Онлайн-решение для мониторинга качества воды в водохранилищах и источниках воды: создание интеллектуального барьера для безопасности городского водоснабжения

Проблемы отрасли и необходимость онлайн-мониторинга

Водохранилища и водные источники, являющиеся жизненным кругом городской питьевой воды, их безопасность качества воды напрямую связана со здоровьем тысяч домохозяйств и социальной стабильностью. Однако традиционные модели управления сталкиваются с беспрецедентными вызовами.

Проблемы отрасли

• Большое пространство, низкая эффективность ручного осмотра: Водные источники обычно обширны и имеют сложный рельеф. Ручной отбор проб требует много времени и труда, с низкой частотой отбора, что позволяет легко избежать внезапного загрязнения.

• Плохая своевременность, невозможность дать раннее предупреждение: Лабораторный анализ часто занимает часы или даже дни. Когда обнаруживаются нарушения качества воды, загрязнение может уже распространиться, пропуская наилучшее время для обработки.

• Повышенный риск новых загрязнений: Загрязнение из сельского хозяйства, внезапные химические утечки и цветение водорослей (вспышки цианобактерий), вызванные потеплением климата, происходят часто, что требует более значительных требований к традиционным методам мониторинга.

Зачем нужен онлайн-мониторинг?

Современное управление водными ресурсами срочно должно перейти от «пассивного реагирования после события» к «активному раннему предупреждению заранее». Онлайн-мониторинг может предоставлять непрерывные динамические данные о качестве воды в реальном времени, помогая управленческим отделам реагировать при первом появлении загрязнения и используя данные для получения ценного резервного времени для обеспечения безопасности водоснабжения.

Что может решить система онлайн-мониторинга качества воды водохранилища и источников воды?

Система мониторинга безопасности водохранилища и водоснабжения, разработанная YEXsensor, использует высокоточные многопараметрические зонды качества воды и беспроводные интеллектуальные буи для создания всепогодной цифровой защитной сети. Система может автоматически фиксировать тонкие изменения качества воды, точно предсказывать риски цветения водорослей и выдавать сигналы второго уровня в случае вредоносного загрязнения, полностью устраняя проблемы множества слепых зон и медленной реакции, используя технологии для защиты источника живой воды.

Сценарии применения онлайн-решений для мониторинга качества водохранилища и водоисточников

Это решение разработано для сложных полевых и водных сред и широко применимо к следующим основным сценариям:

• Городские централизованные зоны защиты источников питьевой воды: Постоянный мониторинг качества воды, поступающей в водозабор для обеспечения безопасности сырой воды.

• Крупные водохранилища и озёра: многоуровневое, полнобассейнное динамическое отслеживание качества воды для глубоководных районов и центров озера.

• Приток рек и каналы водоснабжения: Установите защитные сооружения на ключевых контрольных участках для перехвата и мониторинга неточечного загрязнения от входящих вводов выше по течению.

• Экологические водно-болотные угодья и ландшафтные водные объекты: оценка экологического восстановления воды и мониторинг тенденций эвтрофикации.

Безопасность качества воды водохранилища и источников воды онлайн-компоненты системы мониторинга

Система выполнена в модульной, энергопотребляющей конструкции, идеально адаптированной к суровым условиям без электричества или сетевых кабелей в полевых условиях. Он в основном состоит из следующих пяти основных частей:

1. Терминал обнаружения (интеллектуальная буя/станция мониторинга)
В качестве плавающей базы на воде она использует полиэтилен, устойчивые к ультрафиолету и коррозии, интегрированные с солнечной системой питания и аккумулятором без обслуживания, что обеспечивает стабильную работу даже в постоянные дожди.

2. Датчики качества воды (источник данных)
Погружные онлайн-датчики непосредственно погружаются в водоём, оснащаются автоматическими чистящими щётками для предотвращения биозагрязнения и загрязнения осадками, обеспечивая долгосрочную точность измерений в интернете.

3. Сборщик данных (Edge Computing)
Встроенный высокопроизводительный малозатратный микропроцессор, отвечающий за высокоскоростной сбор данных с различных датчиков, обработку алгоритмов фильтрации, локальное кэширование данных и управление циклами работы щётки для очистки датчиков.

4. Беспроводная сеть передачи
Поддерживает полную сеть 4G или локальную беспроводную передачу через LoRa. В районах с покрытием базовой станции данные загружаются напрямую в облако через 4G; в удалённых водохранилищах с слабыми сигналами данные могут быть агрегированы на береговые шлюзовы через сети LoRa и затем передаваться равномерно.

