一、项目介绍

1.1项目背景

目前，我国的水资源面临严峻形势，由于众多的主观或客观原因，使得水污染仍呈发展趋势，水环境质量日益下降，COD排放总量约为2294.6万吨，氨氮排放总量约为238.6万吨，远远超出环境的容量，此外在我国的九个重要海湾中，三分之二的水质为差或者极差。
再者，我国水环境隐患多，化工和石化等近80%的项目设在江河沿岸或是人口密集的敏感区域，甚至某些应用水水源保护区仍有违法排污的现象，自1995年以来我国共发生了1.1万起的突发水环境事件，仅2014年就有六十起涉及水污染，因水环境引发的事件成显著上升趋势，因此国家将水环境的保护工作作为生态建设的重要内容。
天津港“8.12”瑞海公司危险化学品仓库特别重大火灾爆炸事故发生后，对三个入海排污口全部进行关闭处置，环境水质未受到事故影响，即便如此，相关部门仍然在事故发生后的4个月中持续加强对爆炸事故周边可能受影响区域地下水、海水开展水质监测，可见水质监测的重要性。
近日，京津冀三地环保厅局正式签署了《京津冀区域环境保护率先突破合作框架协议》，明确以大气、水、土壤污染防治为重点，以联合立法、统一规划、统一标准、统一监测、协同治污等十个方面为突破口，联防联控，共同改善区域生态环境质量，水质环保工作成为继大气环境质量后一大难题。

1.2项目意义

随着现代工业的快速发展和人口的持续增加，在工业集中区和人口密集区，未达标工业污水、生活污水排放等人为因素对附近水资源造成了不同程度的污染，对人们生活、农业生产以及经济的持续发展形成了严重制约。另一方面，生活用水及工农业生产用水的需求量日益增加，人们对水环境的质量要求也在不断提高。要实现经济和环境的可持续发展，保护水资源及生态环境，提高人们生活质量的目标，就必须解决日益增长的水资源需求与水环境日益污染和短缺的这一突出矛盾。
为进一步推进水污染的防治工作，贯彻党的十八大和十八届二中、三中、四中全会对生态文明建设做出了部署，*总书记对生态文明建设做出了一系列重要指示，强调加强水意识，推进绿色生态的发展，通过建立天津市全方位的“智能环保”体系管理平台，创建以环境监控监测为核心、以环境数据为中心、以环境综合业务应用框架平台为应用、以环境地理信息系统为基础的全新环境管理理念。在辖区内以***先进的环境监控监测技术建立环境监控监测网络和环境保护监控指挥中心。

1.3国内现状

为保护我们日益严峻的生存环境，我国不断加大环境保护的力度，并把环境产业作为优先发展的基础产业之一。我国对水污染是采取预防为主的方针，制订了一系列的排放标准，并强制规定工业废水必须经过污水处理并达到排放标准。同时加强了监管的力度，对废水未达到标准的工矿企业采用罚款、停产整顿等手段，其中主要的措施是对水质分析项目定期监测，严格控制污水和废水的标准，以免水体被污染。
就传统的污水处理方法来讲，我国的环境监测工作一直采用人工采集、分析数据、手工处理数据、手工汇总制表等工作手段，由于采样间隔时间长，数据分析慢、传递不及时，难以对当地的环境现状进行实时、准确的整体把握，近几年来，国内的环境监测部门也逐渐将城市水质监测工作列为重点，因此，远程监测与自动监控已成为当下***为方便、准确的方法。

1.4项目作用

水质监测物联网平台以水源质量的测量模块为基础，结合水质污染监测站点以及其他测量方式，针对客户需求，建立水质在线监测系统平台，可实时监控水源质量，实现在线数据查询及统计报表、在线数据自动预警、环保信息综合分析等。提供对所属地区各监测点数据的实时采集传输，实现在线归集和排名反馈，为客户提供数据分析和决策依据。

