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【 解決方案】英國Jensprima-飲用水在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸方案
一.概述
為配合自來水公司實現(xiàn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006》文件提供長期可靠的水質(zhì)監(jiān)測保障，以確保市民飲用水安全、衛(wèi)生，生活飲用水在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀器為核心，自動測量水的色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、PH值，水中鐵、錳等微量元素的含量，以及水中的菌落總數(shù)、總大腸菌群數(shù)、消毒劑余量、水的耗氧量、氨氮和水的總硬度等污染因子，運用各種自動控制和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個綜合生活飲用水自動監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可存儲、處理、傳輸各項水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。
二、設(shè)計要求
- 現(xiàn)場儀表能準(zhǔn)確測量和顯示生活飲用水的渾濁度、水溫、余氯和pH值。
- 現(xiàn)場儀表能按要求設(shè)置定期自動校驗或手動校驗。
- 現(xiàn)場儀表測量數(shù)據(jù)通過中央控制和傳輸系統(tǒng)能準(zhǔn)確傳送到自來水廠電腦上。
- 自來水廠電腦能準(zhǔn)確接收、顯示和保存現(xiàn)場儀表上傳的數(shù)據(jù)。
- 自來水廠電腦能準(zhǔn)確顯示在線測量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。
- 自來水廠能檢索不同時段不同日期的歷史數(shù)據(jù)進行報表統(tǒng)計和圖形曲線分析并自動生成日報、月報、年報。
- 為保證存儲在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的完整性，系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)的維護功能，如備份、導(dǎo)入、導(dǎo)出等。
- 報表數(shù)據(jù)中包含有排放總量累計，并可導(dǎo)出為Excel格式，便于利用Excel生成格式更為復(fù)雜的報表。
三、系統(tǒng)原理
進樣和預(yù)處理單元將自來水廠的生活飲用水抽取到監(jiān)測房內(nèi)，并對水樣進行預(yù)處理，現(xiàn)場儀表利用自帶取樣設(shè)備對預(yù)處理后的水樣進行取樣測量并轉(zhuǎn)換成渾濁度值、pH計和余氯值、溫度值等水質(zhì)進行測量?，F(xiàn)場分析儀、pH計所測得的數(shù)據(jù)以4～20mA電流信號或RS485 Modbus傳輸至數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)的處理、打包和存儲。后，通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)與上位機和自來水廠聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)示意圖如下。
生活飲用水水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)組成框圖
四、系統(tǒng)組成
（一）進樣和預(yù)處理系統(tǒng)
利用可編程控制器控制水泵運行，將自來水廠的生活飲用水抽取上來。抽取上來的自來水通過濾網(wǎng)去除大的雜質(zhì)后進入試樣容器，試樣容器中裝有高速旋轉(zhuǎn)式均化器，使懸浮物質(zhì)破碎、均化。均化后的自來水被送入現(xiàn)場分析儀進行測量。
進樣系統(tǒng)的組成部件主要為水泵、管路、過濾網(wǎng)和均化器。
（二）pH計
根據(jù)我公司在水質(zhì)在線監(jiān)測領(lǐng)域的經(jīng)驗和污染物排放企業(yè)的實際情況，我們推薦性能優(yōu)良、適用范圍廣的英國Jensprima/杰普(上海)innoCon6501P+innoSens110TpH計。該儀表的測量原理為玻璃電極法，由AgCl/Ag為參比電極，玻璃電極為指示電極，通過測量電位差而計算pH值。innoCon 6501P pH計廣泛應(yīng)用于化工、電鍍、食品、石油、制藥、生物工程、環(huán)保等行業(yè)過程控制和排放口監(jiān)測，且具有很好的表現(xiàn)。
1、該儀表主要功能如下
- 菜單操作，驅(qū)動程序簡單。
- 通過面板的按鈕做兩點校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)電極補償。
- 自動溫度補償（ATC）。
- 無 ATC 探頭時，可用手動溫度補償功能，分別設(shè)置校準(zhǔn)值和過程溫度。