5. Облачная платформа раннего предупреждения
Данные в конечном итоге агрегируются в облачную платформу YEXsensor, предоставляя визуализационные панели управления, исторический анализ трендов, моделирование риска цветения водорослей, тревоги WeChat/SMS и другие функции для достижения бизнес-замкнутого цикла.

Параметры мониторинга и принцип работы

Принцип работы системы

Система работает на основе замкнутого цикла процесса «восприятие-передача-анализ-сигнализация»:

Датчики периодически получают инструкции для пробуждения от сборщика данных. Встроенная автоматическая чистящая щётка сначала работает косательно, чтобы снять насадки с оптического окна датчика или поверхности электрода. Затем датчик выполняет физические измерения и преобразует аналоговые сигналы в цифровые (протокол RS485/Modbus-RTU). После чтения данных сборщик отправляет зашифрованные пакеты данных на облачный сервер через сеть 4G/LoRa. Облачная платформа использует заранее установленные алгоритмы порогов и модели трендов для анализа данных в реальном времени.

Функциональные особенности системы

• Нулевое вторичное загрязнение реагентами: Все линии используют физические и электрохимические датчики, не потребляя никаких химических реагентов и не производя отходы, что абсолютно защищает экологию источников воды.

• Высокая адаптивность, самоочистка: Стремясь к удобству роста мха и водорослей в источниках воды, датчики оснащены интеллектуальными самоочищающимися щётками, что увеличивает срок обслуживания до нескольких месяцев.

• Стереоскопическое многомерное раннее предупреждение: Сочетая аномальный подъём pH, чрезмерное насыщение растворённым кислородом и резкое увеличение хлорофилла a, система может выдавать предупреждения о цветении водорослей среднего риска за 3-5 дней до заранее.

• Энергоэффективная зелёная работа: Инновационная стратегия управления мощностью позволяет датчикам автоматически входить в глубокий сон, когда не измеряют. Общее энергопотребление крайне низко, и идеальный замкнутый контур можно достичь только на солнечной энергии.

Архитектура системы

Топология системы показывает полную цепочку от подводного физического восприятия до принятия решений в облаках:

[Слой восприятия под водой] → [Слой передачи сети] → [Слой управления приложениями]

YEX-S1-RDO Датчик флуоресценции DO YEX-S1-PH промышленный онлайн-датчик pH, YEX-S1-ZS инфракрасный датчик мутности, YEX-S1-NHN датчик аммиака, YEX-S1-CHL датчик хлорофилла/COD (опционально) → интеллектуальный сборник данных (с управлением солнечной энергией) → облачная вычислительная платформа YEXsensor (4G/LoRa) → приборная панель, APP, SMS-сигнализация

Ценность и преимущества для клиентов

• Политические и социальные преимущества: Переход от «пассивного спасения» к «активной профилактике», исключая возможность того, что события загрязнения питьевой воды превращаются в социальные происшествия общественной безопасности.

• Снижение затрат и повышение эффективности: По сравнению с традиционными стационарными береговыми станциями, стоимостью сотни тысяч, система буйков исключает согласование земель, гражданское строительство и прокладку трубопроводов, снижая затраты на развертывание более чем на 60%.

• Научные исследования и активы данных: Долгосрочные непрерывно накопленные данные о качестве воды могут служить научной основой для принятия решений по экологическому восстановлению водных источников и полному контролю загрязнения водосборов.

Рекомендуемые комбинации продуктов

1. Набор для мониторинга ядра: Включает сенсорную группу четыре в одном: YEX-S1-RDO (DO), YEX-S1-PH (pH), YEX-S1-ZS (мутность), YEX-S1-NHN (аммиачный азот).

2. Многофункциональный терминал сбора данных: Промышленный RS485 коллектор, поддерживает Modbus протокол, уровень защиты IP67.

3. Высокопрочный малый буй качества воды: корпус буя PE диаметром 0,8 м или 1,2 м, включая солнечную панель мощностью 60 Вт-100 Вт и высоконадежные швартовочные компоненты.

Кейсы проектов

Случай 1: Проект раннего предупреждения о цветении водорослей в крупном городском резервуаре питьевой воды на юге Китая

Предыстория проекта: Водохранилище подвержено сезонным вспышкам цианобактерий во время летних высоких температур, что влияет на вкус и безопасность водоснабжения.