1.5建设依据

《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《中华人民共和国水法》
《中华人民共和国水污染防治法实施细则》
《污水处理设施环境保护监督管理办法》
《报告环境污染与破环事故的暂行办法》
《地表水环境质量标准》（GB3838—2002)
《污水综合排放标准》（GB8978—1996）
《水污染源在线监控（监测）系统安装技术规范》（试行）（HJ/T 353—2007）
《水污染源在线监控（监测）系统运行与考核技术规范》（试行）（HJ/T355—2007）
《氨氮水质自动分析仪技术要求》（HJ/T 101—2003）
《PH水质自动分析仪技术要求》（HJ/T 96—2003）
《污染源在线自动监测系统数据采集传输仪技术要求》（HJ/T 477—2009）
《污染源在线自动监测系统数据传输标准》（HJ/T 212—2005）

二、系统架构

2.1系统设计

水质在线监测系统由采样单元、预处理单元、分析监测单元、系统控制单元、通信单元、服务器单元和远程控制中心等组成。
采样、预处理单元：在系统初级完成水质自动监测的水样采集、水样预处理等监控过程；
分析监测单元：将监测地区的水质常规参数、水文参数等需要测定的指标践行实时监控，收集、整理，汇总实时数据和报表等分析工作；
通信单元：实现数据及控制指令的上行及下行的传输过程，数据及时传至企业监控中心，各区、省、市级环保及监控中心；
服务器单元：接收来自不同现场的自动监测数据，将数据保存至本地进行存储，同时将数据保存至数据库中，对第三方软件平台提供数据访问的接口，可定制化开发；
远程控制中心：实时接收数据库的监控数据，实现对环境数据资源的及时管理，推动信息资产的管理、共享和利用，提高数据综合分析应用和决策分析支撑。同时构建物联网应用展示平台，将所有辖区内环境状况展现于管理者面前，整合所有环境信息及资源，构建统一的业务应用平台。

2.2 系统结构

水质在线监测系统采用多层次的系统架构设计，可以对接不同性质（国控，省空，区域等），不同层次水质监测子站相关数据，建立一套完善的水质监测、预警、发布的可视化平台。结构图如下所示：
   

2.3系统部署

水质在线监测系统应用于水资源循环利用的各个环节，实现对饮用水及生产、生活污水水质的实时连续监测。在线监控中心的数据库中应包含所铺设线的基础地理数据、监测设施的空间数据和属性数据，各类相关运行设备与监测设备的运行数据，还可与视频监控数据、项目管理数据、客户数据、气象数据、模拟数据、社会经济数据等相结合，组成一个可靠的数据库。
下图为系统拓扑图：
 

2.4系统设置

2.4.1硬件环境

服务器CPU:四核以上,内存8G以上，硬盘1T以上；
系统运行的软件系统：ASP.NET，SQL Server，Java，c#,c语言等；
系统运行的网络环境：宽带20M以上，带宽4M以上

2.4.2系统特点

1、可依据电子政务的安全要求，外网可使用PCM安全线路，环保局内部网不与Internet连接；
2、通过VPN网络向总站、省站、市站等多级、多个环境监测监控中心转发环境监测数据，保证数据传输的安全性、可靠性；
3、结合GSM/GPRS无线网，*的拓展了环境检测范围和实现了移动办公；
4、数据采集器可选用RS232、RS485（1.2km）、无线数传（5km）方式通信，降低通信费用；
5、环境监测站不必和信息中心局域网联网，可通过接入Internet远程办公；
6、利用信息中心设备的可靠性，监测数据集中存储，保证了数据的安全性，又可以实现全天候监控；
7、可通过移动设备（手机、笔记本电脑）使用短信或者GPRS上网方式，进行移动监测。

