YSI-Greenbox-绿箱子设计方案说课材料.doc

精品文档GreenBox小型水质监测站系统方案说明 GB-150115A目 录1.公司简介- 1 -2.系统开发的背景- 3 -3.系统简介- 5 -4.系统特点和优势- 6 -5.系统描述- 7 -6.选型依据- 10 -7.系统核心优点- 10 -附件1系统配置清单- 11 -附件2监测实例- 12 -附件3水质多参数仪性能和技术指标- 13 -附件4水质多参数仪配置- 16 - 精品文档1. 公司简介 Xylem |zlm| (1) 植物中将水份从根部向上输送到枝干的组织； (2) 一家引领全球水技术的公司。 我们12900名员工，使命一致，目标相同：即为满足世界对水的需求提供各种创新方案。为改进水的利用、保护和回收开发新技术，水是我们的工作核心。我们输送水、处理水、分析水并把水送回大自然，我们帮助人们在住宅、商业建筑、工厂和农场高效用水。我们与客户保持长期良好的关系，以领先的名牌产品和专业应用经验以及不断创新的传统，赢得客户的信任。 如想了解Xylem能如何帮助你，请访问网站，浏览更多信息。 公司的优势产品品牌将继续推动我们在水的输送、测试、分析和处理方面的业务发展，并成为赛莱默（Xylem）品牌的重要基石。其中有些品牌的历史达到150年。仅在分析部门就拥有多达12个品牌。几十年来，凭借着深厚的历史积淀和创新精神，这些品牌在各自领域均处领先地位，是形成公司现今实力的核心因素；在赛莱默（Xylem）共同创造崭新的、充满活力的未来，每个品牌都是其中的一部分。 基于深厚的历史背景，公司会始终如一，以更专注的战略重点领域、丰富的经验和的强大的领导团队、高效的企业文化、明确的短期和长期全球增长计划，为客户提供更高水平的客户服务、创新方案及价值。赛莱默（Xylem）分析仪器主要品牌:赛莱默 赛莱默分析仪器中国系统集成中心位于中国北京经济技术开发区，面向中国大陆及港澳地区用户提供完整的水质监测解决方案，包括浮标、垂直剖面、绿箱子等系统集成产品的本地化服务。向这些客户提供现场安装、人员培训、运行维护服务。中心前身是维赛仪器工程部，其浮标，绿箱子等集成产品在国内已有超过10年的成功应用经验，超过150多套的浮标和垂直剖面监测系统在近海、湖泊、水库、河流等不同环境应用，用于水环境水质监测、水文要素监测以及气象参数的连续监测。多年的不同环境的应用实践使中心积累了丰富的经验，依靠强大的产品支持中心将会不断地提高产品质量和服务，开发新产品以满足客户不断变化的需求。目前中心团队配备有总体设计工程师，软件工程师，机械工程师，产品经理，现场工程师等20余名专业人员，并在北京、上海、厦门、广州、青岛等地设立了服务分支机构，为广大用户提供更加方便，周到，快捷的服务。2. 系统开发的背景 水质在线自动监测在国内的比较大规模的建设始于二十世纪末期，建设的形式主要是采用申请监测用地、建设固定和永久性自动监测站房，技术路线是引进国外的传感器和分析仪器来实施地表水水质的自动监测，实现水质的实时连续监测和远程监控，建设目标是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。 及时、准确、有效是水质自动监测的技术特点，近年来，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。这100个水站分布在25个省（自治区、直辖市），由85个托管站负责日常运行维护管理工作。其中：（1）位于河流上有83个水站，湖库17个；（2）位于国界或出入国境河流有6个，省界断面37个，入海口5个，其他42个。目前还有36个水质自动站正在建设中，水站仪器设备更新项目也在实施中。 国家环保部的水质自动监测站的监测项目包括水温、pH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总有机碳（TOC）、氨氮，湖泊水质自动监测站的监测项目还包括总氮和总磷。 