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【 解决方案】英国Jensprima-饮用水在线监测、数据传输方案
发布时间:2020-05-18   点击次数:192次

一.概述

为配合自来水公司实现《生活饮用水卫生标准GB5749-2006》文件提供长期可靠的水质监测保障,以确保市民饮用水安全、卫生,生活饮用水在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心,自动测量水的色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、PH值,水中铁、锰等微量元素的含量,以及水中的菌落总数、总大肠菌群数、消毒剂余量、水的耗氧量、氨氮和水的总硬度等污染因子,运用各种自动控制和通讯网络所组成的一个综合生活饮用水自动监测和数据处理系统,可存储、处理、传输各项水质在线监测数据。

二、设计要求

  1. 现场仪表能准确测量和显示生活饮用水的浑浊度、水温、余氯和pH值。
  2. 现场仪表能按要求设置定期自动校验或手动校验。
  3. 现场仪表测量数据通过中央控制和传输系统能准确传送到自来水厂电脑上。
  4. 自来水厂电脑能准确接收、显示和保存现场仪表上传的数据。
  5. 自来水厂电脑能准确显示在线测量数据和历史数据。
  6. 自来水厂能检索不同时段不同日期的历史数据进行报表统计和图形曲线分析并自动生成日报、月报、年报。
  7. 为保证存储在系统中的数据的完整性,系统提供了数据的维护功能,如备份、导入、导出等。
  8. 报表数据中包含有排放总量累计,并可导出为Excel格式,便于利用Excel生成格式更为复杂的报表。

三、系统原理

进样和预处理单元将自来水厂的生活饮用水抽取到监测房内,并对水样进行预处理,现场仪表利用自带取样设备对预处理后的水样进行取样测量并转换成浑浊度值、pH计和余氯值、温度值等水质进行测量。现场分析仪、pH计所测得的数据以4~20mA电流信号或RS485 Modbus传输至数据采集传输系统,进行数据的处理、打包和存储。最后,通过移动GPRS网络与卫生局上位机和自来水厂联网。系统示意图如下。

                      生活饮用水水质在线监测系统组成框图

            

 四、系统组成

(一)进样和预处理系统

利用可编程控制器控制水泵运行,将自来水厂的生活饮用水抽取上来。抽取上来的自来水通过滤网去除大的杂质后进入试样容器,试样容器中装有高速旋转式均化器,使悬浮物质破碎、均化。均化后的自来水被送入现场分析仪进行测量。

 进样系统的组成部件主要为水泵、管路、过滤网和均化器。

(二)pH计

 根据我公司在水质在线监测领域的经验和污染物排放企业的实际情况,我们推荐性能优良、适用范围广的英国Jensprima/杰普(上海)innoCon6501P+innoSens110TpH计。该仪表的测量原理为玻璃电极法,由AgCl/Ag为参比电极,玻璃电极为指示电极,通过测量电位差而计算pH值。innoCon 6501P pH计广泛应用于化工、电镀、食品、石油、制药、生物工程、环保等行业过程控制和排放口监测,且具有很好的表现。

1、该仪表主要功能如下

  1. 菜单操作,驱动程序简单。
  2. 通过面板的按钮做两点校准和调节电极补偿。
  3. 自动温度补偿(ATC)。
  4. 无 ATC 探头时,可用手动温度补偿功能,分别设置校准值和过程温度。
  5. 所有继电器具有滞后调节,有效地降低误报警情况的发生。
  6. 分别可调的高、低点迟滞宽度(死带)保护继电器在设定点附近不会过分频繁跳动。
  7. 大屏幕双排液晶显示易于清晰地读出多种提示、报警状态、操作和误操作信息。
  8. 抗电磁干扰保护输入和输出信号都不受外界干扰影响。

 