2.4.3系统功能

1. 数据传输互通

环境监测涉及到一些保密性的数据，所以在系统搭建过程中，需要有对于传输中稳定性、安全性、全面性的考量。
数据接入时，支持水质监测中多项因子接口标准，可根据用户自定义可选因子配置，需与水质监测相关（预留10个开放因子字段）。
数据抓取和真实监控的切换（地区的选择、针对用户和站点），抓取数据后不能直接覆盖，可设百分比系数（初始值为5%）。
监测项目名称、单位可设，小时值、分钟值切换显示，初始配置时可设置数据精度（即小数点点位）。
2、数据查询统计
按站点、时间、参数名称进行组合查询，增加实时数据报表查询导出；
查看历史数据或时间类曲线，可多选（历史数据、实时数据可分类查询曲线，查询方式和查询报表方式相同），以表格、折线形式展示，可以保存为图片；
下载数据与查询类似，支持自定义，可选下载格式（PDF、Word、Excel）。
3、地理信息发布
系统默认后显示全国地图，地图上有项目点的省级单位放置小红旗，地图支持放大缩小。
增加省级单位列表，左列显示全国省级名称，点击名称显示对应省市地图，在地图上以中心点显示。
设置水质监测专题地图，指标根据国家标准指数对应色值显示，地图可切换显示小时均值或实时数据，数据具体到分钟值。（参考管理员设置）。
记录用户上传信息后，再次登入默认上传点位省市中心点显示。
4、站点信息管理
可增加或减少站点。
站点、坐标、名称和检测参数名称可设，初始配置或站点移动时更改名称。
可手动设置坐标，当GPS无法定位或定位不准或站点坐标移动后。
5、设备状态监测
设备支持接收和发送的数据通讯协议可配，上传数据监测项参数可设，包括自动上传、反控、应答（协议和站点和站点信息绑定）。反控时查询设备参数，并在独立的界面显示出来（配好协议可以和站点控件保存绑定更改）。
6、权限应用分级
共分为管理员与用户两个角色。
用户权限设置：
（1）初级用户：可以查看点位信息
（2）中级用户：可以查看下载历史数据,增加或减少初级用户
（3）高级用户：可以增删改初级中级用户，可以查看下载历史数据，更改站点位置坐标
（4）用户管理员：增加查看用户操作日志功能，享有本组内***高权限
管理员权限设置：
系统管理员：
（1）指定用户权限（增加用户管理员）
（2）增设站点，自定义配置站点指标（可编辑）
（3）自定义通讯协议配置（和反查）
（4）可以查看所有项目组所有站点数据信息
（5）查看实时数据报表
（6）查看设备掉线与重新接入日志记录
（7）查看故障日志
（8）设备操作日志写入（相当于售后维护日志，普通管理员只可编辑一次，保存后单次权限取消，二次编辑时候需超级管理员授权），查看产品管理
（9）设置地图显示小时值数据和实时数据切换
（10）设置（用户和站点）是否具有可以查询实时数据功能
（11）超级管理员授权后，可以执行反控命令，可查看设备的配置参数
超级管理员：
（1）对管理员进行增删改查
（2）设置管理员是否具有修改数据权限
（3）设置在全国地图放置小红旗功能（各省会中心点）
（4）增删改查产品名称和设备备注
（5）数据抓取和真实数据切换（地区选择针对用户、站点）
（6）查看下级所用账户的所有操作日志（如登录地点、时间、所进行的操作，用户级和管理员级分表查询）。
7、多终端适应
手机浏览时和电脑浏览时要适应分辨率，兼容多种浏览器主要是电脑端，手机端适应主要页面。

三、 系统说明

3.1水质在线监测系统平台

水质监测物联网平台使用管理和监控所辖区域的前端便携式（可移动式）水质监测仪，将实时数据收集并上传、完成数据有效性审核、报表制作、数据入库、查询分析、权限控制、系统管理等功能，对质控结果进行应用。
 

