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数字河流解决方案

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DR20210426
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详细介绍

  系统背景

  “十四五”规划和2035年远景目标建议中提出了关于加快数字化发展的要求:发展数字经济,推进数字产业化和产业数字化,推动数字经济和实体经济深度融合,打造具有竞争力的数字产业集群。

  《国务院办公厅关于健全生态保护补偿机制的意见》中指出:完善全国重要江河湖泊水功能区、跨省流域断面水量水质国家重点监控点位布局和自动监测网络,制定和完善监测评估指标体系。研究建立生态保护补偿统计指标体系和信息发布制度。

  河长制六大任务中提出:加强河库水环境综合整治,推进水环境治理网格化和信息化建设,建立健全水环境风险评估排查、预警预报与响应机制。

 

  地表水监管系统现状

  随着人们的环保意识逐渐增强,传统的地表水监管系统和整治方式已经不能够很好地适应发展需求。地表水污染监管系统的缺陷、发生污染后应急的滞后性使相关河流生物群体受到伤害的风险增加;由于监测数据缺乏导致刚性约束机制和追责赔偿条款的缺乏,使“上游排污、下游遭殃”的事件频频上演;监测系统的不完善使不少区域“河长”进行工作遭遇瓶颈,造成水质、环境卫生不达标问题,给国家和人民造成损失。

  公共事件举例

江苏靖江水污染事件:因企业犯罪式排放、倾倒危废行为,造成江苏省靖江市因饮用水水源地水质异常停止供水,全市近70万人的生产、生活因此受影响,并引发了抢水潮。

(素材来源于网络,侵权必删)

安徽池州河水被污染事件:因化工园违规排污,污染灌溉水源,这些水中含有大量有毒物质,造成安徽省池州市东至县香隅镇里的数千亩农田变成了荒地。

(素材来源于网络,侵权必删)

江苏万亩大闸蟹绝收事件:上游严重的工农业排污,导致洪泽湖万亩大闸蟹绝收,大量死螃蟹漂浮在水面。洪泽湖养殖户为“救助补偿钱谁来出,何时能到位”的问题大伤脑筋。

(素材来源于网络,侵权必删)

  天津市东丽区关于对落实河长制工作不力问题的通报事件:2017年在落实河长制工作中,东丽区被市政府约谈。因工作指导协调推动不力,监督考核不到位,加之监测系统不完善,导致多点位水质、环境卫生治理不力,造成水质、环境卫生不达标问题。(素材来源于网络)

  这些触目惊心的案例使我们思考,如何能够更新现有的地表水监测与管控系统,加强地表水全面监管、预警、防范与治理工作的实际效率,掌握河流水源变化情况并及时预警洪涝灾害、人为污染等事故,减少损失。在这种现状下,河流数字的必要性显而易见。

  数字河流定义与意义

  数字河流是指通过大范围、高密度合理组合布点,通过整合地表水基础信息,监测地表水各项水质参数与生态流量等,实现对各种水环境质量的全面精准监控,并将以上信息数字化、多维化、高清化、即时化,构建实现重点区域的全天候、无死角精准监控的“云”端在线系统。

  数字河流解决方案意义重大,为有效解决各行政区流域范围河流监控系统不精准、水质管理目标不协调、污染治理工作落实不到位、协调管理机制不完善等问题提供了保障;有助于流域内问题科学化决策、监督、管理,消除原有排查监管盲区,构建综合治理长效机制;为完善跨界河流生态补偿机制、推进流域水质整体改善、构建水生态文明提供支撑,真正实现“智能治水”。

  数字河流整体解决方案概述

  数字河流解决方案由德润厚天自主开发,符合2020年1月19日生态环境部和水利部联合发布的《关于建立跨省流域上下游突发水污染事件联防联控机制的指导意见》的政策导向;基于“环保+物联网”与“大数据”的先进理念,全面布点、全国联网、自动预警、依法追责,以“问题导向、因河施策、综合防治”为原则,帮助建立集监测监管、应急预警、分析研判、决策支持、综合防治为一体的地表水监测系统,最终助力形成政府主导、部门协同、社会参与、公众监督的环境监管新格局。

