沈玉健

摘要：文中提到利用已有長江口氯度遙測系統(tǒng)建立前沿水質監(jiān)測站點的可行性方案。本方案使用眾毅工控LORA物聯(lián)網網關（ZY-TNG-103L）作為信號采集與發(fā)送模塊，投入式氨氮傳感器（ZZ-WQS-ANB）、鹽度傳感器（ZY-SALS-XXXX-01）、濁度傳感器（ZY-TBS-FL1500-01）、PH值傳感器（ZZ-WQS-PHB）作為感知傳感器，配以供電電池、太陽能電池板、充電控制模塊組成的供電系統(tǒng)，對水質實時檢測。利用原有LORA模塊預留信號輸入接口，增設上述探頭即可創(chuàng)建前沿水質檢測站點，為探索更優(yōu)質、更精細化的原水取用奠定了基礎。

關鍵詞：LORA物聯(lián)網網關;氯度遙測系統(tǒng);咸潮;排污;實時檢測;原水水質

中圖分類號：TV674

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）02-0063-02

0引言

上海市按照卓越的全球城市發(fā)展定位和城市精細化管理的總體要求，至2035年建成“節(jié)水優(yōu)先、安全優(yōu)質、智慧低碳、服務高效”地供水系統(tǒng)，供水水質對標世界發(fā)達國家同期水平。原水是第一道關，文中以上海市陳行水庫原水取水為例進行分析。目前原水水質檢測一般為取水口水質實時取樣檢測，對上、下游的遠程監(jiān)測一般只采用小范圍監(jiān)測或者被動等待區(qū)域信息傳送1。隨著城市居民對飲用水水質的期待值提升，物聯(lián)網與傳感器技術的迅猛發(fā)展，本人覺得有必要對現(xiàn)有的原水監(jiān)測系統(tǒng)進行改造與擴充，豐富原水實時監(jiān)測的內容，為更科學、更精細化的原水供應做一些嘗試。

1現(xiàn)有長江口氯度遙測系統(tǒng)簡介

現(xiàn)有氯度遙測系統(tǒng)分為陳行水庫周邊與長江口各區(qū)域站點，主要站點有：啟東三條港、海門青龍港、崇明頭部、崇明西部、東風西沙、崇明南門、太倉石化、陳行水庫周邊及陳行水庫下游各站點，其中有部分站點建立在長江口航標浮筒上，各站點主要以供電系統(tǒng)、LORA物聯(lián)網網關與通訊天線、鹽度傳感器三大部分組成[2]。用以監(jiān)測每年秋冬季長江口北支咸潮倒灌南支及南支咸潮上朔之情況，實時檢測長江口各流域之氯離子濃度，為長江口沿線各水庫取水安全提供指導。

2必要性與可行性分析

2.1必要性

2.1.1前沿性部署使原水取水時間更精準

陳行水庫取水口一年四季都面臨上游瀏河水閘內河排污的影響，以往我們一般只是定期去瀏河各斷面取水化驗，縫瀏河水閘開閘引水、排污，蘇州水利會發(fā)排污單至陳行水庫。我們的監(jiān)測儀器都安裝在取水口，我們只能了解到取水口的水質狀況。水庫調度員根據(jù)經驗判斷污潮到來時刻，配以取水口氨氮儀讀數(shù)來安排取水工作，這個過程中，受風力、長江大通流量、江面突發(fā)狀況等的影響，會出現(xiàn)預計上的時間偏差。而且在沒有前沿預警的情況下，如遇咸潮、污潮大匯合則會錯失珍貴的取水緩沖期，影響取水工作。

2.2.2豐富性部署使原水取水更優(yōu)質

氯度遙測系統(tǒng)只著眼于氯離子濃度監(jiān)測，而判斷水質好壞卻需要綜合很多指標。如PH值、濁度、氨氮等等，這些數(shù)據(jù)要是都能實時獲得，那就能指導我們取用更優(yōu)質的長江原水。

2.2可行性

原有各氯度監(jiān)測站點的供電系統(tǒng)電量充足，增設的傳感器用電量都是毫安級，足夠使用。原有LORA物聯(lián)網網關是2018年新近更換，替換原有GPRS無線通訊網關，傳輸速率與穩(wěn)定性更優(yōu)，輸入信號接口充足，可增添額外的傳感器。只需一部分額外人力、物力的投入即可獲得預期收益。

