水质在线自动监测系统是一套高度集成的一体化水质自动监测系统，其中包含水样采集处理、水质自动分析、数据采集传输、远程操作监控于一体的在线全自动监控系统。
本次方案整体系统采用一体化集成方式，辅助设备工艺制作精细，同时系统工艺流程简捷，组成精简，使系统设备的投资合理；结合现代通讯技术，实时的将仪器的测量结果、各台仪器的运行状况、仪器故障、系统故障等信息传送到中心管理平台。作为全自动在线水质监测系统，系统本身运行情况记录的重要性不言而喻，为此系统设计了运行日志功能，能将系统运行时的所有重要事件及有关操作分类存储，详细记录捕捉到的系统故障、仪器故障及报警信息等，并给出故障可能产生的原因及相应解决方案，一般情况下，现场维护人员可按信息提示直接排除故障。
1、系统架构
1）智能感知层
智能感知层主要负责识别物体与采集信息，其中包括水质监测设备采集的水质数据、水量数据、设备运行状态数据、系统运行状态数据、视频信息等。为水资源监测后续信息处理和相应决策行为提供海量、精准的数据信息支撑。
2）网络传输层
网络传输层主要实现无缝连接、全方位覆盖的重要保障性网络集群, 担负着将智能感知层识别与采集的数据信息高速率、低损耗、安全可靠地传送到上一层的艰巨使命。
3）数据服务层
数据服务层主要根据下层采集数据，根据标准的规范协议体系，进行业务处理与整合，为上层提供应用服务接口。其中包括：在线监控系统服务、应急监控系统服务等。
4）应用表现层
应用表现层的主要负责调用数据服务层接口，形成承载各类应用。包括：在线监控系统、实时预警与应急响应系统等。
2、水质站详细设计
（1）设计概述
系统将采水系统、预处理及配水系统、主要仪器仪表、基站控制管理系统、系统辅助设施（试剂保障单元、电力保障单元、废液收集处理单元等）合理集成到水质站中，可采用市电供电模式，通过网络将水质监测设备采集的水质数据、水量数据、设备运行状态数据、系统运行状态数据、视频信息等大数据上传至数据管理中心平台。系统无需建设站房，可为水质监测提供海量、精准的数据信息支撑。
（2）设计流程
水质自动监测系统运行流程按功能区分包含标准测试流程和质量控制流程，流程示意图见下图。标准测试流程是由系统智能取水到分析单元分析后实现实时数据采集和上传，实时掌握监测点位水质信息；质量控制流程是指系统周期性的标样核查、平行样测试、测试流程，充分保障了测试数据的可靠性与可溯源性。
（3）系统特点
-
- 分析仪器参数可扩展性强、方法成熟、性能稳定、经济合理、运行费用低、维护工作量小。
- 供电系统提供多级防雷装置，对有线通讯系统配置防雷装置，保证供电系统和通讯系统的安全。
- 自动化程度高，做到自动采样、自动分析和自控清洗以及数据记录和输出等环节的可靠有效。
- 系统配有废液处理单元，可对系统监测产生的废液进行处理实现达标排放。
- 整个系统有仪器日志、系统日志等功能，方便数据查询及发现问题发生的原因，以便更快捷的解决问题。
- 对异常数据会有相应的标记，每个数据产生的过程都有相应的日志对其佐证，保证了数据的可溯源性。
- 系统支持以太网、GPRS、无线等数据传输方式。
3、系统特点
（1）自动质控，提升监测数据质量
针对水质自动监测数据可靠性依据不足、不能放心使用的问题，方案设计完善的数据质量控制与保证体系，具备完善的自动监测数据在线质量控制系统，包括空白测试、标准样品在线核查、平行双样、加标回收率测定等，对可能影响结果的各种因素和环节系统自动进行全面控制、管理，使这些影响因素都处于受控状态。
（2）智能感知，过程控制措施严密
为加强水质自动站数据生产的质量过程控制，除自动质控措施外，系统所包含的、集成部件和分析仪器关键部件均选用带传感装置的部件，中控系统同时记录站房环境信息，对数据生产过程全记录，任何异常和故障快速反馈。
| 感知项 | 感知细节 | 作用 |
| 环境状态 | 站房环境各项状态，包括：供电、网络、温湿度等； | 故障 报警 |
| 仪器状态 | 水质分析仪器目前状态，如：启动、等待、维修等； | |
| 运行状态 | 集成控制系统运行状态，如：采水、预处理、配水等； | |
| 分析流程 | 处理阶段的每个执行的动作信息，便于分析动作是否完整； | |
| 关键参数 | 运行参数：确保设备正常运行而配置的参数； 数据参数：影响到最终测量数据值的参数； | |
| 数据标记 | 便于数据分析和统计 | |
| 控制命令 | 维护信息：对设备进行远程维护来有的信息，如仪器重启、系统校时、校准等信息； 远程质控信息：远程判别仪器精密度、准确度的指令； | 运行方式 远程考核 |
（3）集成总装，快速缩短建设工期
基于设计理念，系统的高度智能化集成方式适用于在车间组装，户外环境所需的站房控温装置、试剂恒温冷藏冰箱、废液无害化处理、停电保护及来电自动恢复装置、视频监控等均可在车间总装完成后直接运输到现场，通水通电后即可启动试运行。系统动力能源支持市电、风/光互补发电。具备IP65户外防护等级，双层隔热保温结构，具备全天候气候环境适应性。
（4）分析仪器模块化设计
模块化设计的水质自动监测仪器单元，可实现了从常规五参数到八十六项参数的灵活配置，监测参数涵盖了地表水环境质量标准中营养盐、重金属、有机物等指标。通过对微型站水质自动监测仪进行模块化设计，将仪器控制、通讯、流路、检测、采样等各功能单元模块化，可通过检测面板或控制程序的切换实现一台仪器监测多个参数。分析仪器采用模块化设计，具备以下优势：
1）全面提升建站质量，实现工程质量的高度标准化；
2）模块化的建站方式大幅度减少现场建站工序，节约时间成本；
3）水质监测系统实现模块系统化管理，便于客户使用和管理；
4）大量减少监测系统维护维修难度，降低运维成本；
5）易于实现水站功能切换扩展，大幅降低系统升级成本。
（5）监测数据可溯源
针对水质自动监测数据可靠性依据不足、不能放心使用的问题，该系统构建了完善的数据质量控制与保证体系，具备完善的自动监测数据在线质量控制系统，包括运行过程记录、标准样品在线核查、故障反馈等，对可能影响结果的各种因素和环节系统自动进行全面控制、管理，使这些影响因素都处于受控状态。
（6）智能化集成
本项目采用高度智能化的系统集成设计，并根据系统运行的要求集成控温、试剂恒温冷藏、废液无害化处理、视频监控等功能模块。为实现无人值守目的，系统针对性开发了远程监控、系统故障报警及记录、停电保护及来电自动恢复等功能。在电力供应方面，采用市电。同时站房安装有避雷设施和良好的接地装置，具备全天候气候环境适应性。另外，集成预备有扩展接口，具备较强的开放性和扩展性，便于增加监测仪器和进行系统升级。
站点选址原则
1）水质站作为永久性建筑物，站址高程应在50年一遇的洪水水位以上；
2）站址要避开危岩滚石以及山体滑坡的地区；
3）尽量接近监控水体，减少监测水电管路长度；
4）靠近主干公路，交通方便畅通；
5）应考虑监控站与周围环境、邻近设施的相互影响；
6）监测点位能客观地反映水资源质量状况，取样点要避开死水区及洄流区；
7）取样点与分析仪距离建议控制在50m范围内。
