城市管网流量水质监测系统方案
为了掌握雨污水管道、排口、明渠及河流的运行特征，需要对其液位、流速及流量、水质等多种基本运行参数进行测量，获取连续的液位、流速及流量、水质数据，掌握其变化规律，通过这些基础数据的瞬时分析、统计计算、模型模拟，可以全面地进行系统现状诊断与评估，为各项研究工作的开展奠定坚实的数据基础。
排水管网及设施在线监测系统宜根据实际情况扩展建设，能够实现市政排水管网及设施的设计优化、过程管控及运行调度等技术需求，为市政排水管网及设施运行管理提供有用、有效、及时的数据支撑。
设计原则：
①在线监测设备应包括液位计、流量计、水质分析仪等监测仪表。
②按国家规定的保密制度要求，进行排水管网及设施监测数据的采集、传输、使用及更新，数据不得丢失和非法使用，确保数据安全。
③在方案设计中考虑设备安装的实施条件，监测设备的选择与安装应适应排水设施的实际运行工况，加强对监测设备的测试、校准、检查与维护，确保设备正常运行。
④做好现场工作人员培训，工作人员应了解监测方案和监测目标，熟悉监测点位、监测内容，熟练掌握设备安装和运维方法等技术要求。应坚持安全第一、预防为主的原则，保障工作人员的健康与安全。
⑤建立排水管网及设施监测系统长效运行维护保障机制，保障监测设备及数据管理平台的长期有效性。
系统组成：
系统集成了现代传感器技术、物联网技术、移动通信技术、数据仓库技术、自动化控制等先进技术，实现了对排水管网水文、水质信息的自动采集、在线动态监测、实时监控管理、辅助决策和应急处置管理等功能。
排水管网流量水质监测系统由以下主要部分组成:
1、流速流量测量传感器、水质传感器;
2、管网数据采集主机：功能是提供长时间供电，对传感器实施电源管理实现低功耗监测运行，同时设备内置4G通信模块实现工业总线到以太网的数据转换与传输。
3、信息化管理平台：提供项目站点管理、接收监测数据并存储展示、统计分析、下载及扩展各种业务应用。
4、安装配件：设备安装专用支架、流量卡、配套调试工具等
站点安装示意图：
监测站建设流程图：
流量监测要求如下：
用物联网监测设备的采集频率、上传频率均可自定义，本项目采集频率、上传频率均为4小时/次。
设施部署要求：
1、市政排水部门应统一规划和部署在线监测仪表的安装点位，采集的排水管网运行数据能够满足排水设施运行状态分析与管理的需求。
2、在线监测仪表安装前应进行现场环境确认，确保符合设备安装条件。
3、在安装前应核对仪表名称、型号、规格、产品外观等，认真阅读相关附件、技术文件。
4、施工中的安全技术措施要符合现行行业安全生产规范，安装复杂仪表时应制定安装工艺流程，确保施工安全。
5、仪表宜安装在远离机械振动、强电磁场、介质腐蚀、高温的场所。
6、仪表安装时不应敲击及振动，安装后应牢固、平正，不承受配管或其它机械外力。
7、在线监测仪表安装所用的紧固件，除地脚螺栓外，均建议采用不锈钢制品。
8、安装过程要做到不破路、不断流、不下井，安装、方便、妥善的部署监测设备。
主要设备选型、参数：
COD水质传感器：光学法测量，无需试剂，无污染。深紫外光束在传输过程中被溶解在水中的有机物吸收，吸收程度与有机物浓度成正比，从而可以通过测定深紫外光束的吸光度评估出样品中有机污染物的含量
1、COD量程范围：0～600mg/L equiv.KHP
2、COD精度：±5%F.S
3、COD分辨率：0.1mg/L
4、TOC量程范围：0～240mg/L equiv.KHP
5、TOC精度：±5%F.S
6、TOC分辨率：0.1mg/L
7、浊度量程范围：0～300NTU
8、浊度精度：±5%F.S
9、浊度分辨率：0.1NTU
10、工作温度：5～40℃
11、最深深度：水下10米
12、数字接口：MODBUS/RS485
13、模拟接口：4-20mA
14、供电：12～24VDC
15、功耗：平常功率：<0.5W
16、标定：一点/两点/三点校准
17、防护等级：IP68
18、安装方式：流通池安装、浸没式安装，3/4″NPT螺纹
19、尺寸;Φ34*232mm
20、材质:316不锈钢
雷达水位计：该雷达采用 FMCW 模式，非接触式安装设计，体积小 巧，结构紧凑、精度高，功耗低，抗干扰能力强。适用于湖泊河流、山洪预警、蓄水池、污水管网等水位监测。