- 所有繼電器具有滯后調(diào)節(jié)，有效地降低誤報警情況的發(fā)生。
- 分別可調(diào)的高、低點遲滯寬度（死帶）保護繼電器在設(shè)定點附近不會過分頻繁跳動。
- 大屏幕雙排液晶顯示易于清晰地讀出多種提示、報警狀態(tài)、操作和誤操作信息。
- 抗電磁干擾保護輸入和輸出信號都不受外界干擾影響。
2、該儀器的技術(shù)指標(biāo)如下
pH測量范圍 | -2.00-16.00 pH |
分辨率 | 0.01 pH |
準(zhǔn)確度 | ± 0.01 pH |
mV 測量范圍 | - 2000 to +2000 mV |
分辨率 | 1 mV |
準(zhǔn)確度 | ± 1 mV |
溫度測量范圍 | - 10.0 to + 130.0 oC |
分辨率 | 0.1 oC |
相對準(zhǔn)確度 | ± 0.2 oC |
傳感器 | NTC 10K /Pt 1000 |
溫度補償方式 | 自動/ 手動 (參照 25.0 oC) |
報警輸出 | 2組獨立設(shè)定Hi/Lo報警點，帶遲滯設(shè)置 |
電流、數(shù)字輸出 | 4-20ma/RS485 Modbus RTU |
（三）余氯分析儀
1、選用英國Jensprima/杰普(上海)innoCon 6501CL+innoSens 710余氯在線分析儀
儀器特點
● 量程寬且檢出限低
● 采用恒電壓法傳感器
● 帶手動pH 和溫度補償
● 內(nèi)置流量控制裝置
● 維護量小: 校正一次/2 月; 無需更換電解液和膜片
● 即插即用技術(shù)
測量原理
恒電壓測量方法是在電測量端保持個穩(wěn)定的電位勢，不同的被測成份在該電位勢下產(chǎn)生不同的電流強度。它由兩個鉑金電與個參比電組成個微電流測量系統(tǒng)。流經(jīng)測量電的水樣中余氯消耗掉，所以，測量時必須保持水樣連續(xù)不斷流過測量電極。
恒電壓測量法是通過二次儀表對測量電間的電位勢進行不間斷地動態(tài)控制，消除了被測水樣固有的電阻與氧化還原電位的影響，使電測量電流信號與被測水樣濃度之間形成良好的線性關(guān)系，具有非常穩(wěn)定零點性能，確保測量準(zhǔn)確可靠。
技術(shù)指標(biāo)
測量范圍： | 0- 2ppm/0-20 ppm (mg/L) |
小檢出限： | 0.001ppm,0.01ppm( mg/L) |
準(zhǔn)確度： | 2% |
響應(yīng)時間： | 90% 少于90 秒 |
樣品流速： | 200～500 mL/min 自動可調(diào) |
存儲溫度： | -20～70℃ |
操作溫度： | 0～45℃ |
樣品溫度： | 0～45℃ |
校正方法： | 實驗室比對法 |
校正間隔： | 一次/2 個月 |
進樣連接： | 1/4-in. O.D. |
排放連接： | 1/2-in. I.D. |
防護等級： | IP-65 |
儀器尺寸： | 108×108 mm |
- 選用英國Jensprima/杰普(上海)PACON 2500余氯/總氯在線分析儀
儀器特點
● DPD比色法，測量更精確、更穩(wěn)定
● 自動診斷和自動校準(zhǔn)
● 分析周期2.5分鐘
● 測量周期可選擇：300 ~ 3600s
● 可選擇自動或手動模式
● 可輸入外部信號（無水樣報警）
測量原理
水樣中不含碘化物離子時，游離性有效氯立即與DPD試劑反應(yīng)產(chǎn)生紅色，加入碘離子則起催化作用，使化合氯也與試劑反應(yīng)顯色。分別測定其吸光度，得游離氯和總氯，總氯減去游離氯得化合氯。
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技術(shù)指標(biāo)
測量范圍： | 0.00- 5 ppm (mg/L)余氯 |
小檢出限： | 0.001ppm( mg/L) |
準(zhǔn)確度： | 1% f.s. |
周期時間： | 可調(diào)：0 - 3600s（系統(tǒng)默認(rèn)為300s） |
顯示： | 多行液晶顯示（測量值、測量模式和繼電器狀態(tài)） |
語言： | 中英文 |
電源： | 90-260VAC,50/60Hz |
模擬輸出： | 4-20mA輸出,Max.600Ω |
數(shù)字輸出： | RS485 Modbus |
報警： | 2組獨立設(shè)定Hi/Lo報警點，帶遲滯設(shè)置，5A/250VAC |
運行條件： | 工作溫度：0-50℃；濕度：10-95%,不凝結(jié)，建議：流量：1/min 壓力：1bar |
防護等級： | IP-65 |
儀器尺寸： | 450x350x200mm |
（四）濁度分析儀
選用英國Jensprima/杰普(上海)innoSens 820T,低量程濁度儀
儀器特點
● 90º光散射技術(shù)
● 內(nèi)置氣泡消除系統(tǒng)
● 清洗維護非常簡單；三個月校正一次
● 重現(xiàn)性好，不受樣品流速和壓力的影響
● 采用0 與20NTU 兩點校正法- 推薦校正的方法
● 也可以通過對比做單點校準(zhǔn)：（1-40NTU 范圍內(nèi)任選一點）
● 測量單位：NTU；同時有多種輔助測量單位顯示：ppm, mg/L
測量原理
1、從傳感器光源組件發(fā)出的白熾光，向下進入濁度儀內(nèi)，遇到樣品中的懸浮顆粒產(chǎn)生散射光。傳感器浸在水樣中的光電檢測器能夠檢測到與入射光束呈90°角的散射光。
