Plan del sistema de monitoreo multiparamétrico del Río pushi guqiaojing en lingxiangdian, ciudad de taizhou, Provincia de Zhejiang
I. antecedentes y objetivos de la construcción del sistema
I) antecedentes de la construcción
Shiguqiaojing se encuentra en la zona de lingxiangdianpu, ciudad de taizhou, Provincia de zhejiang, es un afluente del Río yongning, con una longitud total de unos 1.300 metros, cerca de la ciudad agrícola y portuaria, y una vez se convirtió en una sección clave y difícil del tratamiento ambiental regional del agua debido a problemas como la descarga directa de aguas residuales de los operadores de catering circundantes y la filtración de vertederos, lo que provocó la sedimentación del Río y el cuerpo de agua negro y maloliente. Aunque las principales fuentes de contaminación se eliminaron mediante medidas de renovación como la demolición de contenedores ilegales y la reubicación de vertederos en la etapa inicial, todavía hay riesgos ocultos de contaminación, como el drenaje nocturno de aguas residuales por tuberías de agua de lluvia, y el modo tradicional de inspección y monitoreo manual tiene desventajas como baja frecuencia, mala puntualidad y contaminación oculta difícil de encontrar, que no pueden satisfacer las necesidades de gestión y protección refinadas.
Con el fin de consolidar la efectividad del control del agua e implementar los requisitos de gestión del sistema de longitud del río, es urgente construir un sistema automatizado y en tiempo real de monitoreo de la calidad del agua. Con las ventajas de despliegue flexible, desatendido y monitoreo a tiempo completo, el sistema de monitoreo multiparametro de flotación puede capturar con precisión los cambios en la calidad del agua, advertir oportunamente los riesgos de contaminación y proporcionar soporte de datos científicos para la gestión y protección a largo plazo del Río shiguqiaojing.
(2) objetivos de construcción
1. percepción de la calidad del agua en tiempo real: realizar el monitoreo continuo de los parámetros centrales del agua en las secciones clave de shiguqiaojing y comprender la Ley de cambio dinámico de la calidad del agua;
2. alerta temprana precisa del riesgo de contaminación: establecer un mecanismo de alerta temprana umbral para reducir el tiempo de respuesta de emergencia en respuesta a problemas como las aguas residuales ocultas y los cambios repentinos en la calidad del agua;
3. apoyar la gestión científica de la toma de decisiones: proporcionar una base de datos objetiva para el desempeño del sistema de longitud del río, la trazabilidad de la contaminación y la evaluación de la eficacia del tratamiento;
4. construir un sistema de gestión y protección a largo plazo: combinar la tecnología inteligente de control del agua para promover la transformación del modo de monitoreo de "inspección manual" a "percepción inteligente" y mejorar la eficiencia de la gestión y protección fluvial.
II. arquitectura general del sistema
El sistema adopta una arquitectura de tres niveles de "percepción frontal - transmisión de red - Aplicación en la nube" para formar un proceso de gestión de circuito cerrado de "monitoreo - Transmisión - análisis - alerta temprana - eliminación" para lograr una supervisión inteligente de toda la cadena de la calidad del agua del Río shiguqiaojing.
(1) capa de percepción frontal
Desplegar la estación de monitoreo flotante como unidad de percepción central, integrar sensores de calidad del agua multiparametros, módulos de adquisición de datos, sistemas de suministro de energía solar y dispositivos de anclaje para realizar la adquisición in situ y el almacenamiento local de parámetros de agua; Para los puntos clave de riesgo de contaminación, como las salidas de agua de lluvia, se ayudan a desplegar sensores de entrada para fortalecer el monitoreo de contaminantes característicos.
(2) capa de transmisión de la red
Se adopta la tecnología de comunicación inalámbrica 4G / NB - IOT para cifrar los datos de calidad del agua recogidos en la parte delantera y transmitirlos a la plataforma en la nube en tiempo real para garantizar la estabilidad y seguridad de la transmisión de datos; Admite copias de Seguridad de almacenamiento de datos locales para evitar la pérdida de datos causada por la interrupción de la red.
(3) capa de aplicación en la nube
Construir una plataforma de gestión en la nube que integre la visualización de datos, el análisis y la alerta temprana y la gestión de equipos, realizar la presentación visual de datos de calidad del agua, la consulta de datos históricos, el empuje de alerta temprana anormal y el control remoto de equipos, y apoyar la eliminación colaborativa multisectorial.