Решение для развертывания: Внедрено 5 комплектов интеллектуальных буёв YEXsensor, интегрированных с датчиками YEX-S1-RDO, YEX-S1-PH и хлорофилла A, с использованием 4G-передачи.

Эффект работы: За два года непрерывной работы система успешно выдавала предупреждения о цветении водорослей среднего риска за 4 дня вперёд благодаря совместному аномальному увеличению индикаторов pH и хлорофилла при нескольких условиях высокотемпературного низкого ветра, помогая управленческим отделам своевременно принимать меры, такие как запуск аварийных насосов для возбуждения воды, успешно подавляя масштабные вспышки водорослей.

Случай 2: Мониторинг контрольного участка проекта отвода воды через Северный поперечный бассейн

Предыстория проекта: длинные водопроводные каналы с риском притока загрязнения из неточечных источников сельского хозяйства вдоль маршрута.

Решение для развертывания: Развернуто 5 групп сетевых точек мониторинга качества воды LoRa на ключевых участках притока, сосредоточившись на мониторинге YEX-S1-NHN (аммиачного азота) и мутности.

Эффект эксплуатации: Эффективно решена проблема отсутствия сигнала мобильной сети в некоторых каньонах вдоль маршрута, используя возврат серии LoRa для контроля качества притока воды в реальном времени.

FAQ

Вопрос 1: Как часто датчики требуют ручной очистки в наружных резервуарах?
Ответ: Наши датчики серии YEX-S1 (такие как мутность, растворённый кислород и др.) могут быть оснащены или оснащены автоматическими механическими чистящими щётками. В традиционных водоёмах водоёмов щётки автоматически очищают окно перед каждым измерением. Обычно цикл ручного осмотра и глубокого обслуживания может длиться от 3 до 6 месяцев.

Вопрос 2: Страдает ли датчик аммиачного азота (YEX-S1-NHN), использующий метод селективных электродов с ионами, сильное воздействие от других ионов в воде?
Ответ: Метод селективного электрода на ионных электродах действительно подвержен интерференциям от ионов с тем же зарядом, таких как ионы калия (K⁺). По этой причине наш датчик интегрирует внутренние алгоритмы компенсации помех, обеспечивая чрезвычайно высокую точность измерений при стандартных условиях качества воды из источников питьевой воды. В районах с высокой солёностью или сложных промышленных притоков сточных вод рекомендуется обратиться к нашим инженерам для индивидуальной калибровки.

Вопрос 3: Почему температура не указана как отдельная модель датчика в этом решении?
Ответ: Потому что параметры качества воды (особенно pH и растворённого кислорода) значительно зависят от изменений температуры. Для обеспечения абсолютной точности измерений наши датчики YEX-S1-PH и YEX-S1-RDO оснащены встроенными высокоточными датчиками температуры для компенсации температуры в реальном времени. Таким образом, системе не нужно покупать дополнительные отдельные температурные зонды, и она может напрямую выдавать точные данные о температуре.

Вопрос 4: В непрерывные дождливые дни, как долго система солнечного питания может поддерживать работу буев?
Ответ: В проектировании системы мы внедрили строгий бюджет с низким энергопотреблением. В режиме полного аккумулятора, даже без прямого солнечного света, система может поддерживать непрерывную и стабильную работу более 15 дней с частотой сбора раз в 15 минут при использовании встроенной аккумулятора с высокой ёмкостью, не обслуживающей обслуживание.

Вопрос 5: Что делать, если поверхность резервуара замерзает зимой?
Ответ: В северных холодных регионах, если зимой водохранилище наблюдается масштабное глубокое замерзание, мы настоятельно рекомендуем поднимать буи и датчики на берег для временного хранения перед замерзанием. Потому что экструзия и сила поднятия ледяного слоя могут повредить корпус датчика или разрушить систему швартовки буйка. Перебросить их после таяния льда и снега весной.

Откройте интеллектуальное управление источниками воды

Защита безопасности источников питьевой воды — это ответственность, тяжелее, чем на горе Тай. YEXsensor стремится предоставить вам полноценное цифровое решение для мониторинга качества воды — от точных датчиков до принятия решений в облаке. Будь то модернизация существующих систем надзора за водохранилищами или строительство новых автоматизированных зон защиты водных источников, наша профессиональная команда поможет подобрать для вас наиболее разумное решение для конфигурации.

Свяжитесь с нашими техническими экспертами прямо сейчас, чтобы получить подробные технические аналитические документы и индивидуальные предложения.

Телефон / WhatsApp / WeChat: +8615111147890

Электронная почта: sales@yexsensor.com