环保物联网解决方案之水环境自动监测及污染源监管溯源系统建设

一、项目背景

环保新基环保物理网建提上议程

水环境自动监测及污染源监管溯源系统融合环保技术和新一代物联网信息的环保物联网技术，加快生态环境领域新型基础设施建设，是生态环境十四五的规划要求，这有利于减少企业造假，降低污染监管成本，便于政府部门统一指导、监督、管理，是政府创新监管方式的有效工具。此次疫情之后，国家对环境治理的要求会越来越高，智慧环保环保物联网将得到进一步推广。为了提高我国生态环境综合治理能力，应加快完善环境监测感知网络建设，加快生态环境领域工业互联网、数据中心以及综合管控信息平台等新型基础设施建设。

为创新监管思路和方式，充分利用环保物联网的科技手段，以低建设成本低运行费用的微型水质监测站（以下简称微站）实现散乱污等工业废水排放的精细化管控，实现源头减污，创拓信息定制化的创新开发了水环境自动监测及污染源监管溯源系统，并成功运用于多个区域。

二、水环境自动监测及污染源监管溯源系统设计依据与目标

本项目以环保系统要求和相关国家、行业标准为依据，对本项目进行设计。相关标准如下：

1）政策依据及技术规范

《地表水环境质量标准》GB3838

《地表水和污水监测技术规范》HJ/T91

《pH 水质自动分析仪技术要求》HJ/T96

《电导率水质自动分析仪技术要求》HJ/T97

《溶解氧（DO）水质自动分析仪技术要求》HJ/T99

《氨氮水质自动分析仪技术要求》HJ/T101

2）项目目标

（1）部署微站构建环境质量监测网络，精细化监管水环境质量情况

（2）挖掘分析环境监控数据，及时预警污染超标事件

（3）掌握污染源排放规律，精准追溯造成污染事件主要排污企业

三、服务要求

水环境自动监测及污染源监管溯源系统主要由感知层、网络成和应用层组成。感知层利用环保物联网技术微型水质监测站安装部署，实现水质自动监测的数据通过网络层以4G无线通讯技术传输到应用层水污染源监管溯源系统实时监控、运维及数据分析服务三部分组成。具体要求如下：

3.1布设微站，进行流域网格化监测及溯源

▲3.1.1微型水质监测站技术要求

水环境自动监测微型站监测因子包括氨氮、溶解氧、pH、电导率，需具备GPS定位。

要求微型监测站位置具快速可调整性，可根据实际溯源需求进行移动，变换监测地点。

监测频率不低于15分钟/次，通过4G无线通讯方式上传数据至平台， 要求每个月至少三次对微型站进行巡查维护，清洁探头，校准传感器，保证数据的准确可靠，需提供运维台账，并且具备设备异常的校准方案及软件系统上的异常告警方案。

连续监测3个月后对微站位置进行评估，并做适当位置移动调整（不少于10次站点迁移），以追溯出污染源，需提供详细的安装部署、布点位置调整的实施方案。

3.1.2微型水质监测站布点原则

根据监测目的将水环境自动监测微型站分为1/2两类，各类微站建设技术要求详见表1：

（1）1类水环境自动监测微型站监控预警

在重污染河涌的区域交界断面、以及排放水量大水质差的支流汇入口处部署微站。严密监控各个支流关键节点的水质变化状况，及时掌握各个网格水质异常情报，进行水质异常预警，推进污染溯源。定期通报水质情况，对当天河涌水质明显恶化发出水质预警通报。

1类浮标水环境自动监测微型站，监测内容围绕河涌断面不黑不臭为主，包括溶解氧、氨氮、pH、电导率。

（2）2类水环境自动监测微型站溯源监测

优先在主要工业园区区部署2类微型站水质站进行水质溯源监测。在每个工业园区主要排口下游（河涌断面、雨污管井）部署2类微型站水质站，根据水质情况，灵活挪移2类站，确保每个站点都部署在关键节点，24小时连续监控污染源排放行为。

水环境自动监测微型站（多参数）

实时监控污染源的排放行为，对排水异常进行及时预警通报。结合1类站的网格化监测数据，逐渐缩小排查范围，定位存在偷排超排嫌疑的污染源头，为环监执法溯源提供情报。

2类管网微站，根据实际溯源追踪需求灵活移动。包括pH、电导率。

（3）视频监控辅助溯源巡查

通过在浮油高发区、河道垃圾高发区安装视频监控，及时发现存在明显浮油的河段或者河道垃圾等。根据水环境自动监测微型站监测情况，在经常出现污染峰值的断面周边安装摄像头。摄像头要求无市电、无网络环境正常工作。

