【项目案例】黄河流域多泥沙水质监测案例
来源:希玛诺光电|发布时间:2021年06月16日|浏览量:2061

一、项目建设意义


全面推行河长制是落实绿色发展理念,推进生态文明建设,解决宁夏复杂水问题,护河湖健康生命,完善水治理体系,保障水安全的重要举措。为进一步落实河湖长制工作,有效管控主要河流、沟道治理保护,实时掌握水体质量变化情况,实施宁夏河湖长制水质监测信息化能力建设项目,以信息化手段系统、及时、客观、科学反映宁夏重要河(湖、沟)水质情况,为宁夏自治区全面推行河长制提供数据支撑。


二、项目挑战


针对宁夏黄河流域泥沙多,水质变化复杂等情况,尤其是针对大颗粒泥沙等杂质需要进行泥沙滤除预处理等情况,希玛诺水质监测站解决了高浑浊度水体的浊度、水温等问题,可在现场完成数据的采集与处理,自动化程度高,能够快速、实时、连续测量。可应用于水体含沙量波动较大的潮汐河口及沿海悬浮泥沙的监测。


针对冬季极寒天气,化学站运行功率大,无法支撑电力缺乏地区化学站的长时间运行等情况,希玛诺水质监测站站点运行功率较化学站大大减小,可使用太阳能供电。相对于单一紫外,可靠性更好,抗干扰能力更强。


针对化学站需要较高频次的人员维护,废液回收和补加试剂,人力维护难度大等情况,希玛诺水质监测站监测频率高,维护工作量相对化学站小,无需化学试剂,不需要定期回收废液,安全环保,运行费用低。


三、项目建设内容


建设内容主要包括水质自动监测安装调试、设备安装土建基础、附属设施建设、试运行等。本项目在中卫市、吴忠市及银川市共建设了10处高集成多光谱水质在线监测站。


四、项目技术要求


1、招标建设的水质自动在线监测系统,水质在线监测项目为:常规水质五参数(水温、pH、溶解氧、电导率、浊度)、高锰酸盐指数、氨氮共7项参数,监测频次为每小时监测1次,特殊情况时可加密。


2、提供的方案技术要求设计合理、可靠、实用、经济、运行维护简单方便、易局部更换、维护工作量小、运行维护费用低、操作安全简洁,满足水质的实时连续监测和远程监控的要求。水质及系统运行状况信息传送到区河长办、水利厅、水文水资源监测预警中心指定的信息平台,使工作人员能够及时准确地掌握其水质状况,实现水质自动监测和远程监控的目的。


3、监测站点的管线布置需通畅合理,管材选择应确保系统能长期有效运行。 


4、取水应保证水样的代表性,取样方式设计合理,不影响水质参数的检测结果,在恶劣气候下可稳定运行。站点具有可靠的防雷、防风、防冻、防盗、防潮等保护措施。


5、站点系统的自动化程度高,可实现远程监控,具备远程显示仪器状态、远程校准功能;设备具备有效的自动清洗功能并易于手工拆洗。


6、站点系统中所采用的设备符合结构简单、性能可靠、能耗低的原则,系统可在无人值守的条件下长期、稳定工作,关键部件应使用优质知名产品。


7、站点系统设置具有开放性,用户可根据需要自行设置运行中的各项参数,系统具有良好的扩展性,充分考虑将来仪器设备的扩充要求,相关设备保留相应的余量和接口。


8、系统应具备自动启动应急监测模式和远程召测功能。


9、测定原理符合国家或行业标准,性能稳定可靠,建设成本合理。优先选用运行维护费用低,废液排放少的监测装置。


10、自动监测装置可适应各种复杂地理环境,优先选用立杆式、壁挂式等新型免占地景观式安装方式,具备防洪、防涝、防盗安全功能。


11、支持后续的系统软件免费升级。


五、系统体系构成


大范围联网水环境监测系统由水质自动监测站、信息传输系统、数据处理服务器、监控中心客户端四部分构成。


水质自动在线监测系统均选用光学法,电化学法,其信息控制系统采用GPRS/CDMA/BDS/lo T通讯协议的无线组网方式进行监测数据的远程传输。自动监测点是无人值守的,按设定的监测周期,定时将水质监测数据通过移动通讯公网传输至数据处理服务器。数据管理中心对数据进行专业的处理和分析,将分析结果通过公网传输给普通客户端,再通过内部局域网传输给高级客户端,不同级别客户端按照管理权限进行分级管理和数据查看。


大范围联网水环境监测系统结构如图所示:


大范围联网水环境监测系统架构图



六、技术介绍

【技术名称】:多源光谱融合分析技术

【分析时间】:≤2分钟(自动分析全流程短至5分钟)
【分析精度】:实验室人工分析的精度
【分析流程】
「 多源光谱生成 」
步骤一:采用多个不同波段的激发光源同步照射水样,分别生成待测样品的UV吸收光谱和三维FL发射光谱。
步骤二:分别对获得的水样多源光谱提取水中有机物特征,构成特征光谱,排除各种干扰因素的影响。
「 多源光谱数据处理 」
步骤三:将不同来源的水样特征光谱进行平衡与组合,避免“信息掩盖”。
步骤四:对处理后的多源特征光谱进行信息融合建模分析,获得水样中有机物的综合含量值。

多源光谱融合数值分析方法示意图



七、系统重要功能


1、承担水质实时在线监测工作
2、对水体突发性污染进行预警
3、为建立水体污染扩散模型提供数据基础
4、提供足量数据用于水体富营养化等变化趋势分析
5、为水质管理决策提供事实依据


八、系统显著特点


1、测量精度高:采用紫外/可见光吸收光谱、荧光发射光谱、拉曼散射光谱的多源光谱融合分析方法测量所需水质指标。


2、集成度高:采用一体式集成构造,可同时自动监测高锰酸盐指数、氨氮、常规五参数等多项水质指标,完成多项水质指标的测量、变送和数据传输。


3、抗干扰能力强:解决了高盐度情况下的水质分析问题;解决了高浊度情况下的水质分析问题;解决了低浓度情况下的水质分析问题;在高浊度、高盐度水质条件下,具备测量精度补偿性能。


4、建设费用低:采用立杆式安装,占地面积小,仅为1平方米,无需监测站房,节省大量站房建设费用。


5、运行费用低:不需要化学试剂,易维护、无二次污染、节省大量运行中化学试剂及处理费用。


6、维护容易:该系统分析过程中除接触样品的探头外,所有其他设备均为易维护设备。探头具备自清洗功能,无需人工维护。


7、安全性高:高等级防水防雷,具备多种安装方式和供电方式,适用于大范围水体野外远程在线监测。


8、数据实时获取:支持无线远程联网数据传输,可构成大范围远程监测网络。


九、项目现场图片





十、项目总结


针对冬季极寒天气下黄河流域建设水质自动监测站面临诸多困难,需要多泥沙河流水质自动监测水样采集,需要较高频次的人员维护,样品前处理,系统远程监控等技术问题,希玛诺光电在黄河流域成功地建设了高集成多光谱水质在线监测系统。在黄河水量调度,突发性水污染事件中,自动监测站监测速度快,频次高,自动监测站能有效降低人工化验的工作量,有利于减少流域水资源保护的投入成本,加强流域水资源监测的一体化管理。


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