  方案特点

  高密度、网格化监测,全域水环境质量尽在掌控,监测网点采用原位测量,建点成本低、建点速度快、运行成本小,可实现快速、密集布控;

  实时精准监测,实时出数,污染事故快速感知,动态分析,及时预警;

  具有水质数据时效性分析功能,区域水质变好或恶化一目了然,为生态补偿、管理绩效评价提供有效依据;

  厘清边界,划清责任:通过在跨界断面、生态补偿断面等敏感区域布设点位,可以划清市与市、县与县、镇与镇之间的污染补偿、监管的责任,避免逐级追责时出现扯皮、推诿等问题;

  污染事故智能决策:系统不仅能监测水质,还能监测水量、流速,污染事故发生时,可预演污染扩散时间模型,给精准控污提供决策参考;

  自动报警,分级推送:根据需求制定污染信息推送机制,确保污染信息能够在第一时间推送到相关责任单位,并对污染情况的处理过程进行跟踪;

  扩展能力强:系统从监测点位到平台软件均为自主研发,可根据客户需求定制开发新增功能,可接入已有地表水、地下水、污染源监测数据,实现数据融合、深度挖掘、综合应用。

  方案架构

  数字河流解决方案由地表水数字化综合监管平台、原位实时水质自动监测站、河道流量计、全光谱水质多参数分析仪、固定式地表水水质在线监测站、岸壁式水质自动监测站构成。

  地表水数字化综合监管平台是整体方案系统中的信息“大本营”,是进行水质预警、污染事故智能分析、水质高密度监测、区域水质状况展示的信息展示与分析平台。

  原位实时水质自动监测站是实现地表水数字化的基础,其链条式的布点是数字河流中的一个个关键节点。

  河道流量计作为测量流量参数的重要工具,为数字河流提供了重要的流量指标和数据支撑。

  全光谱水质多参数分析仪设备小巧、使用便捷、灵活性强,是数字河流解决方案中的重要一环,可以便捷、精确地监测、分析水质各项参数。

  固定式与岸壁式水质自动监测站为数字河流解决方案的实现提供数据源,是数字河流不可或缺的组成部分。

  地表水数字化监测信息管理平台

水质预警

污染事故智能分析

水质高密度监测

 

  区域水质状况展示

  原位实时水质自动监测系统

  应用概述

  原位实时水质自动监测站保留浮标式水站的精华,省略浮标站的非主导功能,主要用于对地表水进行原位实时水质监测。

  该监测站采用将光学、电化学水质分析仪置于水体的方法,实时、原位、精准监测水质动态,一旦水质变化异常,便可快速响应,第一时间给管理人员发送通知。

  该监测站具有监测响应速度快、投资费用少、维护量小、运行费用低、实用性强、结构简单、适合广泛式布点等优势,是“河长”掌握本区域内水质状况的有效工具,是实现数字河流解决方案的基础。

  功能特点

  无需建站:投入式原位监测,无需建站、投资少、建设快;

  数据更准确:原位监测,没有采样过程水质变化(尤其是溶解氧等参数),数据更准确;

  实时出数:实时分析,实时出数,保证了及时性及预警能力;

  运行费低:仪器低功耗,免试剂,运行及维护成本低;

  异常预警:一旦数据异常,通知到管理人员,是真正的预警系统;

  实时定位:每个原位监测系统都有固定的GPS定位,一旦发生“异常”位移,可及时报警与定位跟踪;

  双向通讯:各原位监测系统与中心站平台保持实时双向通讯,系统运行状态尽在掌控之中;

  供电:太阳能供电,光线强时蓄电池蓄电,光线弱时电池供电,保证系统时刻运行。

  监测参数

浮筒尺寸(mm)

800×350(直径×厚度)

单位承重

130kg/m3

供电

太阳能电池板

32W

电池容量

50Ah

水质监测因子

全光谱仪表

COD

水质六参数

pH、电导率、温度、溶解氧、浊度、氨氮

  浮标式水质自动监测系统

  系统概述

  德润厚天集团研发的浮标式水质自动监测系统是一套经济型的水质监测数据采集平台,以浮标为载体,集成水质监测传感器、数据采集/显示/传输、太阳能供电系统和锚泊系统于一体,用于湖泊、水库、河流等水体的水质在线监测或预警。该系统具有自动连续在线监测、预警、无线数据传送、无试剂、无人值守等特点,非常适合构建水资源的在线监测或预警系统。