表1 水环境自动监测微型站及视频监控需求、场景一览表

3.2污染源监管溯源系统

污染源监管溯源系统监控软件平台包括平台端、APP端，运维软件。

3.2.1平台端功能要求

①基于GIS地图的水质检测设备可视化

软件平台可以对水环境自动监测微型站上传的数据进行实时监控，通过GIS地图进行可视化展示各个站点断面的水质实况。帮助用户掌握更加全面的污染分布状况。

②基于GIS地图的手工断面数据可视化

软件平台可录入国考、省考、市控、镇控等手工断面数据，通过GIS地图进行可视化展示，并能满足东莞市环保局综合污染指数计算要求，通过数据分析等功能，对各个手工断面数据进行联合分析，找出异常及排名情况。

③污染溯源分析

根据警告信息和相邻水环境自动监测微型站的污染趋势曲线进行分析，利用溯源模型以及专业数据分析软件分析定位高污染的区域，实现溯源。

④水质污染告警

可根据用户当地水质质量本底值和污染特征设定，或者自定义进行设定污染报警规则，同时向客户实时推送各个水环境自动监测微型站水质异常情况，及时告警。

⑤基于实时数值进行数据分析、排名比对

统计分析包括数据查询、排名分析、概率统计、同比环比、污染日历、对比分析等功能，可比对分析各水环境自动监测微型站的历史监测数据，进行水质现状、水质改善程度排名；

⑥数据图表可视化导出

       平台支持数据批量导出、报告导出、查询图表直接导出的功能， 针对个性化的数据查询及数据管理，得出的结果可以进行直接导出，提高工作效率。

⑦污染告警数据短信触发功能

       针对异常的污染数据，可配置不同的告警策略及告警对象，进行周期性或实时性的短信告警，告警规则可自定义。

3.2.2移动端功能要求

GIS水环境自动监测微型站数据一张图；

实时污染因子查看，具有实时值、日均值、日变化曲线查看；告警查询；数据排名；手工断面监测数据展示。

3.2.3运维软件要求

为确保设备的正常运行，需具备配套运维软件记录和管控设备的稳定性。运维软件支持Web端和移动端，具有设备的运维措施、基础软硬件设施的运维记录和统计查询等功能，具体功能需求如下：

基本情况信息

设备名称、地址、经度及纬度、运维负责人、联系方式、投运时间、设备型号及出厂编号、供应商、测量原理、设定量程、现场部署图片等信息。

巡检维护记录

设备名称、维护日期、运维单位、维护人员、运维内容及处理说明（包含仪器设备检查、数据采集传输单元检查、辅助单元检查和异常情况处理）、比对质控结果记录。

检修记录

设备名称、维护日期、运维单位、维护人员、故障仪器或设备型号及编号、故障情况及发生时间、检修情况说明、部件更换说明、修复后使用前校验时间、校验结果说明、正常投入使用时间等信息。         

3.3售后运维及数据分析服务

3.3.1设备运维服务要求

设备运维服务包含本项目各个水环境自动监测微型站的运维，需要具备运维软件台账，运维服务包含但不限于以下内容：

1)每月不少于三次例行清洁校准传感器，保证监测数据的准确可靠；

2)解决仪器故障，定期更换易耗品和配件，协助排查环境异常情况；

3)运维软件具备清晰的运维数据，包括运维内容、运维现场照片、签到记录、历史运维数据。

3.3.2 数据分析服务要求

通过监测平台实时展示监测数据，设定报警阈值，进行水质超标预警；分析影响污染状况的主要污染来源，定期出具数据分析报告，提供针对性管理建议。

四、水环境自动监测及污染源监管溯源系统建设成果

每个月出具一份《水环境质量分析报告》。该报告需对当月水质进行数据分析，分析污染源排放规律，汇总微型水质监测站异常预警情况，各指标浓度变化趋势。当出现水质异常超标时，立即开始溯源分析，在短时间内锁定超排区域或特定疑似企业。

东莞市创拓信息科技有限公司专注东莞污染源在线监控，是专业的东莞污染源在线监控公司，为排污企业提供专业的环保在线监控，排水末端监控、环保工况监控等污染源在线监控系统解决方案，深度运用信息科技做企业的环保管家，帮助企业精准、高效、可控的做好环保工作，为排污企业按时、保质、保量完成污染源在线监控任务。