3.2在线监测实时数据显示

在监测系统首页显示的监测点实时地图，我们采用的是GIS地理信息技术，通过经纬度准确定位监测点的水质情况并上传监测信息。地图上显示监测点实时位置，各监测点可显示实时数据以及当前日均值，地图采用百度地图模板，可以自定义地图效果（普通、卫星、三维效果），站点数据显示如下图所示：

系统所显示的具体数值情况：

3.3水源质量综合指数数据

水源质量综合指数数据可通过时间和地点分别进行查看，查看方式根据直接的视觉效果不同自行选择，数据内容可以以文字或者图表形式阅览，还供使用者进行数据的下载导出，下图所示为水源质量的日均值图表信息： 以折线图更加直观明了的显示数据变化。

3.4历史数据查询

如下图所示，可在条件框中选择要查询的不同数据类型，可以随时查看各点位各项历史数据并进行导出，导出格式支持PDF、WORD、EXCEL，为管理决策提供便利。  

3.5预报预警设置

1、报警与预警：以声音、图标颜色变化、表格中数值的颜色、手机短信（向预先设定的手机上发送相应的报警信息）或邮件等形式提供多样化的报警功能。精确地描述超标数值，超标时间，超标排放量、超标排放介质量，为强化环境监理工作提供了详实可靠的依据；
2、趋势预警：系统自动分析评估监测数据，实时汇总各种污染物的排放总量，及时、准确地掌握排污口的动态，对污染物排放量发展趋势过快的情况提前预警；
3、超标报警：当监测数据超出了系统设定的范围时，通过声光报警、短信报警等多种方式将超标排放的详实数据通知相关人员；
4、故障报警：当在线监测仪表发生故障时，系统自动发出故障报警信号。
各区间统计工作完全由后台进行数据处理，无需人工进行相应操作，信息推送时间可以事先指定，内容包括：上一统计区间内用户所在站点综合数据信息、单项指标超限预警、首要污染物信息等。

3.6系统分析

统计与分析：将污染源在线监测数据和报警信息进行全方位多角度的分类汇总与统计分析，充分满足各种统计要求。强化企业排放口的管理，以多种方式对污染物排放量、超标排放量、超标排放介质量、监控设备停运时间等重要指标进行统计，满足管理工作的需求。
实现对受控企业污染物排放总量的管理，及时掌握企业污染物排放总量的发展趋势，为总量管理、总量控制提供基础依据。汇总统计区域内所有污染物的排放总量，动态掌握和量化污染物的排放趋势，为区域内污染物排放总量的削减提供技术支持。

3.7功能设置

（1）平台站点接入
客户在确认点位后，可自行安装设备接入平台之中，也可联系我们提供相应解决方案和配套设备。
（2）数据修正、数据清理
对于未采集或丢失等出现异常信息的数据，可提供后期持续补足与调整  

3.8系统管理

1、设备运营维护
系统建成后由承建单位负责系统的运行维护，环保比对监测验收通过后由环保局指定的第三方运营单位负责运营维护；
2、运营维护制度
可制定每日上午、下午远程监测检查仪器运行状态，检查数据传输系统是否正常，如发现数据有持续异常情况，应立即前往站点进行检查，每48小时自动进行化学需氧量（CODcr)水质在线自动监测仪的零点和量程校正。

四、应用系统

4.1开发方法

基于Asp.net MVC4三层架构企业级管理系统开发，借助.NET、Javascript、CSS、Html等开发语言对系统各项功能代码进行编写，以实现上述需求分析中提到的各项功能。

4.2开发环境

Window7旗舰版64sp1系统
Visual Studio 2012
Sql Server 2008 R2

4.3部署环境

Window server 2008
Sql server 2008 R2
Internet Information Services （IIS）

4.4开发技术

内部架构要采用分层设计、构件化设计，层与层、构件与构件之间的通信采用标准的Web Service方式实现
采用TCP和UDP协议，通过Socket等通信技术和服务实现。

