随着人们对水安全的重视，对水质综合毒性的在线测定变得日益重要，这方面的市场潜力还是相当大的。

4.3 生物传感器的应用

生物传感器测定法是利用生物分子优良的分子识别功能，结合转换功能进行测定的检测方法。利用与待测物质具有良好选择反应的生物分子进行测定。随着反应的进行，生物分子及其反应生成物的浓度会发生变化，通过转换器变为可测定的电信号，从而达到选择性测定待测物质的目的。

目前已经有相当数量的生物传感器投入到大气和水中各种污染物质含量的监测中，在发达国家如英国、法国、德国、西班牙和瑞典，在水质检测过程中都采用了生物冷光型的生物传感器。生物传感器因其具有快速、连续在线监测的优点，将会有更广泛的应用，在测定二恶英等剧毒物质时能够做到安全检测。

4.4 荧光法的应用

荧光法是一种测定水中溶解态有机污染物的方法，用320nm激发波长，在430nm测定荧光强度可获得有机污染物的信息。与260nm测定DOC的UV信息有良好的相关性，且灵敏度和精确度都比UV法好。荧光法在自动监测系统中的应用前景很好，早在“九五”攻关中，中国环境监测总站就使用了排水中油类的直接荧光法自动监测。

目前代理销售的企业主要有北京爱格森自动化有限公司、北京渠道科学器材有限公司、北京首选科技有限公司等。

4.5 酶联免疫法(ELISA)的应用

生物法中，常用的生物分子是酶及抗体，即酶联免疫法(ELISA)、聚合酶链式反应(PCR)、表面胞质团共振检测(SPR)等。常用的转换器有电极、各种光学装置及石英振子等。

日本报道了生物检测法(ELISA)使用二恶英类自动前处理装置。大肠菌群是地表水和饮用水源地的必测指标，其自动监测的实现可大大减少监测人员的工作强度，在其自动监测系统中使用了与培养法完全不同的原理，即生物发光、化学发光法。

以酶联免疫法(ELISA)为原理的检测技术是目前发展的最新领域，用于化学毒性物质检测具有以下特点：

(1)具有很高的灵敏度，仅用少量试样便可完成检测；(2)选择性好，且比仪器分析的试样前处理方法简单，操作简便、快速；

(3)能得出环境污染物对生态影响的直接及综合信息；

(4)设备价廉，能够实现自动化，并可应用于多个试样同时处理，快速检测。

我国已颁布了采用ELISA的水和土壤等中污染物的检测方法。水质在线监测系统的展望

水质在线监测系统在发展历程中主要存在以下问题：

(1)产品集中度过低，企业规模偏小，缺乏长远利益的共识，竞争无序；

(2)产品品种单一，高新技术含量低，功能趋同化严重，质量难以持续稳定；

(3)缺乏产业规制，企业进出条件要求较低；

(4)资金紧缺，限制了发展。

与国外的连续自动监测产业相比，我国的连续自动监测产业尚处于发展初期，针对发展中存在的问题，不论是政府、水质在线监测系统生产企业还是排污企业自身都应该拿出积极稳妥的方案以应对国际和国内的竞争态势。

5.1 加强核心技术的研发，应对日益多样化的环境监测需求

连续自动监测企业应加强与高校和研究部门的合作，提高产品的技术含量，丰富产品种类，使产品功能多样化，增强企业的竞争实力，以应对环境监测和环境管理发展的需要，国家应根据未来环境管理发展的需要，加强技术引导，加大对关键技术的投入力度，提高并加快系统的国产化率，引导企业的技术走向。

5.2 加强企业间合作，促进仪器生产规模化

在配合产业规划，提高行业进入门槛的同时，对现有的连续自动监测仪器企业进行企业间合作和兼并的引导；对重点企业加大支持力度，出台减免税收等优惠政策；促使仪器生产规模化，尽快建立现代企业制度，淘汰作坊式生产和家族式管理模式，提高产品质量的稳定性。企业间的合作不仅应表现在技术的共同开发上，而是应更多地表现在市场的开拓、销售和运营维护的配合以及技术人员的培训上；兼并也不应仅表现在同类企业之间的以大吃小，而应更多地表现在不同类企业以及上下游企业间的优势互补上。

5.3 制定和修订相关规范

为配合污染源减排三大体系能力建设项目实施，环境保护部相继制定和修订了一系列标准，如《水质在线监测系统安装技术规范》、《水质在线监测系统验收技术规范》等，为规范水质在线监测系统的安装、运行奠定了基础。但是，随着环境管理的不断加强，随着仪器种类的不断增多，还应制定新的规范或标准，对已有不适应要求的规范标准要进行修订，如《水质在线监测仪器安装验收、安装标准》中，验收周期长、工作量大、低浓度指标要求过于严格等问题。

5.4 控制产品质量，执行环境监测仪器认证制度

加大对环境监测仪器的监督管理，建立和完善环境自动监测系统资质认证认可制度。适时完善环境监测仪器的发展规划和技术政策，明确水质环境监测仪器发展方向，指导和规范环境监测仪器的健康发展，避免企业盲从。要通过中国环境监测总站对环境监测仪器的技术水平和质量状况进行适用性检测，并向社会公布。

5.5 规范化运营与管理

在线监测系统的运营与管理是保证在线监测正常运转的基石，规范化的运营已是迫在眉睫。环境保护部对运营单位进行资质认可，对运营人员进行持证上岗考核，出台了《自动在线监测运营管理办法》，逐步规范了在线监测系统的运营。目前在线监测系统的运营已成为在线监测系统经济发展的增长点之一，运营管理已由无序向有序、由“游击”方式向专业化方向转变。

5.6 产业发展

(1)以目前人工采样和实验室分析为主向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展；

(2)由劳动密集型向技术密集型方向发展；

(3)由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展；

(4)由单纯的地面环境监测向与遥感环境监测相结合的方向发展；

(5)环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方向发展；

(6)环境监测仪器向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展。文章链

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第三篇：浙江省地表水水质水量自动监测系统工程建设方案

浙江省地表水水质水量自动监测系统工程建设方案

目录

1、总论...............................................1 1.1项目概况.............................................1 1.2编制单位概况........................................1 1.3项目编制依据和编制内容..............................3 1.4项目主要技术经济指标................................4 1.5主要结论.............................................5

2、项目建设必要性.......................................6 2.1水质、水量监测系统现状..............................6 2.2项目建设的必要性....................................7

3、建设目标、原则、范围和内容...........................10 3.1建设目标............................................10 3.2建设原则............................................10 3.3建设范围............................................11 3.4建设内容及规模.....................................11 3.5站房建设方式.......................................14 3.6水平年..............................................14

4、技术要求及建设条件...................................22 4.1技术要求............................................22 4.2建设条件............................................23