2、連續(xù)流動的水樣流經(jīng)獲得氣泡脫除系統(tǒng)，該系統(tǒng)能脫除樣品流中夾帶的空氣泡，從而消除低濁度測量中顯著的干擾；該脫泡系統(tǒng)不受樣品流速及壓力變化的影響。
技術(shù)指標(biāo)
量程： | 0.0001-9.9999；10.000-99.999NTU；自動選擇量程 |
準(zhǔn)確度： | 0 ～ 40NTU 時，讀數(shù)的± 2%或±0.02,取大者 |
40 ～ 100NTU 時，讀數(shù)的± 5% | |
重現(xiàn)性： | 優(yōu)于讀數(shù)的± 1.0% 或± 0.002，取大者 |
響應(yīng)時間： | 步進響應(yīng)，初始響應(yīng)時間1分15秒 |
信號平均： | 用戶默認(rèn)值為30 秒 |
樣品流速： | 250～750mL/min |
工作溫度： | 0～40℃ |
模擬輸出： | 0/4 ～ 20mA 可選。在0 ～100NTU 范圍內(nèi)可編程 |
繼電器： | 3 只SPDT，230VAC，5A；可設(shè)定點警報 |
電源要求： | 90-260VAC,50/60HZ,24VDC可選 |
進水、排水管道： | 6mm*10mm |
數(shù)字通訊： | 4-20ma/RS485 Modbus RTU |
標(biāo)準(zhǔn)方法： | 標(biāo)準(zhǔn)方法2130B，USEPA 180.1，HACH 方法8195 |
儀器尺寸： | 160×166×73mm |
（四）數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)將現(xiàn)場pH計、水溫溫度、余氯分析儀和濁度計通過通訊接口和GPRS無線傳輸存儲在云端數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的處理、打包，分別與手機APP、網(wǎng)站、公眾號和自來水廠上位機進行遠程傳輸。
數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的基本功能如下：
- 可實時采集4路模擬量輸入，輸入信號為RS485。
- 可將采集到的各類參數(shù)如pH值、濁度、溫度、余氯，經(jīng)處理后以記錄在二進制文件中，記錄的歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存放時間僅受電子盤中的大小限制，供調(diào)用查詢及作為相關(guān)處理的依據(jù)。
- 通訊方法采用通過GPRS無線傳輸?shù)姆绞酵瓿蛇h程數(shù)據(jù)的傳送。
- 全中文的用戶界面軟件，以完成企業(yè)基本信息、各類通道參數(shù)設(shè)置接收等操作。
- 可進行實時數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢。
- 為保證存儲在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的完整性，系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)的維護功能，如備份、導(dǎo)入、導(dǎo)出等。
- 提供余氯、pH值、、溫度、濁度值的日報表、月報表、年報表，報表數(shù)據(jù)中包含有排放總量累計，并可導(dǎo)出為Excel格式，便于利用Excel生成格式更為復(fù)雜的報表。
- 可建立被監(jiān)測點的基本信息庫，如名稱、地理位置、法人代表、企業(yè)代碼、聯(lián)系等。
五、儀表日常維護及校準(zhǔn)
水質(zhì)分析儀都屬于科學(xué)儀器，一般精密度比較高，信號比較弱，對現(xiàn)場安裝使用都有一定的要求，水質(zhì)分析儀表的種類有很多，需要進行日常維護，維護一般包括清洗， 校正，保養(yǎng)等等，根據(jù)分析儀表的不同日常維護進行一下說明：
1：檢查變送器的工作環(huán)境，如果溫度超出變送器的工作穩(wěn)定范圍，請采取相應(yīng)的措施，否則變送器可能損壞或者降低使用壽命。
2：變送器的外殼是塑料外殼，不要用堅硬物體掛擦，請使用軟布和柔和的清潔劑清潔外殼，注意不要讓濕氣進入變送器的內(nèi)部。
3檢查變送器顯示數(shù)據(jù)是否正常。
4：檢查變送器接線端子上的接線是否牢固，注意在拆卸接線蓋前將220v交流電源斷開。
為了獲得的測量效果，傳感器需要進行定期維護、校準(zhǔn)
- 檢查水路連接及傳感器安裝處有無漏水滲水情況。
- 請維護人員根據(jù)經(jīng)驗定時清洗傳感器，可用濕軟布或酒精擦拭，確保傳感器及流通槽的清潔。
- 檢查傳感器的電纜，正常工作的時候電纜不應(yīng)繃緊，否則容易使電纜內(nèi)部電線斷裂，引起傳感器不能正常工作，檢查傳感器的外殼是否因為腐蝕或者其他原因收到損壞。
- 維護時請注意PH/余氯傳感器切不可用蠻勁。
5、DPD法余氯一個月要更換藥劑，PH/恒電壓法余氯2-6個月校準(zhǔn)一次，濁度6個月校準(zhǔn)一次，校準(zhǔn)時間可根據(jù)現(xiàn)場情況而定，具體校準(zhǔn)方法請參考說明書。
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