排水管网水质监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及排水管网领域，尤其是指一种排水管网水质监测系统。


背景技术：

2.排水管网水质监测仪广泛运用在城市雨水、污水、合流制管网，城市河渠，城市易涝区的监测预警方面，是排水在线监测与污染报警的专业仪器。现有的监测系统大多为进口设备，其使用成本昂贵。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种小型化、一体化，可以应用于排水口及河道的水质监测用的排水管网水质监测系统。
4.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：排水管网水质监测系统，它包括有l形安装架、led红外光线、光电检测器，其中，l形安装架的竖臂固定在检查井井壁上，l形安装架的横壁端部设有紧固件，监测外壳固定在紧固件与l形安装架之间， led红外光线、光电检测器均安装在监测外壳底部，地面上安装有中继器，中继器上连接有光伏板，中继器与led红外光线、光电检测器之间电连接。
5.所述的led红外光线通过发射光纤与中继器连接，光电检测器通过接收光纤与中继器连接，中继器与外部监控系统连接。
6.所述的监测外壳底部安装有液位传感器。
7.仪器采用独特的主机（井下设备）与中继器（井上设备）分体式安装方式，大幅改进无线通信的信号质量和可靠性，并降低井下设备的维护周期。整体系统具有高稳定性、易安装、低功耗、与网络衔接紧密等特点。排水管网水质监测系统采用高精度传感器采集液位深度、水质信息，这些数据为城市水质变化污染报警提供可靠的数据支持。
附图说明
8.图1为井下设备示意图。
9.图2为l形安装架示意图。
10.图3为中继器示意图。
11.图4为溶解氧传感器原理图。
12.图5为led红外光线、光电检测器工作原理图。
13.图6为导电率传感器原理图。
具体实施方式
14.下面结合所有附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型的较佳实施例为：本实施例所述的排水管网水质监测系统由主机（l形安装架、led红外光线、光电检测器等井下设备）、中继器组成，主机通过传感器采集水质、温度和液位数据，然后将这些实时数据在线
反馈到服务器，让使用者能够及时的进行在线监测管理和污染报警等应急方案。对于市政规划、雨污水处理、智能信息化管理以及在线预警系统的推广有很大促进作用。
15.中继器能将井下传感器信息转传到互联网，基本上避免了井下通讯信号不好导致无法上传数据的情况
16.其工作原理为：
17.采用国际标准 iso7027 方法。 led 光源发射红外光，经过发射光纤后照射到水中的悬浮颗粒，发生散射效应。散射光经过接收光纤传输到光电检测器，经过光电转换及一系列的信号处理和软件计算后，获得被测水体的浊度值。
18.其技术参数为：
19.测量原理 90o 角散射光原理
20.测量参数浊度(ntu)；温度(℃)
21.量程浊度: (0.1～1000)、温度: (0～50)℃
22.测量精度浊度: ≤
±
1%读数或 0.1ntu
23.重复性浊度: ≤1%读数
24.分辨率浊度: 0.1 ntu
25.清洗系统清洁刷自动清洗(选配)
26.供电电压（5
‑
12） vdc、电流小于 40ma(非清洗)
27.通讯方式 rs485， modbus 协议；波特率 9600
28.防护等级 ip68，水下 20 米
29.线缆长度 >5 米
30.外形尺寸 156 mm
ꢀ×
φ 33 mm
31.外壳材质 pom
32.所述悬浮物（suspended solids ）指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。悬浮物是造成水浑浊的主要原因。水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化。中国污水综合排放标准分 3 级，规定了污水和废水中悬浮物的最高允许排放浓度，中国地下水质量标准和生活饮用水卫生标准对水中悬浮物以浑浊度为指标作了规定。
33.根据需要增加导电率传感器：
34.导电率传感器采用 4 电极技术，由 2 个驱动电极和 2 个测量电极组成，两个驱动电极施加电势，电势会驱动溶液中的离子运动。两个测量电极再对这个电势进行测量，所以无离子附着。
35.其技术参数为：
36.量程范围 1us/cm~200 ms/cm 1us/cm~100 ms/cm
37.响应时间 <10 sec
38.防护等级 ip68
39.电导精度 <1%
40.电极材料镍
41.护套材料 peek
42.存储温度
ꢀ‑
20~60℃
43.温度范围 0 ~ 50℃
44.传感器接口支持 rs
‑
485， modbus 协议
45.电源信息 dc 5~12v ，电流<50ma