2、该仪器的技术指标如下

pH测量范围

-2。00-16。00 pH

      分辨率

0.01 pH

      准确度

± 0.01 pH

mV 测量范围

- 2000 to +2000 mV

     分辨率

1 mV

      准确度

± 1 mV

温度测量范围

- 10.0 to + 130.0 oC

      分辨率

0.1 oC

      相对准确度

± 0.2 oC

      传感器

NTC 10K /Pt 1000

温度补偿方式

自动/ 手动 (参照 25.0 oC)

报警输出

2组独立设定Hi/Lo报警点,带迟滞设置

电流、数字输出

4-20ma/RS485 Modbus RTU

 

(三)余氯分析仪

1、选用英国Jensprima/杰普(上海)innoCon 6501CL+innoSens 710余氯在线分析仪

仪器特点

量程宽且检出限低

采用恒电压法传感器

带手动pH 和温度补偿

内置流量控制装置

维护量小: 校正一次/2 ;   无需更换电解液和膜片

即插即用技术

测量原理

恒电压测量方法是在电测量端保持个稳定的电位势,不同的被测成份在该电位势下产生不同的电流强度。它由两个铂金电与个参比电组成个微电流测量系统。流经测量电的水样中余氯消耗掉,所以,测量时必须保持水样连续不断流过测量电极。

恒电压测量法是通过二次仪表对测量电间的电位势进行不间断地动态控制,消除了被测水样固有的电阻与氧化还原电位的影响,使电测量电流信号与被测水样浓度之间形成良好的线性关系,具有非常稳定零点性能,确保测量准确可靠。

 

技术指标

测量范围:

0- 2ppm/0-20 ppm (mg/L)

最小检出限:

0。001ppm,0。01ppm( mg/L)

准确度:

2%

响应时间:

90% 少于90

样品流速:

200500 mL/min 自动可调

存储温度:

-2070℃

操作温度:

045℃

样品温度:

045℃

校正方法:

实验室比对法

校正间隔:

一次/2 个月

进样连接:

1/4-in。 O。D。

排放连接:

1/2-in. I.D.

防护等级:

IP-65

仪器尺寸:

108×108 mm

 

 

  1. 选用英国Jensprima/杰普(上海)PACON 2500余氯/总氯在线分析仪

 

仪器特点

DPD比色法,测量更精确、更稳定

自动诊断和自动校准

分析周期2。5分钟

测量周期可选择:300 ~ 3600s

可选择自动或手动模式

可输入外部信号(无水样报警)

 

 

 

测量原理

 

水样中不含碘化物离子时,游离性有效氯立即与DPD试剂反应产生红色,加入碘离子则起催化作用,使化合氯也与试剂反应显色。分别测定其吸光度,得游离氯和总氯,总氯减去游离氯得化合氯。

技术指标

测量范围:

0。00- 5 ppm (mg/L)余氯

最小检出限:

0.001ppm( mg/L)

准确度:

1% f。s。

周期时间:

可调:0 - 3600s(系统默认为300s)

显示:

多行液晶显示(测量值、测量模式和继电器状态)

语言:

中英文

电源:

90-260VAC,50/60Hz

模拟输出:

4-20mA输出,Max。600Ω

数字输出:

RS485 Modbus

报警:

2组独立设定Hi/Lo报警点,带迟滞设置,5A/250VAC

运行条件:

工作温度:0-50℃;湿度:10-95%,不凝结,建议:流量:1/min 压力:1bar

防护等级:

IP-65

仪器尺寸:

450x350x200mm

 

  •  

(四)浊度分析仪

 

选用英国Jensprima/杰普(上海)innoSens 820T,低量程浊度仪

仪器特点

● 90º光散射技术

内置气泡消除系统

清洗维护非常简单;三个月校正一次

重现性好,不受样品流速和压力的影响

采用0 20NTU 两点校正法- 推荐校正的方法

也可以通过对比做单点校准:(1-40NTU 范围内任选一点)

测量单位:NTU;同时有多种辅助测量单位显示:ppm, mg/L

 