5、初步建设方案........................................25 5.1总体建设方案.......................................25 5.2子站建设方案.......................................26 5.3中心站远程控制系统建设方案.........................29 5.4主要仪器设备.......................................29 6、项目实施进度和组织管理..............................31 6.1项目实施进度.......................................31 6.2项目组织管理.......................................32

7、投资估算与资金筹措..................................33 7.1投资估算...........................................33 7.2资金筹措计划.......................................34

8、社会效益分析........................................36 附图浙江省地表水水质水量自动监测站分布图

1、总论 1.1项目概况

项目名称浙江省地表水水质水量自动监测系统工程建设方案。项目地点位于浙江省境内的主要江河重要控制节点、重要引调水源取水口、重要水功能区控制断面、重要饮用水水源地和重要水库和湖泊等。

报告编制单位浙江省水文局。

建设内容及规模建设96个地表水水质水量自动监测系统工程。建设内容主要包括设备购臵、站房及辅助设施建设改造以及数据信息系统升级同时建立配套的质量保证系统、数据传输系统、管理控制系统、综合查询分析系统、数据发布系统和运维管理系统。项目总投资24975万元其中建设费用17000万元运行维护费用7975万元。

资金筹措方案宁波市2425万元全部由地方承担。其余部分由省财政承担14206.5万元、地方财政承担8343.5万元。建设期2015年前建设27个2020年前建设69个。1.2编制单位概况

浙江省水文局持有甲级水文、水资源调查评价、甲级建设项目水资源论证、乙级建设项目水土保持方案编制、丙级勘测设计等资质证书和水环境监测国家级计量认证合格证书及事业单位法人证书。具有固定工作场所4000多平方米工作条件优越内部管理制度健全从1883年设立浙江省第一个水文站点起一直从事水文、水资源调查评价工作并受省水行政主管部门委托行使全省水文行业管理职能。全省水文观测站按观测项目分共有国家基本水文站1305个全省水文站网观测项目齐全布局科学合理站网密度和水文资料质量名列全国前茅。全局现有在职职工106人其中高级专业技术人员38人、中级专业技术人员46人。全省水文系统现有职工605人其中高级专业技术人员75人、中级专业技术人员203人。集水文水资源监测、水文水资源情报预报、水文自动测报系统工程设计与实施、通信工程设计与施工、水文水资源调查评价、水文分析计算、生态与环境分析等专业技术人员于一体技术力量雄厚技术装备先进配备有足够的与水文、水资源调查评价专业活动相适应的仪器设备和国 家认定的水环境监测实验设施及计算机绘图设备等技术装备。1992年10月在浙江省水文局中心实验室建于1978年的基础上成立了浙江省水环境监测中心2004年更名为浙江省水资源监测中心以下简称监测中心。现有省中心和11个市级分中心。其中水利部门的有省中心和杭州、温州、宁波、嘉兴、湖州、金华、台州、丽水8个市级分中心的9个实验室。中心实验室总面积4650平方米其中省中心600平方米、杭州分中心750平方米、嘉兴分中心480平方米、湖州分中心210平方米、金华分中心550平方米、温州分中心370平方米、台州分中心300平方米、宁波分中心600平方米 丽水分中心790平方米。中心1996年通过国家计量认证水利评审组 的首次评审2001、2006、2009年分别通过复查评审2010年通过 国家认监委专项监督检查。另外衢州、舟山、绍兴分中心分别利用用了当地环保、疾控等部门的已经通过计量认证的实验室进行检测工作。中心的主要职责是指导全省江河湖库水质监测工作负责全省水功能区水质监测断面设臵和调整对重要水源地、重点水功能区、行政界河的水量水质进行监测和分析评价承担全省水文水资源调查评价业务承担省级水资源公报、水资源质量通报的编制指导全省监测站网建设和业务技术培训及考核工作。现具备按《生活饮用水卫生标准》GB5750-2006、《水环境检测规范》SL219-98、水质分析方法标准SL7894-1994等国家和行业方法标准向社会提供地表水、地下水、饮用水含天然矿泉水、污水及其再生利用水、大气降水等5类67项参数公证数据的能力。1.3项目编制依据和编制内容 1.3.1编制依据

(1)《中华人民共和国水法》(2)《中华人民共和国环境保护法》(3)《中华人民共和国水污染防治法》

(4)《国务院实行关于最严格水资源管理制度的意见》国发[2012]3号

(5)《浙江生态省建设规划纲要》浙江省人民政府

(6)《中共浙江省委关于推进生态文明建设的决定》浙委„2010‟64号

(7)《浙江省跨行政区域河流交接断面水质监测和保护办法》浙政令第252号(8)《浙江省跨行政区域河流交接断面水质保护管理考核办法试行》浙政办发„2009‟91号

(9)《浙江省水文事业发展“十二五”规划》(10)《浙江省水功能区水质监测规划》

(11)《水文基础设施建设及技术装备标准》SL276-2002(12)《浙江省水功能区、水环境功能区划分方案》(13)《太湖流域水功能区划2010-2030年》(14)《地表水环境质量标准》GB3838-2002(15)《地表水资源质量评价技术规程》SL395-2007(16)《水环境监测规范》SL21998 1.3.2 编制内容

本建设方案以“浙江省地表水水质水量自动监测系统工程”为研究对象着重就项目建设的背景及必要性、功能定位与建设规模、站点选址与建设条件、投资估算与资金筹措等进行研究并提出建设的要求。1.4项目主要技术经济指标 工程主要技术经济指标见表1-1。表1-1

技术经济指标表

1.5主要结论

1.5.1项目建设是必要的

除省环境行政主管部门按照自身需要设立和规划设立的213个水质动态监测站外按照水资源和水功能区动态管理要求全省尚有上百个未建或未规划建设的主要江河重要控制节点、重要引调水源取水口、重要水功能区控制断面、重要饮用水水源地和重要水库和湖泊需要建设和完善地表水水质水量自动监测系统。本项目建设将全面提升我省地表水水质水量动态监测能力为最严格水资源管理和推进我 省生态文明建设提供技术支持并有利于促进公众参与和社会监督以及水资源监测信息的交流与共享。1.5.2项目建设是可行的 1建设条件基本完备