3前沿水質監(jiān)測站主要設備介紹

3.1LORA物聯(lián)網網關（ZY-TNG-103L）

3.1.1LORA物聯(lián)網網關簡介

LORA物聯(lián)網網關（ZY-TNG-103L）是一款支持LORAWAN協(xié)議，接收LORA終端采集數(shù)據(jù)，并通過4G網絡轉發(fā)到服務器的多功能網關。ZY-TNG-103L本身帶有485、數(shù)字量、模擬量輸入接口，方便現(xiàn)場使用。

ZY-TNG-103L可實現(xiàn)LORA轉網口，LORA轉WiFi，LORA轉2G/3G/4G網絡和TCP/IP協(xié)議。在通過移動網絡通訊方面，該網關采用工業(yè)級4G三網模塊同時支持電信、移動、聯(lián)通三種網絡4G通訊，同時采用雙卡冗余設計，具有不受地理限制、穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點[3]。

3.1.2LORA物聯(lián)網網關性能參數(shù)及接口定義

●電源：9～30V寬電壓供電。

●移動網絡：網關支持雙4G網絡通訊。

●WIFI網絡：網關支持WIFI網絡通訊。

●網口通訊：支持網口通訊。

●Lora網絡：8個信道同時工作，每個信道支持6種速率，支持LORAWAN協(xié)議。

●GPS：支持GPS定位功能。

●Modbus：支持標準Modbus協(xié)議。

●模擬量輸入：支持4路模擬量輸入，默認為電流輸入采集。

●數(shù)字量輸入：支持4路數(shù)字量輸入。

●遠程升級：支持遠程升級。

●本地離線數(shù)據(jù)存儲：支持離線數(shù)據(jù)本地保存、重新上線后自動同步功能。

3.2氨氮傳感器（ZZ-WQS-ANB）

采用PVC膜銨離子選擇半透膜，測量快速簡單;內置溫度傳感器自動溫度補償;IP68防水等級、線纜防腐蝕，一體式結構，可直接投入水中;接線方式接單：一對DC12V～24V供電線，一對RS485信號線。

3.3PH值傳感器（ZZ-WQS-PHB）

采用成熟PH探頭，內部參比液在至少1Bar壓力下極其緩慢地從微孔嚴橋中滲出，其正向滲出持續(xù)20個月以上;內置溫度傳感器自動溫度補償;IP68防水等級，線纜防腐蝕，可直接投入水中。

3.4在線濁度傳感器（ZY-TBS-FL1500-01）

在線濁度傳感器是一款可應用于原水連續(xù)檢測的投入式濁度傳感器。對環(huán)境光有超強抑制能力，無需考慮光線變化對傳感器精度影響。自帶清洗裝置清潔鏡頭表面污垢。量程為0.01～400NTU，測量偏差士3%，數(shù)據(jù)采樣率為0.01～100HZ軟件可調，接線方式接單：一對DC12V供電線，一對Modbus/RS485信號線。

4需要增設的站點

瀏河水閘排污影響下游陳行水庫取水，瀏河出水口至陳行水庫長江段原來沒有氯度遙測站點可以改造利用，所以應在瀏河水閘內側與瀏河與長江交匯處分別增設兩個原水前沿監(jiān)測站點。

5改造后的效果

使用LORA物聯(lián)網網關（ZY-TNG-103L）作為信號采集與發(fā)送模塊，利用模塊預留信號輸入接口連接投入式氨氮傳感器（ZZ-WQS-ANB）、鹽度傳感器（ZY-SALS-XXXX-01）、濁度傳感器（ZY-TBS-FL1500-01）、PH值傳感器（ZZ-WQS-PHB），配以供電電池、太陽能電池板、充電控制模塊組成的供電系.統(tǒng)，即可創(chuàng)建前沿水質檢測站點，對水質實時檢測。

6結束語

綜上所述，利用原有長江口氯度遙測系統(tǒng)，升級改造成本小，收益大。為更科學、更精細化地取水提供了技術保障，由此獲取的水質數(shù)據(jù)將來可以作為原水水質大數(shù)據(jù)的一部分加以利用。

參考文獻

[1]趙小飛.物聯(lián)網沙場“狙擊槍”一低功耗廣域網絡產業(yè)市場解讀[M].北京：電子工業(yè)出版社，2018.

[2]劉瑤，王國峰，顧玉亮.城市公用事業(yè)[J]，2002（5）：36.

[3]高娟，華珞，滑麗萍，等.地表水水質監(jiān)測現(xiàn)狀分析與對策[J].首都師范大學學報：自然科學版，2006（1）：75-80.