 

附件：

水质在线监测设备

1. PH在线监测仪

性能特点：
1、双底色可选背景光液晶显示器,多参数同屏显示；
2、汉/英文双语言菜单、引导式操作设置；
3、高阻/双高阻差分前置放大，提供更多应用问题解决方案；
4、程序化pH＆ORP功能切换，适配各种类型的pH＆ORP传感器；
5、支持六种缓冲溶液标定，符合更多地区的缓冲液标准；
6、独立的永久性温度传感器，兼做介质电位平衡，满足高精度测控；
7、可指向pH/ORP或温度的双路（4~20）mA电流，现场调试更灵活；
8、隔离的（4~20）mA支持仪表/变送双模式，满足所有的变送接收单元；
9、两路光电继电器均可指向上、下限控制，PID调节，时间管理；
10、创新的双路DI-DO联动逻辑控制，为现场自动控制提供简单的PLC支持；
11、推荐使用分体式、两复合传感器，一次布线，永久利用，更换方便，低成本；
12、测量、变送、控制单元之间完全隔离，运行更稳定；
13、电磁兼容优化设计，适应更多复杂的工业现场电磁环境；
14、低压安全的DC24V集中供电，非常适合自控系统集中供电电源；
15、密封式仪表壳体，具有很好的耐候性和盐雾防护性。
技术参数：

仪表型号	pH-8500
量程范围	PH	0.00—14.00
	温度	0.00—99.9℃热元件:pt1000
	ORP	-1999mv—+1999mv
分辨率	PH	0.01
	温度	0.1℃
	ORP	1mv
准确度	PH	0.1级
	温度	≤±0.5℃
	ORP	≤±5mv（电子单元）
近似输入阻抗	3×1011Ω
支持缓冲范围	PH值10.00；9.18；7.00；6.86；4.00；4.01
介质温度补偿范围	0—50℃（以25℃位补偿基准）
通讯	RS485通讯（Modbus协议）
电源	DC 24V ±4V
功能消耗	＜5W
存储环境	温度：（-20—60）℃；相对湿度：≤%RH
防护等级	IP65（加装后盖）
外形尺寸	96mm*96mm*94mm（H*W*D）
开孔尺寸	91(H)mm*91(W)mm
安装方式	盘装，快速固定

1. 浊度在线监测仪

性能特点：

1. 创新的穿越迷宫式消泡系统；
2. 灵巧的光学系统维护和清洗；
3. 恒定流速测量室，不受水样压力影响；
4. 多种矫正方法推荐，与进口产品媲美；
5. RS485数字化通讯接口，Modbus通讯协议；
6. 隔离的(4～20)mA变送输出，仪表/变送双重模式；
7. 3.5"320×240 TFT真彩色显示，汉/英双语言选择；
8. 触控式按键，人性化操作，语言化、引导式菜单；
9. 浊度量程范围支持（0～100）NTU；
10. 优化的电磁兼容设计，从容对抗现场工业干扰；
11. 万年历功能，可设置循环定时、预约定时控制；
12. 分级权限密码保护功能，加强系统安全；
13. 采用短波长的钨灯做为光源，对小颗粒的测量灵敏度提高；
14. 内置消泡系统，效果优越，清洗方便，提高检测精度。

技术参数：

仪表型号	TUR-2200
量程	(0～100)NTU
分辨率	<10NTU时	0.0001NTU
	≥10NTU时	0.001NTU
准确度	<40NTU时	读数的±2%
	>40NTU时	读数的±5%
模拟输出	两路(4～20)mA，仪表/变送双模式
进样流速	(200～700)mL/min
连接电缆	≤10m
通讯	RS485通讯（Modbus协议）
电源	DC 24V ±15%
功能消耗	＜16W
存储环境	温度 (-20～60)℃; 相对湿度 ≤85%RH(非冷凝)
防护等级	IP65