本项目需要新建站的场地条件均能满足要求水、电、通讯等配套设施条件基本具备。

2项目建设方案基本可行

项目建设以水功能区动态监测和科学管理为目的建设方案采取近期和远期相结合符合最严格水资源管理和我省水利发展总体规划要求。

3项目资金筹措方案基本可行

本项目建设资金拟申请省财政资金和项目所在地财政资金。我省近年来逐年加大水利投入建设资金能得到保障。

2、项目建设必要性

2.1水质、水量监测系统现状 2.1.1水利部门现状

经过60年的规划建设我省已基本形成功能基本齐备布局基本合理的各类水量、水质监测站网。到2010年底全省实有水文站67站、水位106站、潮位33站、雨量497站。按测验项目统计流量67处、水潮位206处、雨量672处、悬泥沙站14处、蒸发91处、水质729处、盐度6处、省级报汛站321处、预报断面17处。省水资源监测中心及各地市级分中心有管理、检测人员79人配备各类水质分析仪器设备共331台套。为配合各级水行政主管部门履行《水法》赋予的水功能区水质监测职责在省水利厅部署下浙江省水文局2007年编制了《浙江省水功能区水质监测规划》、2008年编制了《浙江省水功能区水质监测断面调整和布设建设实施方案》明确20082010年全省水功能区水质监测断面布设的具体要求规 经省水利厅批准后正式实施。近年来各市大力组织开展水功能区水质监测工作至2011年底全省水功能区监水质测断面已经达729个。随着水文科技进步全省水文水资源监测设施及技术装备明显改进特别是我省水文体制实行分级管理以后全省各级都加大了对水文的投入水文测验仪器设备的自动化、现代化水平上了一个新的台阶。全省已建成水情遥测站3000余个引进了和配备了多普勒剖面流速仪、自动测流缆道、超声波测流仪、电波测流仪、全站仪和流动注射等测验、分析仪器设备大量推广使用雨量、水位的模块存储技术计算机技术应用于水文的各个领域水文系统固定资产总值达17800万元。

总体而言我省对水资源量的监测相对完善水资源总量和其时空变化能够准确掌握而对水资源质的监测明显落后全省水利系统水质自动监测站建设尚属起步阶段目前只在钱塘江和运河建设了两处水质自动监测站。现有水功能区水质监测主要以人工取样监测为主监测频次低监测能力和时效性明显不足与加强水功能区动态监测和科学管理的要求和我省经济社会发展水平极不相称。2.1.2环保部门自动站建设现状

2006年前我省环保部门已在全省江河建设了87个水质自动监测站其中交接断面77个、水源地8个、其它类型2个2010~2012年环保部门规划新建设70个水质自动监测站均为水源地。该项建设今年将全部实施到位

除上述建设外按照环保部门最新规划2012~2013年将实施新一轮浙江省环境自动监测网络建设项目规划至2013年底新建56个自动监测站其中交接断面44个其它类型12个。

到目前为止环保部门在全省江河湖库已建和规划建设自动监测站213个其中交接断面121个、水源地78个、其它类型14个主要监测项目为常规五参数水温、PH、溶解氧、浊度、电导以及高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮分析仪。2.2项目建设的必要性

2.2.1项目建设是贯彻落实中央1号文件推动最严格水资源管理的需要今年中央1号文件明确了水利改革发展的目标任务提出“要基本建成水资源保护和河湖健康保障体系主要江河湖库水功能区水质明显改善城镇供水水源地水质全面达标”的要求。提出的基本原则之一是要坚持人水和谐顺应自然规律和社会发展规律合理开发、优化配臵、全面节约、有效保护水资源要从严核定水域纳污容量严格控制入河湖排污总量建立水功能区水质达标评价体系完善监测预警监督管理制度。《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》国发„2012‟3号提出了要“加强水功能区动态监测和科学管理”的要求本项目通过我省主要江河地表水水质水量自动监测系统建设监控全省主要江河污染物通量加强源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库、湖泊的保护有利于完善水功能区监督管理建立水功能区水质达标评价体系推进最严格水资源管理。

2.2.2项目建设是提升我省水资源监测管理水平的需要

地表水水质水量自动监测系统以在线自动智能分析仪器为核心运用现代传感器技术、自动测量和控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络组成一个综合性的在线自动监测系统实现了对全省地表水水质状况、河流污染物通量以及源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库、湖泊的实时自动在线监测和预警将大大提升全省水资源监测和管理自动化、科学化水平。2.2.3项目建设是完善全省水功能区管理需要

浙江省人民政府办公厅浙政办发[2005]109号“转发省水利厅省环保厅关于浙江省水功能区水环境功能区划分方案的通知”明确“各地要按照《方案》规定的目标水质进行管理结合本地实际制定相应措施削减和控制排污总量加强污染源整治改善水环境确保个功能区在2020年前达到水质目标。”2010年3月水利部关于实行最严格水资源管理制度工作方案提出“建立和明确开发利用红线控制指标考核体系把水功能区达标率等四项考核指标纳入各地经济社会发展综合评价体系地方各级政府要对考核指标进行分级考核进一步强化红线指标控制的监管力度”这是一项重要的水资源保护制度创新。地表水质水量自动监测系统工程的建设将全面提升我省现有水功能区水质监测的时效性、代表性和功能区达标评价的科学性为监督水功能区达标、入河污染物减排帮助各级政府准确研判水环境形势进行科学决策提供技术保障。

2.2.4项目建设是促进公众参与和社会监督的需要

本项目建设是促进公众参与和社会监督的需要。通过建设本项目实时掌握并及时发布重要水域水质信息促进公众参与和社会监督维护广大人民群众的水资源权益与省、地方相关部门、单位共享数据信息实现投资效益最大化。

综上所述本项目的建设将全面提升全省水资源监测和管理自动化、科学化水平增强我省现有水功能区水质监测的时效性、代表性和功能区达标评价的科学性为监督水功能区达标、入河污染物减排帮助各级政府准确研判水资源形势进行科学决策提供技术保障并有利于促进公众参与和社会监督。因此项目建设是必要和紧迫的。

3、建设目标、原则、范围和内容 3.1建设目标

按照中央和省委省政府关于加快水利发展改革中有关强化水资源管理和水生态保护的要求通过本项目建设实现全省主要江河控制断面源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库、湖泊的水质水量实时在线监测同时建立配套的质量保证系统、数据传输系统、管理控制系统、综合查询分析系统、数据发布系统和运维管理系统基本形成以自动监测为主、常规监测为辅的水质水量监测体系从而准确掌握全省地表水资源和入河污染物通量的时空变化全面提升水资源和水功能区监管能力结合环境行政主管部门的行政区接断面的水质自动监测严格水环境功能区管理和入河污染物减排达到水生态环境明显优化城乡河道综合治理全面推进、河湖健康功能得到有效维护主要水功能区水质显著改善的目标。项目新建的96个自动站加上水利部门已建的2个、环保部门现有及规划建设的213个水质自动站全省自动站数量达到311个。3.2建设原则

3.2.1不重复建设、资源共享

按照水行政主管部门水资源管理职能要求设站并与环境行政等其他主管部门共享监测信息不重复设站。3.2.2水质水量监测同步

水质自动站尽量与现有水文站水位站结合满足主要江河控制断面污染物通量监测、计算要求3.2.3监控重点明确监测站点布局合理全省主要江河污染物通量能够算清水资源质量能有效监控无明显空白区满足最严格水资源管理和水质预警要求。3.3建设范围