  该系统具有监测效率高、体积适中、可广泛布点、功耗极低、安装便捷等诸多优点。

  功能特点

  不占地,定点投放在水域中,方便布设点位;

  投入式安装,安装步骤简单;

  配置手持式数据显示器,方便参数设置、为人员安全提供更进一步的保障;

  防护等级高,浮标内部及传感器均采用高防水等级材料和结构制作;

  太阳能供电可连续20~30天阴雨天气下正常工作;

  无需耗材和试剂,运行稳定,基本免维护;

  多种应用场景,可在江河、湖库、城市内河、工业河道、取水巷道等环境的部署,拓展性强且配置灵活。

  技术参数

浮体尺寸(m)

1.5×2.37(直径×高)

浮体材质

高分子聚乙烯

太阳能电池板功率

4×80W

电池容量

41.6Ah

监测参数

pH、电导率、温度、溶解氧、浊度、氨氮、COD等

注:可根据要求提供定制服务

 

  浮台式水质自动监测系统

  应用概述

  德润厚天集团研发的浮台式水质自动监测系统以浮体平台为载体,搭载多种传感器与仪器设备,通过太阳能供电,实现野外无人值守水质实时在线监测,监测数据通过无线网络(GPRS/CDMA/3G/4G)传输至服务器接收终端,从而实现对河流、湖泊、水库的长期监测与综合评价。

  功能特点

  浮体采用耐腐蚀、抗生物沾附材料。浮台储备浮力满足监测设备、操作人员和辅助工作设施的要求。浮台合理配重保证平台姿态稳定,满足监测设备正常工作要求;

  系统配置数据显示单元,方便参数设置及日常维护;

  系统现场投放简单,并可根据项目需求变换监测点位;

  系统数据传输稳定,数据有效性高;

  系统水质监测单元采用光学方法,不需要试剂,无二次污染;

  系统配备数据显示单元,方便日常维护;

  系统可搭载我公司自主研发的全光谱水质分析传感器,实现多种水质因子的监测分析。

  技术参数

浮台尺寸(m)

2.5×2.5(长×宽)

浮台材质

高分子聚乙烯

护栏高度

1.2m

单位承重

350kg/㎡

太阳能电池板功率

4×80W

光伏面板

钢化玻璃材质

供电电压

24V

电池容量

39Ah

水质监测因子

pH、电导率、温度、溶解氧、浊度、氨氮、COD等

注:可根据要求提供定制服务

  河道流量计

  产品重要性

  传统的地表水水质监测系统,只片面地关注水质变化,忽略了河道本身生态流量与流速的重要性。生态流量与流速是维系河湖生态功能,控制水资源开发强度的重要指标,是统筹生活、生产与生态用水、优化配置水资源的重要基础;是调配区域管辖内流域水量、掌握污水排放走向的风向标;尤其是在突发水体污染事故之际,河道流量与流速参数可为防治污染扩散措施的制定提供重要的数据支持。

  应用概述

  德润厚天自主研发的河道流量计,采用多普勒原理,可同时测量水位、流速、流量、累计流量,具有全自动采集、测量精度高、安装简便等诸多优点,是数字河流解决方案中的重要工具之一。

  功能特点

  无人值守,全自动采集、计算流量;

  非接触、低损耗、维护少、不惧泥沙;

  悬空安装,施工方便,无需水下作业;

  全天候测量,可在夜间、雨天测流;

  测量精度高、速度快,不受风雨和停电等因素影响。

  技术参数

测速范围

0.05m/s~20m/s

测距分辨率

1mm

测速精度

±0.01m/s

通讯方式

RS485(Modbus RTU)

测速频率

24GHz

供电电源

DC12V

测流速波束角

12°

工作电流

50mA

俯仰角范围

30°~70°

待机电流

10mA(@12V)

测距范围

0m~45m

工作温度

-30°C~+60°C

测距精度

±3m

防护等级

IP68

  河道流量计安装示意图

 

  DR-103J全光谱水质分析仪

  