测量原理

1、从传感器光源组件发出的白炽光,向下进入浊度仪内,遇到样品中的悬浮颗粒产生散射光。传感器浸在水样中的光电检测器能够检测到与入射光束呈90°角的散射光。

2、连续流动的水样流经获得气泡脱除系统,该系统能脱除样品流中夹带的空气泡,从而消除低浊度测量中显著的干扰;该脱泡系统不受样品流速及压力变化的影响。

 

技术指标

量程:

0。0001-9。999910.000-99.999NTU;自动选择量程

准确度:

0 40NTU 时,读数的± 2%±0.02,取大者

40 100NTU 时,读数的± 5%

重现性:

优于读数的± 1.0% ± 0。002,取大者

响应时间:

步进响应,初始响应时间115

信号平均:

用户默认值为30

样品流速:

250750mL/min

工作温度:

040℃

模拟输出:

0/4 20mA 可选。在0 100NTU 范围内可编程

继电器:

3 SPDT,230VAC5A;可设定点警报

电源要求:

90-260VAC,50/60HZ,24VDC可选

进水、排水管道:

6mm*10mm

数字通讯:

4-20ma/RS485 Modbus RTU

标准方法:

标准方法2130BUSEPA 180.1,HACH 方法8195

仪器尺寸:

160×166×73mm

                                                                                                                                                          

(四)数据采集传输系统

     数据采集传输系统将现场pH计、水温温度、余氯分析仪和浊度计通过通讯接口和GPRS无线传输存储在云端数据,进行数据的处理、打包,分别与手机APP、网站、公众号和自来水厂上位机进行远程传输。

 

数据采集传输系统的基本功能如下:

  1. 可实时采集4路模拟量输入,输入信号为RS485。
  2. 可将采集到的各类参数如pH值、浊度、温度、余氯,经处理后以记录在二进制文件中,记录的历史数据数据存放时间仅受电子盘中的大小限制,供调用查询及作为相关处理的依据。
  3. 通讯方法采用通过GPRS无线传输的方式完成远程数据的传送。
  4. 全中文的用户界面软件,以完成企业基本信息、各类通道参数设置接收等操作。
  5. 可进行实时数据显示,历史数据查询。
  6. 为保证存储在系统中的数据的完整性,系统提供了数据的维护功能,如备份、导入、导出等。
  7. 提供余氯、pH值、、温度、浊度值的日报表、月报表、年报表,报表数据中包含有排放总量累计,并可导出为Excel格式,便于利用Excel生成格式更为复杂的报表。
  8. 可建立被监测点的基本信息库,如名称、地理位置、法人代表、企业代码、联系等。

五、仪表日常维护及校准

 水质分析仪都属于科学仪器,一般精密度比较高,信号比较弱,对现场安装使用都有一定的要求,水质分析仪表的种类有很多,需要进行日常维护,维护一般包括清洗, 校正,保养等等,根据分析仪表的不同日常维护进行一下说明:
1:检查变送器的工作环境,如果温度超出变送器的工作稳定范围,请采取相应的措施,否则变送器可能损坏或者降低使用寿命。

2:变送器的外壳是塑料外壳,不要用坚硬物体挂擦,请使用软布和柔和的清洁剂清洁外壳,注意不要让湿气进入变送器的内部。

3检查变送器显示数据是否正常。

4:检查变送器接线端子上的接线是否牢固,注意在拆卸接线盖前将220v交流电源断开。
为了获得的测量效果,传感器需要进行定期维护、校准

  1. 检查水路连接及传感器安装处有无漏水渗水情况。
  2. 请维护人员根据经验定时清洗传感器,可用湿软布或酒精擦拭,确保传感器及流通槽的清洁。
  3. 检查传感器的电缆,正常工作的时候电缆不应绷紧,否则容易使电缆内部电线断裂,引起传感器不能正常工作,检查传感器的外壳是否因为腐蚀或者其他原因收到损坏。
  4. 维护时请注意PH/余氯传感器切不可用蛮劲。

5、DPD法余氯一个月要更换药剂,PH/恒电压法余氯2-6个月校准一次,浊度6个月校准一次,校准时间可根据现场情况而定,具体校准方法请参考说明书。

 

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