水质自动监测站的监测频次一般采用每4小时采样分析一次。每天各监测项目可以得到6个监测结果，可根据管理需要提高监测频次。监测数据通过公外网VPN方式传送到各水质自动站的托管站、省级监测中心站及中国环境监测总站。 为充分发挥已建成的100个国家地表水质自动监测站的实时监视和预警功能， 2009年7月1日在互联网上发布国家水站的实时监测数据。每个水站发布的监测项目为pH、溶解氧（DO）、总有机碳（TOC）或高锰酸盐指数（CODMn）及氨氮（NH4-N）共5项。执行地表水环境质量标准（GB38382002）中相应标准，对每个监测项目的结果给出相应的水质类别。总有机碳（TOC）目前没有评价标准。 10多年的水质在线自动监测在国家环保部门的实践，取得了一定的成果和经验，培养了一批自动监测技术人员、形成了一定数量的监测技术方法、形成了一定程度的监测网络，为我国的经济社会发展提供了一定的帮助。 但是，这种自动监测站的建设由于投资巨大、又涉及到多个政府职能部门、需要征地、监测仪器又需要具有一定水平的技术人员支持，需要比较多的资金用于系统的维护，而我国又幅员辽阔，水资源分布极不均匀，除了大江大河、大型湖泊和水库，我国还有众多的中小河流、中小湖泊和水库，而这些水体都与人民的生产、生活关系紧密，因此水质自动监测站的建设仍然只靠国家投资、走过去这种建设形式和技术路线就难于满足日益增长的监测需要。 Xylem分析仪器中国公司利用xylem品牌里的优势，利用旗下YSI、WTW60余年的传感器技术开发、生产和应用经验，在这种监测需求下，研发出一套以YSI久经考验的水质多参数仪为核心，用可编程自动控制和采集器按需要定时启动水质测量工作，运用通信网络完成数据传输的具有高集成度的、独立的、可整体搬动的、被装在一个占地小于1m2箱体里的具有投资小、建设快等特点的小型化水质在线自动监测系统。它具有监测温度，电导，溶解氧，pH值，浊度，氨氮，叶绿素、蓝绿藻、荧光溶解有机物等十多个水质参数的功能。可对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时查询所设站点数据等特点。利用水质在线监测系统，能够及时准确地了解水质的基本状况、了解突发性水环境污染事故的情况，为水体水质的分类服务、为可能的污染提供预警服务，为有关部门的决策服务。 3. 系统简介GB（Green Box，绿箱子，下同）是Xylem 分析仪器公司针对站房式水质连续监测市场需求推出的一款小型水质自动监测站。这个小型水质自动监测站由功能上的多个模块化的单元组成：水路单元、控制、数采单元、数传单元、监测仪器单元和数据中心组成。其中监测单元作为系统的核心和系统监测成果的保证，采用的是久经考验、优点明显、而且广为市场所采用的YSI EXO2水质多参数仪为水质测量的核心仪器，包括溶解氧、pH、电导率、浊度、水温、氨氮、叶绿素、蓝绿藻、荧光溶解有机物（fDOM），系统可根据客户需求集成COD、湿法测量的氨氮、TOC、总磷总氮等测量仪器。该系统同时可被扩展为水质水量监测系统。GB是一种具有大型的水站的监测能力，但是又避免了征地的所有繁杂程序；GB是在点位上基本固定，但又在需要时可整体搬动的箱体式监测方式；GB是具有小型站房但又无需人员驻守的监测方式；GB是定点连续监测，但又结合巡测质控的方式来运行。因此，GB兼具了水质连续监测的需要，但又避免了建站投资大、征地难、避免需要人员驻站的一切麻烦，同时兼具当站位变动时具有灵活性，是一种无人值守的、遥测的、长期连续监测水质、水量的解决方案。GB适合水文部门用于中小河流的省市界断面水质和/或水质水量的连续监测、适合引水和大型调水工程中沿途各断面的水质是否存在点源和面源的污染而变化、水量是否受到跑冒渗漏而有所损失；适合环保部门用于城市河道水质监测、工业和生活污水排放监测、污水处理监测、海水入侵咸潮监测、适合于相关部门对于河道整治、湿地建设效果评价、灌区水质水量监测等多种场合。