46.温度传感器 ntc
47.外壳直径 22mm
48.外壳长度 146.5 mm
49.探头线缆长度 10m，另外客户可选 5m、 15m 和 30m 线缆
50.校准一点或两点校准
51.水体中的一些有害物质会对人体的健康造成影响，因此应检测水体中有害物质的含量对于发现污染源并制止污染的发生规划环境改善计划提供数据支持。导电率能够反映出水中存在的电解质的程度。根据水溶液中电解质浓度不同，则溶液导电的程度也不同，可以分析污染性质污染原因治理方法提供信息支持。通过测定溶液的导电度来飞行电解质在水中的溶解度，来了解水中电解质的含量。通常纯水中的导电率很小，当水中含有无机酸、碱、盐或有机带电胶体时，导电率就会增加。所以导电率常用于间接推测水中带电荷物质的浓度，来及时发现污染的发生。
52.溶解氧传感器的工作原理：
53.溶氧量（dissolved oxygen），系水域中所含氧气之溶解量，一般来自空气中氧之供给，或水中植物，如植物性浮游生物大型底栖植物之光合作用产生之氧气。氧在水中之含量，也因水中有机物分解及生物之呼吸把氧消耗掉，水表层生物死亡后，沉底，又开始分解，所溶氧量会这么低。一些化学物质也会影响水中的氧的含量。所以水中溶氧量经常会改变，因此水中溶解氧的变化也一定程度反应了水质的变化。
54.其技术参数为：
55.测量参数溶解氧、温度
56.量程：溶解氧:(0～20)ppm 或 0
‑
200%饱和度
57.温度：（0～50）℃
58.响应时间 10 秒
59.荧光帽寿命 >1 年
60.测量精度溶解氧:≤
±
0.1%f.s
61.量程漂移每年<1%
62.重复性溶解氧:≤0.05%f.s
63.分辨率溶解氧:0.01 ppm
64.供电电压 (6～12)v dc, 电流<50ma
65.功耗 0.3w
66.通讯方式： rs485(modbus rtu)
67.最高波特率： l115200 bps
68.温度范围： (0～50) oc
69.温度精度
±
0.2℃
70.外形尺寸 177mm
ꢀ×
φ 26mm
71.重量 0.1kg
72.材质 pom
73.溶氧量（dissolved oxygen），系水域中所含氧气之溶解量，一般来自空气中氧之供给，或水中植物，如植物性浮游生物大型底栖植物之光合作用产生之氧气。氧在水中之含量，也因水中有机物分解及生物之呼吸把氧消耗掉，水表层生物死亡后，沉底，又开始分解，所溶氧量会这么低。一些化学物质也会影响水中的氧的含量。所以水中溶氧量经常会改变，因此水中溶解氧的变化也一定程度反应了水质的变化。
74.液位传感器：
75.液位传感器探头采用全硬封结构。可靠性高，稳定性好。采用静液压测量原理，当测量头放入液体中时，设大气压为 p0，液面到测量元件高为 h，液体密度为ρ，当地重力加速度为 g，则变送器探头上所受压力为： pl＝p0 十ρ
×ꢀ
g
×ꢀ
h，敏感元件的负侧通过导气电缆与大气相通所受压力为： p2=p0。所以测量元件所测到的压强差值为： p= pl 一 p2=ρ
×ꢀ
g
×ꢀ
h，对于特定的液体介质和确定的地区，ρ和 g 均为常数，所以 p 与 h线性关系，即可得到液体深度。
76.本方案可现场直接使用配备了智能监测系统的安卓系统手机，便捷的配置所需参数信息，录入现场图片资料，编辑现场安装及维护信息，查看该安装点位的监测结果。还能通过手机在服务器上查看某监测点一段时期内的监测数据结果柱状图及曲线图等，可实时收集警报信息。
77.排水管网水质监测仪主机是一个由防水的、方形的、金属铝壳，内部包括有主板、电池和干燥剂等井下设备。中继器用于接收主机传来信号，扩大后发送至移动接收站。该中继器中含有主板和电池两大部分。
78.排水管网水质监测系统主要安装在污水井、雨水井的检查井或井壁上，有悬挂式安装和杆式安装两种方式。
79.以下是排水管网水质监测仪安装和配置的一般步骤，可参考后面获取更详细的安装和配置说明。
80.安装现场情况调查
81.水流水力状况
82.管道及检查井情况
83.安装传感器
84.直接将液位传感器坠入水中（水流缓慢）
85.采用杆式安装（水流湍急，流量大）
86.将报警传感器安放于安装支架上
87.将传感器线缆固定在安装支架上
88.安装智慧悬浮物监测仪主机
89.安装智慧悬浮物监测仪主机支架
90.安装智慧悬浮物监测仪主机
91.安装中继器模块
92.安装中继器模块支架
93.安装中继器模块
94.进入受限空间时，受限空间是任何呈现出或者立即可能会呈现出下列情形的一种
或者几种情形的场所或者封闭区域。
95.空气中含氧量小于 19.5%或者大于 23.5%或含有超过 10ppm 的硫化氢（h2s）。
96.空气中因含有气体、蒸气、雾、尘或者纤维而具有可燃性或者易爆性。