3. composición central y parámetros técnicos del sistema
(1) configuración central de la estación de monitoreo de flotación
La estación de monitoreo de flotación, como núcleo de percepción frontal, adopta un diseño modular y se despliega en tres secciones clave, como la intersección de los afluentes principales de shiguqiaojing y la parte inferior de la salida de agua de lluvia. la configuración específica es la siguiente:
Cuerpo de boya: está hecho de polietileno súper polimérico, con un diámetro de unos 408 mm y un diseño de centro de gravedad bajo, con características de resistencia a la corrosión, impacto y adherencia biológica, y se adapta al entorno de flujo de agua del río;
Sistema de suministro de energía: equipado con paneles solares de 11w + baterías de litio de 60ah, utilizando la tecnología de seguimiento automático de puntos de Potencia mppt para garantizar el suministro continuo de energía durante más de 7 días en tiempo lluvioso para satisfacer las necesidades de desatendido;
Sistema de anclaje: se utiliza un ancla de hierro fundido de 2,5 kg con una cuerda de nylon de 10 metros para garantizar la estabilidad de la posición de la boya bajo el impacto del flujo de agua del Río y garantizar la representatividad de los datos de monitoreo;
Dispositivo de protección: equipado con posicionamiento gps, luces de alarma antirrobo, soporte para el seguimiento en tiempo real de la ubicación del equipo y la alerta de Seguridad.
(2) indicadores de monitoreo multiparamétrico y parámetros técnicos
Combinado con las características del riesgo de contaminación de shiguqiaojing, se centra en el monitoreo de cinco parámetros convencionales y contaminantes característicos. los sensores utilizan principios de detección avanzados como el método de fluorescencia y el método espectral, con función de limpieza automática para reducir los costos de operación y mantenimiento. los parámetros específicos son los siguientes:
Indicadores de seguimiento |
Alcance de la medición |
Precisión de medición |
Principio de medición |
Nota |
Temperatura del agua |
-20~60℃ |
±0.5℃ |
Termómetro |
Cinco parámetros convencionales |
PH |
0 ~ 14 pH |
± 0,05 pH |
Electrodos de vidrio |
Cinco parámetros convencionales |
Oxígeno disuelto |
0 ~ 20mg / L |
±2% FS |
Método fotométrico fluorescente |
Cinco parámetros convencionales |
Conductividad eléctrica |
0 ~ 100mS / cm |
±1% FS |
Método de conducción eléctrica |
Cinco parámetros convencionales |
Turbidez |
0 ~ 1000NTU |
±3% FS |
90 ° luz dispersa |
Cinco parámetros convencionales |
COD (demanda química de oxígeno) |
0,75 ~ 475mg / L |
±3% FS |
Método espectral |
Contaminantes característicos |
Nitrógeno amoniacal |
0 ~ 10mg / L |
±5% FS |
Método de selección de iones |
Contaminantes característicos |
(3) transmisión de datos y Plataforma en la nube
Transmisión de datos: adopta el módulo de comunicación inalámbrica 4g, admite el Protocolo modbus / rtu, la frecuencia de carga de datos se puede personalizar (por defecto, 5 minutos / vez), y el retraso de transmisión es inferior a 1 minuto; Tiene la función de continuación del punto de interrupción, y los datos históricos se reponen automáticamente después de la recuperación de la red;
Funciones de la plataforma en la nube:
Visualización de datos: presentar datos de calidad del agua en tiempo real / históricos en forma de gráficos y curvas, y apoyar el análisis de tendencias de un solo parámetro y la comparación de correlación de múltiples parámetros;
Gestión de alerta temprana: umbral preestablecido de parámetros de calidad del agua (como pH < 6,5 o > 8,5, COD > 50 mg / l, etc.), cuando es anormal, la información de alarma se envía a través de mensajes de texto, aplicaciones, etc., para apoyar la clasificación del nivel de alerta temprana;
Gestión de equipos: soporte para la visualización del mapa topológico de la estación de monitoreo, monitoreo en tiempo real del Estado en línea del equipo, la electricidad y la calibración del sensor, se puede establecer la frecuencia de adquisición y los parámetros de calibración a distancia;
Generación de informes: generación automática de informes de monitoreo de calidad del agua diarios / semanales / mensuales, soporte para la exportación de datos y proporciona una base para la evaluación de la efectividad del control del agua;
Colaboración entre múltiples cruces: reserva la interfaz de acoplamiento con la Plataforma "hechang online" de Taizhou para realizar el intercambio de datos y la eliminación colaborativa.