3.3.1主要江河重要控制节点设站

实现对主要江河的干流、重要的一二级支流进行水质水量的自动监测。3.3.2重要引调水源取水口设站

实现对跨流域、跨区域的引调水工程的取水口水质水量的动态监测。3.3.3重要水功能区控制断面设站

实现对部分属源头保护区、保留区的水功能区的水质水量的动态监测。3.3.4重要水库饮用水水源地设站

实现对环境行政主管部门以外的市级饮用水水源地的水质水量动态监测。

3.3.5重要水库和湖泊设站

实现对重要的且水面面积较大的水库、重要的湖泊进行水质水量的动态监测。

3.4建设内容及规模

为使该项建设充分结合我省水质自动监测现状满足水功能区管理需求我局前期组织开展了针对全省需要建设水质水量自动监测站点的调研工作收集了环保部门已建和近期规划建设水质自动站点、位臵全面分析了除环保部门已建和已规划建设自动站的断面以外的江河湖库建水质水量自动监测站的必要性和可行性综合考虑设站原则、断面水文条件、水质状况、上下游水域功能和保护目标、自动监测设备安装、设备运行维护和检修和土地征用可行性等因素综合选定96个自动监测站点。

本项目拟建的96个水质水量自动监测站点分布为杭州市12个、宁波市9个、温州市12个、嘉兴市3个、湖州市7个、金华市7个、台州市12个、绍兴市9个、丽水市11个、衢州市10个。3.4.1主要江河重要控制节点

全省主要江河重要控制节点共59个涉及10个市。分别为杭州8个、宁波5个、温州8个、嘉兴3个、湖州5个、金华6个、台州9个、绍兴5个、丽水4个、衢州6个。

其中已建有水文站共27个涉及9个市。分别为杭州2个、宁波2个、温州2个、湖州5个、金华5个、台州4个、绍兴1个、丽水3个、衢州2个。

已建有水位站共22个涉及9个市。分别为杭州2个、宁波3个、温州5个、嘉兴3个、金华1个、台州4个、绍兴2个、丽水1个、衢州1个。

3.4.2 重要引调水源取水口

全省重要引调水源取水口共9个、涉及6个市。分别为杭州2个、宁波1个、温州1个、台州2个、绍兴1个、丽水2个。3.4.3 重要水功能区控制断面

重要水功能区控制断面主要为重要保护区、保留区及开发利用区全省共13个涉及7个市。分别为杭州2个、宁波1个、温州2个、湖州1个、绍兴1个、丽水3个、衢州3个。其中已建有水文站共8个涉及5个市。分别为杭州1个、宁波1个、温州1个、丽水3个、衢州2个。已建有水位站共2个涉及2个市。分别为湖州1个、绍兴2个。3.4.4重要饮用水水源地

重要饮用水水源地共4个涉及3个市。分别为杭州2个、湖州1个、金华1个。

3.4.5 重要水库和湖泊

重要水库和湖泊共11个涉及7个市。分别为杭州2个、宁波2个、温州1个、台州1个、绍兴2个、丽水2个、衢州1个。详见表3-

1、表3-2和附图。

根据多年水质监测结果表明全省江河湖库水体中主要超标项目基本以溶解氧、高锰酸盐指数氨氮、总磷、总氮为主据此确定每个自动监测站监测设备配臵常规五参数以及高锰酸盐指数、氨氮和总磷总氮分析仪湖库站增加叶绿素和藻类分析仪、断面流量流速监测仪、视频监控设备、系统集成包括防雷设备和防火墙、质量保证控制仪器等仪器设备各1套同时配套建设自动监测质量保证、控制系统和中心管理控制系统。3.5站房建设方式

站房位臵应考虑其地理地质条件适合建站应具备良好的水、电、交通、通讯及土建等基础条件兼顾人为破坏因素和自然灾害等安全因素可选择良好的依托单位或安排有人值守或看管的场所。站房原则上采用永久性建筑确实不具备建设固定设施条件的站房考虑采用集装箱形式已有水文站、水位站的监测断面共59个这些站尽可能利用已有站房本项目需建设37个永久性建筑站房。在站房建设用地方面站房选址尽量避开耕地等保护地类每站占地面积约300400平方米。3.6水平年

水质水量自动监测系统工程建设的现状水平年2010年规划水平年近期为2015年、远期为2020年。

4、技术要求及建设条件

4.1技术要求

4.1.1监测站点建设要求

监测站站房位臵应尽量靠近监测断面便于操作控制减少站房建设难度用水、用电和通讯传输等配套设施接入条件应具备。取水系统建设在满足取水要求的前提下尽量简洁因地制宜。4.1.2系统架构要求

在系统构架设计上按照“统一规划、统一标准”的原则实现开放式、标准化、网络化和模块化系统构架。充分利用目前先进和成熟的分析仪器、信息、网络和计算机技术根据水资源保护管理的需要进行快速有效的监测数据采集、预警、传输、处理、储存和分析。为规范自动站建设提高水质水量监测水平和数据的有效性、可比性 按照统一的、符合国家技术要求的建设标准明确监测点位选取、取 水口设臵、取水方式、监测参数配臵、仪器技术参数等各方面要求。4.1.3仪器设备要求

在仪器设备的选用、采购和建设上充分借鉴现有环保部门自动监测仪器设备运行情况综合考虑目前国内自动站监测能力和水平根据不同断面水质实际状况选用国家认可、稳定可靠、运行费用低、维护管理方便和性价比高的仪器设备。采购时按照公开、公平、公正的原则根据《中华人民共和国政府采购法》及浙江省的有关政府采购的要求进行采购。4.1.4监测项目要求

在监测项目的选择上以监测结果准确度高、可比性强主要污染指标为首选。监测指标包括常规理化监测指标、水污染通量计算规定的项目和水量参数。以常规理化监测反映水体水质基本状况完善水资源管理和水资源保护的需要。

根据浙江省水质污染特点河道每站必测监测因子有五参数水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮及断面流量。湖库在河道必测因子的基础上增加叶绿素、藻类。各地也可以再根据当地江河湖库水质特点再增加监测因子。4.2建设条件

4.2.1配套基础设施条件

为了更好的开展本项目建设省水文局组织开展了自动站前期调 研工作基本摸清了各断面自动站建设的基础条件全面分析了建站 的必要性和可行性。

从初步调研情况看已建水文站的27个主要江河重要控制节点的 场地条件均能满足要求水、电、通讯等配套设施条件基本具备可 以在近期进行自动站建设。4.2.2经济社会条件

浙江省是全国最具经济发展活力的省份之一目前在经济增长方 式转变和结构调整中取得新进展经济运行质量和效益进一步提高 新农村建设稳步推进统筹发展和建设和谐社会进展良好资源要素

环境状况改善。

2010年全省生产总值27227亿元比上年增长11.8%地方财政一般预算收入2608亿元增长21.7%研究与试验发展经费支出占生产 总值比例1.82%单位生产总值能耗预计下降5.4%化学需氧量排放、二氧化硫排放量相较于2005年分别下降了16.2%和20.9%城镇居民人均可支配收入27359元农村居民人均纯收入11303元实际增长7%和8.6%。经分析研究后认为本项目建设的经济社会条件较好。