97.由于接触或者吸入而能够导致受伤、健康受损、或者死亡的有害物质。受限空间不是为人类活动而设计的，这些空间的进入是受限制的，并且含有已知的或者可能的危害。受限空间包括：窨井、烟囱、管道、桶缸、开关箱以及其它相似的场所。在进入存在有害气体、蒸汽、雾、尘或者纤维的受限空间或场所之前必须始终遵循标准的安全流程。在进入任何受限空间之前，请与您的雇主确认并了解进入受限空间相关的流程。
98.排水管网水质监测仪安装
99.排水管网水质监测仪的安装主要包括下列步骤：
100.查看现场特征状况
101.主机支架的安装
102.主机安装
103.液位传感器安装
104.报警传感器安装
105.中继器模块安装
106.查看现场特征状况
107.安装位置的水力状况将直接影响排水管网水质监测仪所测数据的精度。需要查看的方面主要包括管道大小、形状、底部淤泥情况、水深、水速及水力条件等。
108.排水管网水质监测仪主机支架的安装主要步骤：
109.收集并准备好各种需要使用的工具
110.冲击钻装配好膨胀螺栓对应的钻头并通电
111.将主机支架放在检查井井壁上，标记好需要安装膨胀螺栓的位置
112.将主机支架拿出，用冲击钻在检查井井壁标记位置上打孔，安装膨胀螺栓待主机放于主机支架上，绑好液位传感器的线缆，测量好液位传感器到支架上边缘的位置后，将主机支架挂在膨胀螺栓上并拧紧螺母。
113.将主机放在主机安装支架上
114.将液位传感器线缆固定于绑线器上（线缆剩余长度需要测量井深后确定）
115.测量液位传感器到支架上边缘的距离
116.将主机支架挂在膨胀螺栓上并拧紧螺母
117.将接地线一端连接在主机天线的接头上，一端连接在主机支架上。
118.排水管网水质监测仪液位传感器安装主要步骤：
119.标准安装：如果水流速度缓慢则采用标准法安装，这主要是因为液位传感器的线缆可直接利用：
120.收集并准备好各种需要使用的工具
121.测量井深
122.将液位传感器线缆绑在绑线器上（线缆剩余长度需要测量井深后确定）
123.将主机支架挂在膨胀螺栓上，使液位传感器直接垂于水中
124.如果水流湍急，流量大则选用杆式安装，原因是如果采用标准安装，液位传感器会
被水冲到管道里，液位传感器线缆会承受拉力，容易损坏，同时不能准确测量液位传感器到主机支架的距离，所以需要采用杆式安装的方法。
125.杆式安装的安装步骤：
126.收集并准备好各种需要使用的工具
127.将液位传感器安装在特制不锈钢 l 型安装杆上（安装杆分为 l 型和 i 型，每节长度 1m）
128.将特制不锈钢 i 型安装杆用卡扣（卡扣分为普通卡扣和一字型固定卡扣）连接并与特制不锈钢 l 型安装杆连接，将 l 型安装杆送到井底（连接不锈钢安装杆时，需要将液位传感器线缆顺着不锈钢安装杆固定在杆上），最顶端一节的连接用一字型卡扣
129.冲击钻装配好膨胀螺栓对应的钻头并通电
130.根据一字型卡扣的位置，标记好需要安装膨胀螺栓的位置
131.用冲击钻在检查井井壁标记位置上打孔，安装膨胀螺栓
132.固定安装杆于集水井井壁上并拧紧螺母
133.将剩余线缆绑在绑线器上。
134.中继器模块安装主要步骤：
135.收集并准备好各种需要使用的工具
136.将中继器模块支架安装于路边路灯杆上
137.将中继器模块挂在中继器模块安装支架上
138.将中继器模块底部电池盖上的螺母拧开，按一下红色按钮开关，中继器模块开始工作。
139.排水管网水质监测仪主要采用无线远程建点、配置、监测、预警一体化模式的智能化在线监测通讯模式。
140.主机内部放入移动通讯卡，外接天线短距离传送至中继器模块，中继器放大信号转送至移动基站，再由服务器收取数据信息。
141.排水管网水质监测仪主机和中继器分别装有内部电源。其中主机电池电压7.2v，中继器内部电池电压 3.7v。在正常使用情况下，可设置 15 分钟采集频率，而警报情况下 1 分钟的采集频率。正常操作下，主机电池使用寿命一年，中继器电池使用寿命三个月。
142.其余未描述结构及设备均可采用市面常规设备或技术实施。
143.本方案的排水管网水质监测系统可根据需要配置电导率、 ss、 do、 cod 等指标中的一种探头，需要研发相应的数据接口、集成方式，并根据排水管网在线水质监测工况要求，对水质探头的结构设计和功能进行优化调整和测试。集成探头需要满足：电导率传感器采用国际领先的四电极技术，环保型设计。相比传统的两电极电导传感器不仅精度更高，测量范围更广，稳定性极佳。四电极电导率传感器还具有独特的量大优势：一是彻底解决了高电导率测试时的极化难题；二是解决了电极污染造成读数不准的问题。 ss 探头用国际标准 iso7027方法，适用于污水处理厂处理过程和排放口水质监测、雨水口水质监测、江河湖泊水质监测以及其它排污口监测。溶解氧探头使用荧光法，适用于地表水监测，排放口水质监测、雨水口水质监测、江河湖泊水质监测，海洋环境监测，工业过程监控，地下水监测和暴雨径流监测。排水管网水质监测仪广泛运用在城市雨水、污水、合流制管网，城市河渠，城市易涝区的监测预警方面，是排水在线监测与污染报警的专业仪器。