IV. proceso de despliegue e implementación del sistema
(1) colocación de puntos de monitoreo
Sobre la base de las características del Río shiguqiaojing y el riesgo de contaminación, se adopta la estrategia de distribución de puntos de red:
Sección de control aguas arriba: desplegada cerca de la fuente de shiguqiaojing para monitorear la calidad del agua en el Fondo del río;
Sección clave del curso medio: desplegada a 50 metros aguas abajo de la salida de agua de lluvia, centrándose en monitorear el impacto de la descarga furtiva de aguas residuales en la calidad del agua;
Sección de salida aguas abajo: desplegada en la intersección de shiguqiaojing y Yongning River para monitorear la calidad del agua de salida del Río y evaluar la efectividad del tratamiento.
(2) proceso de implementación
Investigación preliminar y optimización del plan: llevar a cabo investigaciones in situ sobre la profundidad del agua del río, la velocidad del flujo y la distribución de las fuentes de contaminación, y refinar la colocación de puntos y los parámetros del equipo;
Integración y calibración de equipos: completar el montaje de sensores, la configuración del módulo de adquisición de datos, realizar la calibración del líquido estándar de laboratorio y garantizar la precisión del monitoreo;
Instalación y Red en el sitio: levantar y colocar la estación de monitoreo de flotación en el punto preestablecido, fijar el sistema de anclaje y completar la activación de la red 4G y el acoplamiento con la plataforma en la nube;
Puesta en marcha conjunta y operación de prueba del sistema: probar la estabilidad de todo el proceso de adquisición, transmisión y exhibición de datos, optimizar el umbral de alerta temprana y la frecuencia de carga;
Capacitación en aceptación, operación y mantenimiento: completar la aceptación funcional del sistema y proporcionar capacitación al personal de gestión y protección en inspección de equipos, interpretación de datos y manejo de fallas.
V. sistema de garantía de funcionamiento y mantenimiento
(1) operación y mantenimiento diarios
Mantenimiento del sensor: limpiar los accesorios de la sonda cada 2 meses y verificar y calibrar la precisión del sitio trimestralmente;
Inspección del equipo: comprobar la integridad del cuerpo de la boya, la limpieza de los paneles solares, la estabilidad del sistema de anclaje cada seis meses y probar las funciones de suministro de energía y comunicación;
Control de calidad de datos: establecer un mecanismo de reconocimiento de datos anormales para eliminar los valores de interferencia a través de la comparación de series temporales y el análisis de correlación de datos de sensores para garantizar la precisión de los datos.
(2) apoyo de emergencia
Establecer un mecanismo de respuesta de emergencia a fallas de equipos, y después de recibir la alarma de que el equipo está fuera de línea y los datos son anormales, completar la eliminación in situ dentro de las 24 horas; Equipado con sensores de repuesto y módulos de comunicación para garantizar que el sistema vuelva a funcionar rápidamente.
VI. valor de la aplicación del sistema
Mejorar la eficiencia de la supervisión: lograr un monitoreo desatendido las 24 horas del día, aumentar la frecuencia de adquisición de datos al nivel de minutos, reemplazar el muestreo manual tradicional una vez al día y reducir en gran medida la carga de las patrullas fluviales de base;
Trazabilidad precisa de la contaminación: a través del análisis de la curva de cambio de la calidad del agua de las secciones clave, se pueden bloquear rápidamente las fuentes ocultas de contaminación, como el drenaje furtivo nocturno, y proporcionar objetivos precisos para la aplicación de la ley y la eliminación;
Reducir los costos de gestión: el diseño integrado y la operación y mantenimiento inteligentes reducen los costos de construcción de un solo punto en un 30%, reducen la carga de trabajo de inspección manual en un 60% y logran una supervisión eficiente y de bajo costo;
Consolidar la efectividad del control del agua: promover la transformación de la supervisión ambiental del agua en la eliminación posterior a la prevención y el control previos, y ayudar a shiguqiaojing a lograr el objetivo de gestión y protección a largo plazo de "agua limpia, ríos suaves, orillas verdes y hermosos paisajes".