4.2.3 自动站建设管理保障

省水文局水资源监测中心承担水利部门自动监测系统的建设 方案编制系统建设、维护和运行管理的技术指导市级水文站水 资源监测分中心承担所在市级行政区自动监测站的日常维护和运行管理的技术指导各站点建设所在县市、区作为项目法人按照统一要求具体承担项目建设和管理工作。

5、初步建设方案 5.1总体建设方案

地表水水质水量自动监测系统由系统中心站和子站组成。中心站 设有远程控制中心监测子站则由采水系统、配水/预处理系统、分 析测试系统、辅助系统、数据采集/控制系统、数据处理/传输系统、视频监视系统、质控系统、防雷系统和站房组成其工作方式为24 小时间歇或连续自动运行。见图5-1。

5.2子站建设方案 5.2.1站房设计 站房面积在80120平方米之间除能安装全部监测仪器外还应留有化验室、配电间、水泵间、值班室等空间。站房周围应有疏通雨水渠道具备防雨、防虫、防尘、放渗漏和防电磁波干扰的相应措施。站房须采用正式电、容量应至少在20KV以上有条件的应单独安装一个专用变压器。站房应通水通路通电话。站房的设计应充分考虑洪水期间对监测站房的影响至少按50年最高水位设计站房的基础高度。同时站房应安装避雷设施和良好的接地装臵。

室内应配有空调设备来电自启、除湿设备。温度控制在5℃ 30℃相对湿度控制在80以下避免阳光直射仪器。站房内仪器间至少保留8米长的完整墙面墙内不能埋电线并且能够承受仪器重量应有一道排水沟地面应有倾斜排水沟处最低。5.2.2取水系统

取水口位臵的选择原则上应在交接断面附近并留有足够的预警 缓冲时间。取水系统建设在满足取水要求的前提下应尽量简洁因地 制宜针对每个水站取水位臵的不同情况采取最适合的方式。应尽量 减少取水系统建设的难度。5.2.3配水/预处理系统

配水系统的设计必须满足各仪器对水量、水质的要求水质五参 数的传感器应安装在水质预处理前应避免水流流速对溶解氧测定和对浊度测定的影响仪器对水质有要求时只对进入仪器的水样进行处理。5.2.4分析测试系统 自动分析仪器是水质自动监测系统的核心部分分析仪器应通过 权威机构认可并符合国家或行业自动监测仪器技术要求测定程序应与国家、行业或国际标准方法一致。仪器选择必须注重稳定可靠同时还要充分考虑对不同盐度水质的适用范围尤其要考虑监测指标浓度低或水质盐度高时的准确性。

自动站标准配臵的监测模块具有自动分瓶采样器和监测五参数 水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮以及叶绿素、藻类配臵相应的断面流量流速监测仪。常规理化监测项目设臵为4-6小时1次当发生水质状况发生明显变化或发生污染事故期间将监测频次调整为12小时1次并辅以人工采样监测。5.2.5辅助系统

辅助系统是保证水站正常稳定运行不可或缺的重要组成部分。辅助系统包括清洗单元、纯水制备单元、压缩空气单元、除藻单元、停电保护及稳压单元、防雷单元、河道水文测试单元、水样自动留样单元和运行环境安全单元等。

为提供稳定安全的供电单元系统配臵UPS、发电机、稳压器。UPS对系统UPS对系统起停电保护作用。在停电状态下能保存及传输 数据恢复供电后系统能自动恢复工作在配备UPS的同时系统总电源配备三相稳压器根据系统最大功耗充分考虑系统感性负载选用电启动方式启动功率为4.5KW的三相发电机。在停电的时候通过电启动防止在突发事件产生或紧急监测时系统停电而导致系统不能测试事件发生。5.2.6数据采集/控制系统

系统可对各种设备的输入、输出的开关、数字信号进行处理根据不同设备的不同要求进行相应的控制。至少能保存一个月的最小统计单位值最小统计单位时间不大于5min并至少可保存一年的小时数据。系统具有掉电保护功能并能记录掉电状态。采用开放式的、标准化的现场总线协议。系统具有防雷击、抗电磁干扰功能。5.2.7数据处理/传输系统

采用windows操作系统所有的软件应采用标准的语言编程。软 件应具有良好的可扩充性和维护性。系统配臵数据处理设备工业控 制计算机级在现场进行数据处理处理结果应至少包括实时测量值、日均值、周均值、月均值及日时均值连续变化曲线超标值检验及自动报警。能实时自动记录采集到的异常信息并主动上传到远程控制中心可自动或手动远程控制对异常信息进行处理。系统与远程控制中心之间的数据传输原则上仍采用光纤方式不具备架设光纤条件的可采用其他宽带方式。光纤或宽带租赁费用按 年支付由各地方管理单位在运行费用里列支。站点和监控中心的数 据传输协议和数据格式应符合水利部有关技术规定。5.2.8视频监视系统

视频监测主要用于监视监测仪器的工作状态、人员的进出情况、取水口和水面情况。在每个站位配臵三台摄像机和一套视频传输处理 设备一台安装在取水口监视取水口及水面情况情况一台安装在设备间监视仪器工作情况一台安装在站房出入口监视站房安全及人员的进出情况。同时视频应该能远程传输在远程控制中心通过视频控制解码器将数字视频信号还原成模拟视频号再在大屏及监视器上显示工作人员可以看到一个大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的视频图像方便监控。5.2.9质量保证与控制系统

子站质量保证与控制系统主要是配备与自动监测仪器试剂有关 的仪器建立子站比对实验室保证水样的同步性、时效性为数据 比对的有效性提供物质保障。5.3中心站远程控制系统建设方案

为实现水质水量远程监控、管理需要建设省、市、县三级水资 源监控中心和环保光纤传输专网。在硬件建设上需要添加必要的服务 器、存贮等硬件设备。数据的管理上子站的数据处理/控制系统与 中心站自动监测与信息管理平台实现对接同时对数据综合查询分析系统和数据发布系统进行必要的完善。5.4主要仪器设备

根据上述建设方案本项目新建的96个水质自动监测站需配臵 五参数、高锰酸盐指数、氨氮和总磷总氮分析仪湖库站增加叶绿素 和藻类分析仪、断面流量流速监测仪、视频监控设备、系统集成包括取水系统、配水/预处理系统、辅助系统、数据采集/控制系统、数据处理/传输系统等、质量保证控制仪器等仪器设备每个站房各1 套。见表5-1。

6、项目实施进度和组织管理 6.1 项目实施进度

项目实施的总体要求为截至2020年底建成覆盖全省、监测仪器完备、监测项目齐全、技术先进、管理有效和布局合理的浙江省地表水水质水量自动监测系统网络。

按照此要求96个监测系统工程整个建设期为9年实施进度如 下近期建设27个站即主要江河控制节点中已经建有水文站的27个站在近三年建设自动监测站2013、2014、2015年每年建设9个建设进度见表6-1。