绿箱子v 具有大型的水站的监测能力，但是又避免了征地的繁杂程序v 绿箱子在监测点位上基本固定，但在需要时可整体搬动v 绿箱子是定点连续监测，但又结合巡测质控的方式来运行v 绿箱子具有小型站房但又无需人员驻守的监测方式v 绿箱子在监测断面上可实现水质水量同步监测绿箱子的应用适合水文部门、环保和相关部门：v 中小河流的省市界断面水质或水质水量的连续监测v 河道整治、湿地效果评价、灌区水质水量监测v 引水和调水工程中沿途各断面的水质监测v 水量跑冒渗漏损失监测和水量调度监测v 工业和生活污水排放监测v 工业污水处理监测v 城市河道水质监测v 海水入侵咸潮监测4. 系统特点和优势1) 坚固的玻璃钢外壳和保险柜防盗式设计，可整体移动，实现真正意义上的“无人值守，有人看管”的管理模式；2) 大管路进水、排水系统：样品不经任何处理；分析监测前流通池和管道经长时间冲洗；防气泡设计；流通池设计为最小死体积；3) 自动化程度高，自带清洁功能，更长的维护周期和更好的稳定性；4) 比测证实，与对比数据高度一致或相关；5) 扩展性强，可以同时监测常规五参数以及氨氮、叶绿素/蓝绿藻和荧光可溶性有机物等国家重点监测的水质参数；6) 传感器均可在现场轻松更换、校准和维护。不必因某个传感器损坏而把整套系统需返厂维修，大大提供了仪器的利用率；7) 监测指标可增加COD、高锰酸盐指数、总磷、总氮等；8) 系统可实现远程监控仪器的工作周期、采样频率以及数据输出频率（最小测量与数据输出的周期为0.25秒钟，并可根据用户对水样监测的需要可远程控制、修改、设置不同的测量周期），能够实现系统运营情况或水质状况异常预警；9) 长期稳定，维护量小，整体拥有成本较低；10) 软件功能完善，通过系统软件，浏览和下载实时数据、观察水质和水量变化趋势，获得完整的记录，对特殊的数据组进行放大供分析和研究。5. 系统描述GB的建设分为现场自动监测站和网络传输两个大的部分。以水质连续监测仪器为核心，运用现代传感器监测技术、计算机应用技术以及相关的专用分析设备形成的现场自动监测站。 利用用现有公用网络数据通信资源（包括中国移动、中国网通）形成的网络传输系统。 图 在野外现场的GB功能单元示意图正如上述功能图所示，GB在野外的部分是由功能上的五个相对独立又互相依赖的模块化的单元组成：采水单元（包括流通池）、系统控制和仪器数据采集单元、数传单元、监测仪器单元以及电源供应和管理单元。在后台则是由计算机构成的数据中心组成。5.1 采水单元：这个部分主要由泵、水管道、流通池及阀门组成。具体说来是要根据现场的具体情况选用扬程合适的泵浦，根据监测的需要设定合适的水量进入流通池，多余的水流通过溢流的方式回到水体；而什么时候上水和、水（样品）在流通池里停留多长时间、什么时候排水、水样是否执行冲洗管路步骤、排水后是否留有一定体积的水量在流通池里，这些都由流通池的设计和系统控制单元里的程序设计决定。一般来说，我们的GB系统采用的是在监测水样品之前，程序控制上水用于流通池和管路的清洗，随后再次上水，系统控制单元要求多参数仪清洁自身探头以消除玷污、同时消除探头表面的气泡，然后按照数据采集单元的指令单次采数并存贮或多次采数平均，在此过程中无需水样的沉淀，以免导致相关浊度和蓝绿藻的沉降、避免水温的改变以及由于水温的改变而导致的pH、电导率、溶解氧、氨氮、总溶解性固体的改变，从而为保证得到纯净的数据作好水体保障。5.2 系统控制和仪器数据采集单元这个单元是整个系统的中枢，系统里各单元的动作和功能实现都是通过它来指挥的，具体说来，在于水路系统，泵的启动和阀门的打开和闭合均是由系统控制单元来操纵的，通过这样的操纵，水样完成清洗管路、作为水样品、冲洗泥沙、排放等过程。水质采集终端能够对前端各种仪表进行检测、通信、数据交换，完成PH值、温度、电导率、溶解氧、氨氮、总溶解固体等规定的数据的自动采集；通过GPRS能够将数据远传至信息管理中心。水质采集终端以高性能的嵌入式处理器为核心， GPRS通讯为数据载体，全表贴工艺，全工业级芯片设计，在软件和硬件上均有强大的抗干扰措施，保证控制器计量准确，运行稳定。