  应用概述

  德润厚天DR-103J全光谱水质分析仪采用紫外、可见、近红外光对水体进行无间断光谱扫描,通过数学模型及神经网络算法,科学计算出水体中多种物质的含量。具有分析速度快、不消耗试剂、建模准确性高等优势,可全面感知水质,遇水污染事故可在第一时间做出反应,对水质进行实时监测、分析。

  功能特点

  不消耗试剂,无二次污染,运用成本低;

  分析速度快(60s),反应灵敏及时,遇水污染事故可在第一时间做出反应;

  检测视窗可自动清洗,可靠性高,维护周期长;

  测量参数可扩展,通过综合分析,可有效追溯污染排放源;

  开放的通信协议,可以实现和其他设备的集成和组网;

  安装建设方便,投资少,节省空间。

  技术指标

监测参数

COD

原理

光谱法

电源

DC15~24V

光谱范围

200nm~916nm

尺寸(直径×长度)

76mm×616mm

防水等级

IP68

测量范围

(1-500)mg/L,可定制

测量精度

±10%

分辨率

1mg/L

MTBF

≥720h/次

通讯接口

RS-485,标准Modbus协议

工作环境

0°C~45°C

电缆长度

标准电缆线长3米,可定制

  应用领域

  适用于工业污水、河流、湖泊、水库等地表水水质实时在线监测。

  固定式地表水水质自动在线监测系统

  该监测站适应于各级行政区域交界、目标管理水域及其他重要水域断面的水质自动监测,及时掌握主要流域重点断面水体的水质污染状况,可预警重大或流域性水质污染事故,解决跨行政区域的水体污染事故纠纷,监督总量控制制度落实情况。

  该监测站包括采水单元、配水单元、预处理单元、检测单元、数据采集、传输单元、系统控制单元和站房等,与中心站数据采集和控制系统一起组成水质自动监测系统。

  该监测站将水样采集到站房内,采用化学方法(常规五参数除外)分析水样,具有监测数据准确、系统信息化与智能化程度高、系统稳定、运维便捷等优点。

  岸壁式水质自动监测系统

  该监测站是设立在河道、湿地等现场的小型无人值守的水质监测系统,内置完备的小型采水、配水系统、动环监控系统,功能齐全,集在线监测、自动留样、远程质控、无线通讯多个功能模块于一体,柜内温度、湿度、电压、漏水、开关门状态亦尽在掌控之中。

  该监测站具备防雨、防雷、防尘、防盗、集成度高、功能齐全、占地面积小、建设周期短、投资少等优势,适合广泛布点;内部结构采取模块化设计,监测设备选型灵活。固定式与岸壁式水质自动监测站是河流数字化过程中的水质分析中转站,是数字河流解决方案中不可或缺的组成部分。

  数字生态建设没有休止符,只有渐强音。

  基于云计算、物联网、大数据与人工智能技术构建的数字河流整体解决方案,对地表水状态进行实时监测、提前预测、事故防范;

  基于区块链技术实现河流数据透明、防止篡改,河流数字化成为智慧城市中的关键一环;

  数字河流整体解决方案可以使河流等地表水状况一目了然,污染状况防微杜渐,防控措施更加有力;

  数字河流整体解决方案让一切尽在“云”端,一目了然,助力打造“绿水青山就是金山银山”中真正的绿水,推进水生态文明建设!

  应用案例

  案例简介

  衡水湖湿地监测项目由衡水湖国家级自然保护区资源保护局投资新建,项目主要包含:浮体(含锚)、水质监测单元、太阳能供电单元、数据采集传输单元、平台软件等单元组成。期中,浮体作为水质监测单元、太阳能供电单元、数据采集传输单元的载体,上述单元共同组合成了现场水质监测端。

  项目1期采用浮台式水质监测系统,2期采用原位实时水质自动监测系统,两组水质监测系统共同负责湿地水质的监测以及监测数据上传至指定平台,为监管部门提供数据支撑,整个系统实现了对湿地水质变化情况数字化的管理。

关键词:
数字河流
产业数字化
德润厚天
数字河流解决方案
地表水水质监测系统
水质自动采样器
岸壁式水质自动监测系统
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