表6-1 全省水质水量自动监测系统工程近期建设进度表

远期建设69个其中20162020年每年建站数量分别为22、10、15、9、13个。其中2016年建设已建水位站的主要江河重要控制节点22个站 2017年建设已建水文站、水位站的重要水功能区控制断面10个站 2018年建设重要水源地站4个和重要水库和湖泊11个站 2019年建设重要引调水源取水口9个站 2020年建设未设水文水位站的主要江河重要控制节点10个站和重要水功能区控制断面3个站。配合工程的开展应完成项目建议书、可行性研究报告的编制及审批工作项目初步设计、施工图设计、工程招投标、设备采购等工作自动监测站的土建施工和仪器设备安装、调试和联网工作完善中心站远程控制系统建立质量保证控制系统竣工验收及交付使用。6.2 项目组织管理

省水利厅成立全省地表水水质水量自动监测系统建设领导小组 下设办公室组织、协调和推进项目的实施指导全省地表水量水质 自动监测系统的建设工作办公室下设管理组和技术组。省水文局负责组织质量保证和控制系统建设并负责自动监测站 建设、验收、运行的技术要求制定及技术指导省水资源中心负责组 织传输网络及中心管理控制系统建设。

7、投资估算与资金筹措 7.1 投资估算 7.1.1 编制说明

本项目投资估算按《建设项目经济评价方法与参数第三版》、《浙江省工程建设其他费用定额》建建发[2006]292号中规定的 有关方法进行。编制说明如下

1项目建筑工程包括新建站点的主体结构、装饰和安装工程 以及室外道路、绿化工程。项目建筑工程费用按照《浙江省建筑工程 费用定额2010》估算并参照当地实际土建造价和有关文件规定。

2设备购臵费为新建站房和完善站房的仪器设备购臵费用。3其他费用包括建设管理费、勘察设计费、环境影响评价费、市政公用设施费和生产准备及开办费。由于项目可依托项目建设单位 及地方水利系统的技术和管理人员因此暂不考虑建设单位管理费。建设管理费主要为建设管理其他费、工程监理费、建设工程质量监督 费勘察设计费计费额为站房的建筑工程费市政公用设施费包括白蚁防治费、新型墙体材料专项资金、散装水泥专项资金等。新增土地费用暂不计。7.1.2 投资估算

参照省环保厅水质自动监测系统建设经费分别估算河道站和湖 库站建设费。河道站单个水质水量监测体系工程建设费200万元新建站房建筑工程费每站50万元、已有水文站的不计站房建筑费河道监测仪器设备购臵费、质量保证和控制系统费、数据传输和管理系统费等合计每站150万元湖库站单站建设费250万元新建站房建筑工程费每站50万元、已有水文站的不计站房建筑费湖库监测仪器设备购臵费、质量保证和控制系统费、数据传输和管理系统费等合计每站200万元

各站的管理运行费25万元从建设后的次年起计算。本项目建设投资24975万元其中工程费用17000万元运行维护管理费用7975万元。

其中近期建设投资4725万元其中工程费用4050万元运行维护管理费用675万元。

远期建设投资20250万元其中工程费用12950万元运行维护管理费用7300万元。详见表7-1。7.2 资金筹措计划

建设资金拟由省财政和地方财政共同承担。具体如下

宁波市为计划单列市其站房建筑工程、仪器设备和质量保证控制系统投资等2425万元全部由地方承担。

其余部分省财政承担投资总额的63即14206.5万元主要为站房仪器设备购臵以及质量保证控制系统和数据传输管理系统建 设。地方财政承担37即8343.5万元主要为站房建筑工程费。

8、社会效益分析

建成后的浙江省地表水水质水量自动监测系统是一个网络畅通、应用全面、资源共享、标准统一、安全可靠的平台。全省地表水水质水量自动监测系统的建设将全面提升我省水质监测监控能力实现全省主要江河控制断面、源头水、大型引调水工程、重要饮用水水源和重要水库湖泊水质水量的实时在线监测准确掌握全省地表水资源和入河污染物通量的时空变化全面提升水资源和水功能区监管能力。结合环境行政主管部门的行政区交接断面的水质自动监测严格水环境功能区管理和入河污染物减排达到水生态环境明显优化、城乡河道综合治理全面推进、河湖健康功能有效维护的目的。对促进经济社会与水环境协调发展和水资源的可持续利用对加快推进我省的生态文明建设都具有十分重要的意义。

第四篇：远程环境在线监测系统的设计与应用

远程环境在线监测系统的设计与应用

2012-03-17f关键字： 在线监测 上位机 无线服务

环保数据监测系统是环境保护中的重要环节，传统的环境监测是人工采集数据，监管效果差。针对这一问题设计了一种无线远程环境在线监测系统，下位机采用西门子S7-200 PLC(可编程控制器)采集、存储现场数据，通过GPRS(通用分组无线服务)DTU(数据传输单元)主动向数据中心发送采集到的实时数据，并能够在指定的时间段内接收上位机指令，进行历史数据查询;上位机利用VB 6.0的Winsock控件接收多台数据采集终端的数据，并进行分析处理。该系统已经在佛山市南海区运行，有效地提高了环境监管的效率。

传统的环境监测，大多是环保局工作人员到污染源现场采集数据，手工记录工厂的污染治理情况。由于要监测的厂家众多，且厂家地理位置分散，工厂偷排现象十分普遍，即使花费了大量的人力和物力也无法完整地采集到污染源的相关数据。可见，传统的人工环境监测手段已无法满足环境监测的需要，针对这些问题，设计一个远程环境在线监测系统，系统要求：①实时监测生产设备和治污设备的运行状态;②能够存储一周内的数据，进行历史数据的查询和补足;③以动画形式实时显示设备状态，以曲线形式进行对比分析，为污染源监管提供客观科学依据，提高环保执法现代化水平。

现场数据的采集、远程传送、上位机可靠接收数据是一个成功的远程监控系统的关键所在。本系统采用西门子PLC(programmable logic controllerr，可编程控制器)采集生产设备和治污设备的开关量信息;使用工业级GPRS(general packet radio service，通用分组无线服务)DTU(data terminal unit，数据传输单元)传送数据;利用2个基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网际协议)协议的应用程序之间相互通信的套接字(Socket)技术接收数据。数据中心服务器将接收到的数据存储到数据库中，并以动画、曲线等形式显示。1 系统架构 系统的总体结构如图1所示。系统主要由3部分组成：西门子S7—200CPU 224XP CN采集实时数据部分、GPRS DTU数据传输部分、环保局数据中心部分。、图1系统总体结构 1.1 PLC实时数据采集