该控制器技术领先、功能完备、安装便捷、使用方便。 程序控制器的其他性能和特点： 高效的ARM11700 MHz处理器 512MB RAM和4GB 闪存 多种充足的I/O接口：包括数字和模拟输入/输出，RS232/RS-485 wire总线协议 可扩展的硬件资源：LTE/3G/GPRS，Wifi,ZigBee5.3 数传单元 利用现有公用网络数据通信资源（包括中国移动、中国网通等）形成的网络传输系统。依托移动的GPRS/SMS业务平台构建城市地表水饮用水水源地水质在线自动监测系统的数据通信专网，包括数据采集及接收系统和数据通信处理软件。通过专用的GPRS/SMS终端和应用程序系统，实现对水源地水质在线水质监测点采集PH值、温度、溶解氧、电导率、氨氮、总溶解固体监测数据采集、存储，通过GPRS无线数据传输，充分利用现有公用网络数据通信资源（包括中国移动、中国网通），实现远程实时地表水水源地水质监测。系统建设周期短，建设成本低，设备安装方便、维护简单的突出优势。5.4 监测仪器单元监测仪器单元是GB中水质监测仪器的统称。其中最基本，也是最主要的仪器就是水质多参数仪。GB系统中水质监测平台采用Xylem公司最新推出的EXO2平台，EXO2平台具备以下特点： 集美国YSI公司（Xylem品牌之一）60余年的水环境监测应用经验 基于传感器技术，无试剂，无二次污染 测量方法符合国家标准或国际标准 集成度高，扩展性强，兼容性好 经典6系列平台的替换平台 防玷污，低功耗，高强度设计，保证更长的布署周期与维护周期 多语言，可视化，无线连接等更加友好、明晰、便捷的操控方式5.5 电源供应和管理单元 本系统通常接入220V市电，功耗约0.5KW。6. 选型依据6.1 绿箱子的设计先进、合理 选择的监测参数符合规范水文基础设施建设及技术装备标准关于常规性水质自动监测站的要求 并可监测叶绿素和蓝绿藻 可扩展的参数包括COD、高锰酸盐指数、总磷和总氮 具多种数据传输方式可选6.2 数据纯净、真实可靠，与比测数据高度一致 其各参数的监测方法符合国家标准或者ISO标准 系统选用了灵活、可靠的数据采集平台6.3 自动化程度高，自带清洁功能，更少的维护周期和更长的稳定性6.4 系统具有经济性、先进性和符合环保理念 一次性投入少，运行费用低，可根据需要整体移动的常规性水质自动监测站 符合“无人值守，有人看管”的模式 无需要消耗化学试剂，无二次污染物产生7. 系统核心优点 简单、可靠 低系统成本 低维护量 低运行成本附件1：系统配置清单描述Qty1玻璃钢配电箱 1450 (H) X750 (W) X 355 (D)1含绿箱子流通池、PVC管路、三通及PVC阀门2数据采集和控制器，内置数据传输模块13电源管理和控制盒14泵，220V，0.35KW，扬程16米15EXO 信号转换器16水管17EXO2水质多参数仪1附件2：监测数据实例附件3：水质多参数仪性能和技术指标1. 多参数主机技术指标： （1）可同时测量温度、电导率、盐度、TDS、pH、ORP、溶解氧、浊度、叶绿素、蓝绿藻、fDOM、深度、气压、GPS位置信息共14个参数。 （2）主机标配7个通用传感器接口，所有传感器统一接口。全部传感器可以手动更换。 （3）主机上传感器接口具有扩展能力，可外接氨氮、硝氮、氯化物等传感器。 （4）主机可自动识别接口上的传感器参数，无需设置和激活。 （5）采样频率：不低于4Hz （6）溶解氧采用荧光法测量，没有流速依赖性，测量不消耗氧气。 （7）主机自带低电量指示灯，电量过低时指示灯闪烁。 （8）主机自带磁性开关，通过开关可唤醒仪器 （9）全部传感器采用防水湿拔插技术，可在野外更换，便于维护，节省时间。 （10）全部传感器采用钛合金制作，主机及全部传感器最深可在水下250米使用。 （11）通讯接口：USB、RS232、RS485等可选 （12）可使用无线蓝牙与主机通讯，实现无线操作。 （13）主机标配不少于512M内存，可存储不少于100万个数据。 （14）数据传输方式：同时具有有线传输和无线蓝牙传输。 （15）电池仓和电路板单独密封 （16）测量水体：淡水、海水或污染水 （17）工作温度：-5 至 +50C （18）主机规格：直径：7.62 cm，长度：71.10cm（19） 供电：4节1号干电池或外接电源适配器（可选），电池寿命不少于90天。2 传感器技术指标：（1）温度：测量范围：-5 至+50 分 辨 率：0.001 准 确 度：-5至35：0.01，35至50：0.05， 响应时间：T631s（2）电导： 测量范围：0-200 mS/cm 分 辨 率：0.0001 至0.01 mS/cm（视量程而定）准 确 度：0-100：读数之0.5%或0.001 mS/cm（以较大者为准）；100-200：读数之1% 响应时间：T632秒（3）盐度：由温度和电导率计算得出测量范围：0-70 ppt分 辨 率：0.01 ppt准 确 度：读数之1.0% 或0.1 ppt,（以较大者为准） 响应时间：T632秒（4）TDS（总溶解固体）：由温度和电导率计算得出测量范围：0-100,000 g/L 响应时间：T632秒（5）溶解氧： 测量范围：0至500% 空气饱和度 或 0至50mg/L分 辨 率：0.1%空气饱和度 或 0.01 mg/L 准 确 度：0-200% 空气饱和度：读数之1% 或1%空气饱和度（以较大者为准）；200%-500%空气饱和度：读数之5% 或0-20毫克/升：读数之1% 或0.1 mg/L（以较大者为准）；20-50毫克/升：读数之5% 响应时间：T635s（6）pH（酸碱度）：测量范围：0至14分 辨 率：0.01准 确 度：0.2，全温度量程；0.1，校准温度在10范围内 响应时间：T633s（7）ORP（氧化还原电位）：测量范围：-999 - 999 mV分 辨 率：0.1 mV准 确 度：20 mV 响应时间：T635s（8）浊度： 测量范围：0至4000FNU分 辨 率：0-999FTU：0.01FNU 1000-4000FTU：0.1FTU准 确 度：0-999FTU：读数之2% 1000-4000FTU：读数之5% 响应时间：T632s（9）叶绿素： 测量范围：0-400g/L；0-100RFU 精 确 度：线性：R2 0.999，与罗丹明WT连续稀释相关（0-400g/mL ） 检出限： 0.09g/LPC 分 辨 率：0.01g/L；0.01RFU 响应时间：T632s（10）蓝绿藻： 测量范围：0-100g/L；0-100RFU 精 确 度：线性：R2 0.999，与罗丹明WT连续稀释相关（0-100g/mL ） 检出限： 0.04g/LPC 分 辨 率：0.01g/L；0.01RFU 响应时间：T632s （11）fDOM（荧光可溶有机物）： 测量范围：0至300ppb QSE 分 辨 率：0.01ppb QSE 准 确 度：线性：R20.999，300ppbQS（硫酸奎宁）溶液连续稀释 检 出 限：0.07ppb QSE 响应时间：T632s附件4：水质多参数仪配置产品描述数量单位EXO2多参数水质测量仪主机。含7个传感器接口、中文版数据软件、产品说明书、校准杯、测量杯1套USB数据线适配器1个温度/电导率/盐度/TDS复合传感器，钛合金材质1个pH/ORP复合传感器，钛合金材质1个溶解氧传感器（荧光法），钛合金材质1个浊度传感器（荧光法），钛合金材质1个叶绿素/蓝绿藻复合传感器（荧光法），钛合金材质1个fDOM传感器（荧光法），钛合金材质1个氨氮传感器，离子选择电极，钛合金材质2个中央电动清洁刷1个2米野外电缆（有其他长度可选）1条电导率校准液, 10,000 umhos/cm (1 ea, pint/475ml)1瓶总藻类校准液，1 pint/475ml1瓶pH4、 7 校准液(1 pint/475ml) 1瓶浊度校准液，100NTU（500ml）1瓶