1、发射频率:76GHz~81GHz
2、分辨率：1mm
3、测量范围:0.15 -40m
4、测量精度:±5mm
5、波 束 角:水平6°/垂直6°
6、工作电压:9~24V
7、通讯方式:RS485
8、工作温度 -40-85℃
9、工作电流：20mA@12V
10、启动时间：100ms
12、防护等级：IP68
13、外形尺寸(直径*高)：66x96mm
超声雷达流量计：产品集成了雷达测流和超声波测流优势，非满管时使用雷达监测流速和水位，满管时使用压力式水位计测水位，使用超声波测流速，实现满管和非满管全场景测流。
1、供电电压：DC12V/24V
2、工作电流：500mA DC12V
3、工作温度： -20℃~75℃
4、外形尺寸:207.0*108.6*109.5(mm)
5、通讯接口：RS485
6、防护等级：IP68
7、雷达测流频段：60GHz
8、雷达波束角：16*20°
9、雷达测速范围：0.1-20m/s
10、雷达测速精度： 0.01m/s
11、雷达测距测量范围：0.1-50m
12、雷达测距精度：±2mm
13、雷达测距分辨率：1mm
14、超声波测速范围：0.021-6m/s
15、超声波测速精度：±1.0%FS±1cm/s
16、超声波水位量程： 0.03-5m
通讯供电单元：一体化设计，集 RTU、显示、机箱、通讯、供电系统为一体，实现的数据采集、存储、供电、显示、传输和报警等综合功能于一体。工业级设计：宽温设计，耐高低温，耐强电磁干扰，适用于各种恶劣的现场。
1、通信方式：4G全网通
2、内置电池：超大容量152Ah
3、多中心上报：支持多数据中心、主备数据中心上报功能，最多4中心
4、显示：支持本地LCD屏查看压力、流量、水位等监测数据
5、输出电源：提供可控12V@100mA的输出电源
6、485接口：1个RS485接口，内置15KV ESD保护
7、模拟量接口：2路模拟量输入接口(16位AD、支持4-20mA电流信号输入，可选0-5V电压信号输入)
8、开关量接口：2路开关量输入接口(光隔离)
逻辑0：湿节点0-3VDC，或干节点导通
逻辑1：湿节点5-30VDC，或干节点断开
9、2路受控输出电源(额定电源12V/1A内置过流保护)12V/100mA
10、功耗：工作 <60mA@DC7.2V(平均电流);休眠 ≤40uA@DC7.2V
11、外壳防护等级：ABS+PC，IP68
12、工作温度：-40～80ºC(-31～167℉)
13、存储温度：-40～85ºC(-40～185℉)
14、屏幕工作温度：-20～70ºC(-4～158℉)
15、屏幕存储温度：-30～80ºC(-22～176℉)
16、相对湿度：95%(无凝结)
压力水位计：设备采用国外进口传感器芯体，将液位压力信号转换成对应的数字信号，再通过数字电路处理，输出4~20ma、RS485等标准信号，产品具有结构紧凑，坚固，抗腐蚀 防过载，使用方便等特点。
1、量程：0m～10m～30m～100m可选
2、压力类型：表压或绝压
3、精度：±0.2%FS
4、适应水位变率：≤40cm/min
5、响应频率 ：数字信号输出≤5Hz
6、介质温度：-35～85℃(常温型)
7、工作电压：10～36V DC 标准DC12V
8、输出信号： RS485
9、防护等级：IP68
10、壳体：不锈钢1Cr18Ni9Ti
悬浮物传感器：水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。设备采用光学测量方法，无需化学试剂;内置温度变送器，具有自动温度补偿功能;采用调制光信号，减少可见光干扰;可广泛应用于水处理、水产养殖、环境监测等行业。
1、供电：DC12V
2、功耗：<0.5W
3、通信接口：RS485;标准的ModBus-RTU协议;
4、测量原理：光散射法
5、测量范围：0~ 3000mg/L;0~ 1000mg/L;0~ 200mg/L
6、测量误差：±8%F.S.(取决于水体同质性)
7、测量分辨率：0.1mg/L
8、响应时间：≤30s