PLC实时读取输入寄存器IW0的值，将时钟信息和设备状态信息数据打包后，通过串行口RS 485每隔30S将数据发送到GPRS DTU通信模块，然后再传送到中心服务器，供实时的动画和曲线等显示使用，PLC每隔5 min存储一条记录到历史数据表中，历史数据表可在指定的时间段内接受数据中心服务器发送来的数据杏询/数据补足等命令，完成相应的历史数据查询功能和某天的数据补足功能。1.2 GPRS无线数据传输

GPRS是在现有GSM(global system for mobilecommunication，泛欧式数位行动电话系统)网络的基础上叠加了一个新的网络形成的逻辑实体而发展出来的新的分组数据承载业务。GPRS的理论带宽可达171.2 kbit.S-1，实际使用带宽大约在10～70kbit.S-1，底层支持TCP/IP协议，使得GPRS能够与Internet实现无缝连接，GPRS无线网络具有接入速度快、永远在线、覆盖面广、运营成本低廉、组网灵活、系统扩容方便等特点。

GPRS DTU是GPRS网络的数据终端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口设备连接起来进行数据交互，在GPRS DTU模块上配置了串口设备的波特率、数据位、校验位、数据中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地将PLC发往串口的数据通过GPRS网络传送到Internet网络，然后再通过局域网将数据传送到数据中心服务器。1.3数据中心服务器 数据中心服务器接收并保存数据到SQL(structured query language，结构化查询语言)数据库中，然后对数据进行相应的操作，最终将数据以动画、曲线等形式显示，为科学执法提供数据支持，数据的接收采用VB 6.0的Winsock控件来实现，是本系统的关键之一。在数据传输过程中，要求数据中心服务器的IP地址与GPRS DTU中的IP地址一致。系统运行时，启动Socket监听，与远程数据采集终端建立通信连接之后，就可以进行正常的数据接收。2 PLC的程序设计 2.1 PLC通信方式

选择合适的通信方式，是实现高效数据传输的关键。西门子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4种。

2.1.1点对点(point to point interface，PPI)方式

用于和西门子编程软件或西门子的人机接口产品通信，是一种主从应答式通信模式。这种通信方式需要专用的PPI电缆。

2.1.2多点接口协议(multipoint interface，MPI)方式

用于在西门子的产品之间建立小型的通信网络，允许多主通信和主从式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外设)方式

用于实现与分布式I/O(远程I/O)的高速通讯。可以使用不同厂家的PROFIBUS(process field bus，过程现场总线)设备，但是需要专门的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式

这种通信方式允许用户根据自己的实际情况定义通信协议，在多种智能设备之间进行通信。PLC通过串口将数据上传至GPRS DTU，再由GPRS DTU通过无线网络将数据发送到数据中心服务器。自由端口通信协议可以通过程序灵活控制PLC串口的通信方式，通过程序控制，在大部分时间内使PLC作为主机，主动上传实时数据，在指定的时间段内又可使PLC为从机，接受上位机的查询命令，进行历史数据的查询，这样可以最大限度地降低系统数据流量，降低运营成本。2.2 PLC程序

PLC程序的流程如图2所示，采用模块化编程。主要程序为串口初始化子程序，实时数据发送子程序，历史数据存储子程序，历史数据查询中断程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2个标准的RS485端口Port0和Port1，选用Port0进行自由端口通信。串口初始化主要是设置一些标志寄存器的值，让其按照指定的方式通信，比如，通过改变特殊标志位寄存器SMB30的值，就可以改变通信的波特率、奇偶校验位、停止位等信息。这些设定必须与GPRS DTU的相关参数值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重启时运行一次。

图2 PLC程序流程图 2.2.2实时数据发送子程序

S7-200系列PLC有专用的发送指令XMT，其格式为XMT_TABLE_PORT。接收指令为RCV，其格式为RCV_TABLE_PORT，其中PORT为通信端口，本系统设为端口0，TABLE为发送(接收)数据的数据缓冲区，其第1个字节为发送字符的个数，最大为255字节。在本系统中，监测的设备都是比较大型的设备，不会频繁启停，也就是说监控对象的状态不会频繁地发生变化，每隔30 s发送一次实时数据到数据中心，已经可以满足系统的实时性要求。

2.2.3历史数据存储子程序

系统将采集到的生产设备和治污设备的开关量信息(2字节)，隔5 min存储一次到历史数据表中。考虑到要进行历史数据补足查询，每8 h(192字节)数据作为一个数据存储单元，再加上数据头和数据尾等信息，一个数据区200个字节。历史数据保存7 d需要4 200字节，在PLC内存中就可以存储最近7 d内的历史数据。PLC程序使用时钟信息确定每个数据具体的存储位置。

2.2.4历史数据查询子程序

PLC利用时钟信号控制自由端口通信，让PLC在每天指定的时间段内，允许数据中心服务器对下位机进行历史数据查询。当进行数据补足时，就将缺失数据所在的数据区的数据(200字节)全部发送到数据中心服务器，确保数据库历史数据的完整。查询结束后，自动返回到PLC主动发送实时数据模式。3 上位机程序设计 3.1 Winsock控件原理

对数据进行可靠的接收是整个系统的关键。Socket流式套接字是一种针对TCP的面向连接的套接字。直接采用Socket技术来实现数据中心服务器和远程数据终端通信比较复杂。因此，采用集成了Socket技术的Winsock控件。

Winsock控件是微软Windows提供的网络编程接口，提供了基于TCP/IP协议的接口实现方法。它把与网络通信相关的Windows Sockets API(application programming interface，应用程序接口)函数封装成为一个整体。将网络编程要用的函数作为控件的属性和方法。通过对控件相关属性的设置和方法的调用就可以实现稳定的网络通信功能。该控件为用户提供了访问TCP和UDP(user datagramprotocol，用户数据包协议)网络的极其方便的途径，并且适用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多种可视化编程环境。本系统有多台数据终端，要为每台数据终端建立一个线程，负责实时高效的接收和发送数据。Visual Basic 6.0的Winsock控件数组可以很方便地实现这一功能，因此采用Visual Basic 6.0开发上位机程序。

图3表示单台数据终端与服务器数据中心进行数据交互的过程。当有多台数据终端时，数据终端与服务器建立连接进行数据交互的过程相同，只需要增加新的Winsock控件实例，这里使用控件数组。具体方法是：在窗体中加入Winsock控件，命名为Listener，将它的Index属性设置为0。作为Winsock控件数组的第一个元素。然后在窗体的Load事件中声明一个模块级的变量Count，把Count设置为0，数组中的第一个控件的Local port属性设置为1011(与GPRS DTU一致)，接着调用控件的Listen方法。然后在连接请求时，代码将检测Index是否为0，如果为0，监听控件将增加Count的值，并使用该号码来创建新的控件实例，然后使用新的控件实例接受新的连接请求。这样就可以完成多台终端与服务器数据中心通信程序的设计。