1. 电导率在线监测仪

性能特点：
仪表为工业流程电导率在线监视/控制面板式仪表。其量程切换、常数校验均可通过后面板的操作部件自由设定调节；采用独特的信号采集处理技术、专用厚膜集成电路，使测量准确、运行稳定；数据线性化、自动温度补偿；不受线缆长度改变的影响，高稳定、免维护。
 
技术参数：

仪表型号	CCT-3320V
量程	0～20 μS/cm 0～200 μS/cm 0～2000 μS/cm
介质温度	5～50℃
准确度	1.5 %(FS)
介质压力	0～0.5 MPa
功能消耗	＜1W
环境条件	温度（0～50）℃
通讯	RS485通讯（Modbus协议）
电源	DC 24V ±15%
外形尺寸	48×96×100 mm（H×W×D）
开孔尺寸	45×91 mm（H×W）
防护等级	IP65

4.溶解氧在线监测仪
性能特点：

1. 使用极谱式克拉克传感器；
2. 任意温度下单点标定或已知浓度标定，现场应用快捷方便；
3. 3.5"320×240 TFT彩色液晶显示，多参数同屏显示；
4. 可选择手动/自动温度补偿测量方式，溶解氧传感器自带温度测量；
5. 双路、隔离的（4～20）mA，仪表/变送双模式；
6. 高、低限报警及区间设置，双路半导体光电开关控制输出；
7. 可对相关数据进行设置，如海拔、盐度；
8. RS485数字通讯，MODBUS标准协议；
9. 内置时间管理，提供循环定时/预约定时以及传感器维护；
10. DC 24V供电，符合高湿度现场的安全规范；
11. 优化的的电磁兼容设计，从容对抗现场工业干扰。

技术参数：

仪表型号	DCT-8600
测量范围	0.0~20.00mg/L
分辨率	0.01 mg/L
温度	0.0~40.0℃
稳定性	0.1 mg/L
输出	(4~20)mA    通道数   双通道
负载能力	负载电流，AC/DC 30V, 50mA (max)
功能消耗	＜5.5W
环境条件	温度:（0~50）℃； 相对湿度: ≤85%RH（无冷凝）
通讯	RS485通讯（Modbus协议）
电源	DC 24V ±15%
外形尺寸	96 mm×96 mm×94mm (H×W×D)
开孔尺寸	91mm×91mm  (H×W)
防护等级	IP65

 

1. COD在线分析仪器（CODcr-1400）\

仪器采用模块化设计，用户可以根据现场的水质特点、检测精度和成本要求，通过选用软件和功能组件来定制或更改仪器的检测。
性能特点：

1. 可分析氯离子含量在CL—10000mg/L以下的污水；
2. 可预约定时采集，等间隔采集，遥控采集等多种模式；
3. 可视化的系统动化流程或测量曲线分析过程；
4. 水冷低温试剂储藏箱技术使得试剂保存更持久；
5. 超标数据自动留样接口，为备查和复检提供便利；
6. 创新的数据总线模块化设计，降低系统维护率；
7. 自动复位和自动维护保养无须过多人为干预；
8. 在网设备具有远程访问和自动故障诊断功能；
9. 主从型数据端口，可以配置网络或任意无线模块；
10. 7寸TFT触摸屏，和谐的运行和数据显示界面；
11. 兼具USB数据导出功能，导出数据时段可以选择；
12. .友好的图形、表格化人机界面，设备操作简单易用。

技术参数：

测定范围	5－5000mg/L(分段）
测定精度	COD<50mg/L,≤±10％ COD>50mg/L,≤±15％
波长范围	COD低浓度420nm COD高浓度610nm
***低检出限	0.1mg/L
重复性	≤±10％
光源寿命	10万小时
抗氯干扰	[Cl-]﹤1000mg/L无影响
比色方式	比色皿
存储数据	1万
供电方式	220V交流电源
消解温度	165℃