9、设备工作条件：5~40℃
10、防水等级：IP68
11、耐压：水下5米
12、外壳材质：耐腐蚀塑料、不锈钢
一体式窨井监测终端：设备集4G/NB-IOT无线通讯模块、大容量锂电池、数据采集存储功能为一体，具有IP68防护等级，广泛应用于市污水井、排水井，水利水文河流、水库的在线组网监测应用。
1、通信方式：4G全网通
2、内置电池：支持超大容量152Ah 7.2V(不可充电)、 72Ah可充电8.4V，36Ah可充电8.4V
3、支持多数据中心、主备数据中心上报功能，最多4中心
4、485接口：4个RS485接口，内置15KV ESD保护
5、2路受控输出电源(额定电源12V/1A内置过流保护)
6、内置甲烷气体检测传感器
7、和内外2路温湿度传感器
8、功耗：工作 <60mA@DC7.2V(平均电流);休眠 ≤40uA@DC7.2V
9、支持自动加报设置。(如果超过设定值，自动调节采集密度)
10、解除加报模式。(如果在安全值以下，自动恢复采集密度)
11、远程升级，可以通过服务器远程升级程序
12、本地串口配置和蓝牙配置。
13、远程配置，可以通过远程服务，进行配置参数。
14、外壳防护等级：ABS+PC，IP68
15、工作温度：-40～60ºC(不可以充电) 、 -20～60ºC 可充电
16、存储温度：-40～85ºC(-40～185℉)
17 、相对湿度：95%(无凝结)
设备施工安装:
1、实施前的准备阶段
在工程实施前，向有关部门申报工程施工手续;根据现场施工条件，制订现场施工计划，根据施工图纸与外包施工队伍进行设计交底;排定施工进度表;设备主材和施工辅材的订货，甲方准备施工环境，包括临时工作间及仓库、电源准备等，乙方准备工具及调试仪表、安排工作排班等。
2、现场安装阶段
采用标准化布线和必要的屏蔽及安全保护措施，保证布线合理可靠、整齐美观，保证信号有效传输和系统维护简单有效;努力提高传输系统的质量和灵活性，便于系统扩容和升级。根据系统设计文件和现场客观情况，在不影响用户的正常工作下，对系统器材和设备进行程序化、规范化安装，在保证高质量的同时，尽量缩短工期。
3、调试阶段
系统软件进场前调试;系统硬件进场前调试;控制设备单体调校;工程现场软硬件冷态调校;分系统调试工作;综合联调等。
4、设备安装注意事项
①设备必须正确安装方可达到设计的功能，熟读设备说明书并在工程师指导下进行安装施工。
②在安装前请确认包装箱内的设备完好，所有的部件都齐备。
③安装支架根据管网的实际施工情况进行合理设计定做，支架的预留安装孔位需要和设备自带支架孔位匹配。
④在搬运设备时，请保证轻拿轻放避免磕碰设备，否则可能会影响设备防水性能或引起设备故障等问题。
安装示意图：
在线监测设备运维:
1、每日应对数据运行情况进行检查，发现运行有问题的设备，并整理维护工作清单。
2、制定巡检计划，开展监测设备的现场巡检和维护工作，检查在线监测仪表的工作状况，包括设备是否被盗，设备是否完好，探头是否完好，是否需要开展清淤工作等;检查控制设备仪表、信号指示是否正常、开关操作是否灵活可靠、控制是否准确等。
3、定期清理在线监测仪表探头上沉积的杂质、垃圾等，保证探头的正常工作，确认可获得有效数据。
4、定期检查换在线监测仪表的零部件是否松动，并考虑现场温度和湿度对其电子部件的影响，是否需要提供耗材更换。
5、根据各个监测设备的电池电压，制定监测设备的电池更换策略并执行。
6、针对在线监测仪表出现的无信号、瞬时流量或液位等参数波动大、瞬时流量与累积流量不一致、数据不稳定、数据明显超出正常值范围等故障原因需进行现场排除。
7、持续观察在线监测数据的具体情况，观察在线监测数据是否稳定、连续，并初步判断在线监测数据是否有效，应对数据异常情况进行诊断，并进行及时的现场修复。
8、监测数据质量及设备运行保障应达到如下要求：
①每日采集的有效数据条数不少于应采集数据总条数的90%;
②每日异常数据所占应采集数据总条数的比例不得超过10%，异常数据包括但不限于：非正常零值数据、超出正常范围的数值、超出正常变化范围的奇异值等;
③保证设备及采集系统的7×24小时连续运行，发生设备故障后，修复或替换的时间应不大于24小时。