图3单台数据终端与服务器通信工作流程 3.2数据中心服务器接收数据

数据中心服务器接收PLC实时数据的界面如图4所示。可以看出，接收的实时数据有12个字节，以16进制显示。在实时数据框中，00 04表示机器码，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09点33分02秒，00系统保留位，04表示星期三，8D CF表示设备的开关信息。在历史数据框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的实时数据，1表示设备开，0表示设备关。在下位机补足数据框中，是数据中心服务器检测到数据库中某个时间段的数据有缺失时，进行数据补足查询，得到的一段历史数据。

图4上位机接收的数据画面

图5实时状态图

服务器将收到的数据存储到SQL数据库中，然后在服务器的人机界面中，将数据以动画、曲线等形式显示出来，生动地展示污染源生产设备和治污设施的开关情况，为科学监管厂家的治污情况提供了数据支持。4 结语

本文利用S7—200 PLC自由端口通信、GPRSDTU透明的数据传输、VB6.0的Winsock控件，成功实现了远程环境在线监测系统的设计。本系统已经成功地在佛山市南海区环保局运行。数据采集终端可以在环境恶劣的厂区稳定可靠运行;数据中心平台可以以动画的形式实时观测到厂区生产设备和治理设备的运行状态。图5显示了某家工厂的设备运行情况，指示灯为绿色表示设备在运行状态，否则为红色。此外，还能将生产设备和治理设备的历史运行情况以曲线形式进行对比，分析治理设备是否和生产设备同步运行。

第五篇：浅谈水质自动监测系统在水环境中的应用

浅谈水质自动监测系统在水环境中的应用

丁梦秋

松原市环境监测站

吉林 松原

138000 摘 要：在社会经济快速发展的同时，也伴随着水资源的过度开发、低效利用和生态环境的严重破坏，我国河流湖库的水质和生态都受到不同程度的损害。水质监测是水资源保护最重要的工作基础和技术支撑，准确、及时、可靠的水质监测数据是水资源保护依法行政的基础。水质监测要满足水资源保护监督管理的需要，必须加快现代化和自动化建设步伐，提高水质监测信息采集能力，所以建设水质自动监测站是一种趋势。本文从建设任务出发，分析了环境影响评价要点，并且进行环境影响评价和解析，提出环境保护措施设计的关注点，以供共同探讨。

关键词：水质自动监测； 水资源保护； 水环境

水质自动监测系统的发展概述

水质在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专业分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。

国内水质自动监测系统建设起步较晚。20世纪90年代末，水利、环保部门相继在部分重要水系建立了水质自动监测系统。主要监测项目为常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总有机碳等，在饮用水源地水质监测系统增加了总磷、总氮、叶绿素、生物毒性等项目。近年来，水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用，我国的水质自动监测站（以下简称水站）的建设也取得了较大的进展，环境保护部已在我国重要河流的干支流、重要支流汇入口及河流入海口、重要湖库湖体及环湖河流、国界河流及出入境河流、重大水利工程项目等断面上建设了100个水质自动监测站，监控包括七大水系在内的63条河流，13座湖库的水质状况。

2自动监测系统的特点

与传统的手工监测相比：

（1）水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时可以查询到所设站点的水质数据。这对于解决现行的水质监测周期长，劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题，具有深远的社会效益和经济效益。

（2）水质自动监测工作的开展，一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了在水质发生恶化时，仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患于未然，充分体现了环保部门对水质综合管理的优越性。

（3）水质自动监测系统促进水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。

3水质自动监测技术的应用领域

3.1水功能区污染物总量监控

计算污染物总量需要大量水质、水量数据。水质自动监测频次高，产生的信息量大，在重要的控制断面实现水质的自动监测，有利于实施水功能区管理、污染物排放总量控制，促进水资源管理工作的现代化。

3.2供水水源地水质监测

在水源地建设自动监测站，可对水源地的水质进行24小时不间断监测，实现对自动监测站的远程监控，一点发生异常，及时预警，为保障水源地供水安全提供有效的技术监督手段。

3.3预警预报重大水质污染事故

自动监测系统实时连续监测对突发水污染事故预防和应急监测具有明显的优势。通过自动监测系统的预警功能，可及时发现污染事故，分析自动监测数值变化趋势，可判断污染程度，对下游水质污染做出预警预报，防止污染事件的进一步扩大，减轻其危害有着重要意义。

3.4跨界河流的水质监测

在跨界河流敏感点建设自动监测站，实时监控水质变化状况，与实验室人工监测相结合提供客观、准确、中立的水质监测数据。

4水质自动监测技术存在的问题与技术应用成果

4.1存在的问题

4.1.1投资规模较大，运行费用较高；监测仪器以进口为主，价格昂贵。运行维护成本高，仪器配件耗品价格昂贵。

4.1.2对操作、运行、维护人员的技术水平要求较高；

4.1.3系统本身运行不稳定；仪器的基线漂移、试剂的变化、供电系统的稳定性等多种因素，都会影响到水质自动监测系统的稳定性。

4.1.4系统监测数据与实验室人工使用标准分析方法监测的成果有一定的差别。由于水质自动监测仪器设备受现场环境条件和自动化控制要求的影响，其监测数据的准确性不如实验室经典化学分析方法，因此在使用之前，必须通过国家校准检测方法的比对使用，验证自动监测的准确性及可比性。

4.2技术应用成果

随着国家水质自动监测系统的运行，充分发挥了实时监视和预警功能。在跨界污染纠纷、污染事故预警、重点工程项目环境影响评估及保障公众用水安全方面已经发挥了重要作用。

（1）2008年四川汶川特大地震发生后，中国环境监测总站立即通过水质自动监测系统远程查看灾区水质状况，将灾区7个水质自动监测站的监测频次由原来的4小时一次调整为2小时一次，在第一时间分析了地震灾区地震前后水质状况，并将灾区水质无明显变化的情况及时向国务院抗震救灾总指挥部上报，并编制《汶川大地震后相关国家水质自动监测站水质监测结果》，每天在互联网上发布自动监测结果，为保障灾区饮用水安全，稳定灾区群众发挥了重要作用。

（2）2008年北京奥运会期间，利用北京密云古北口自动站（密云水库入口）、门头沟沿河城自动站（官厅水库出口）、天津果河桥自动站（于桥水库入口）、沈阳大伙房水库及上海青浦急水港自动站等国家水质自动监测站对城市的饮用水源实施严密监控，每日以《奥运城市地表水自动监测专报》形式上报环境保护部，为奥运期间饮水安全提供了技术保障。

结语

实施水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况，保障饮用水源地的取水安全，为水资源保护监督管理和决策提供了有力的支持手段。

参考文献

[1]赵宝吉.我国水质自动监测的发展与应用[J].黑龙江环境通报.2000.（3）

[2]孙南.水质自动监测系统运行过程中的质量保证和质量控制[J].环境监测管理与技术.2009.（1）