Solution de surveillance en ligne de la sécurité de la qualité de l’eau dans les réservoirs et sources d’eau: construire une barrière intelligente pour la sécurité de l’approvisionnement en eau urbaine

Points de douleur dans le secteur et nécessité de la surveillance en ligne

Les réservoirs et les sources d’eau, en tant que bouée vitale de l’eau potable urbaine, leur sécurité de qualité de l’eau est directement liée à la santé de milliers de foyers et à la stabilité sociale. Cependant, les modèles de gestion traditionnels font face à des défis sans précédent.

Problèmes industriels

• Espace vaste, faible efficacité de l’inspection manuelle: Les sources d’eau sont généralement vastes et avec un terrain complexe. Se fier à l’échantillonnage manuel prend du temps et demande beaucoup de travail, avec une faible fréquence d’échantillonnage, ce qui rend facile de passer à côté d’une pollution soudaine.

• Mauvaise actualité, incapacité à fournir un avertissement précoce: L’analyse en laboratoire prend souvent des heures, voire des jours. Lorsque des anomalies de la qualité de l’eau sont détectées, la pollution peut déjà s’être propagée, manquant ainsi le meilleur moment pour le traitement.

• Risque accru de nouvelle pollution: La pollution agricole diffuse, les fuites chimiques soudaines et les proliférations d’algues (épidémies de cyanobactéries) causées par le réchauffement climatique sont fréquentes, ce qui impose des exigences plus élevées pour les méthodes traditionnelles de surveillance.

Pourquoi la surveillance en ligne est-elle nécessaire?

La gestion moderne des sources d’eau doit urgemment passer de la « réponse passive après l’événement » à une « alerte précoce active préalable ». La surveillance en ligne peut fournir des données dynamiques continues et en temps réel sur la qualité de l’eau, aidant les départements de gestion à réagir lorsque la pollution apparaît pour la première fois, en utilisant les données pour obtenir un temps tampon précieux pour la sécurité de l’approvisionnement en eau.

Que peut résoudre le système de surveillance en ligne de la sécurité de la qualité de l’eau des réservoirs et des sources d’eau?

Le système de surveillance de la sécurité des réservoirs et des sources d’eau, construit par YEXsensor, déploie des sondes multiparamètres, de haute précision et des bouées intelligentes sans fil pour construire un réseau de protection numérique toutes saisons. Le système peut automatiquement capter les changements subtils de la qualité de l’eau, prédire avec précision les risques de prolifération d’algues et émettre des alarmes de second niveau en cas de pollution malveillante, résolvant ainsi complètement les points de douleur de nombreux angles morts et de la lenteur de la réponse, en utilisant la technologie pour protéger la source d’eau vivante.

Scénarios d’application pour solutions de surveillance en ligne de la sécurité de la qualité de l’eau de réservoir et source d’eau

Cette solution est conçue pour des environnements complexes de champs et d’eau et est largement applicable aux scénarios principaux suivants:

• Zones centralisées urbaines de protection des sources d’eau potable: Surveillance continue de la qualité de l’eau entrant dans l’eau d’eau afin d’assurer la sécurité de l’eau brute.

• Grands réservoirs et lacs: suivi dynamique de la qualité de l’eau sur plusieurs niveaux sur tout bassin pour les zones d’eau profonde et les zones centrées sur les lacs.

• Rivières d’entrée et canaux de transmission d’eau: Installer des défenses aux sections clés de contrôle pour intercepter et surveiller la pollution diffuse provenant de l’eau entrante en amont.

• Zones humides écologiques et plans d’eau paysagers: Évaluer les effets de restauration écologique de l’eau et surveiller les tendances de l’eutrophisation.

Réservoir et source d’eau Solution de surveillance en ligne de la sécurité de la qualité de l’eau

Le système adopte une conception modulaire et à faible consommation, parfaitement adaptée à des environnements difficiles sans électricité ni câbles réseau sur le terrain. Il se compose principalement des cinq parties principales suivantes:

1. Terminal d’acquisition (Bouée intelligente/station de surveillance)
En tant que base flottante sur l’eau, elle utilise des matériaux polyéthylène résistants aux UV et à la corrosion, intégrés à un système d’alimentation solaire et à une batterie sans entretien, assurant un fonctionnement stable même par temps pluvieux continu.

2. Capteurs de qualité de l’eau (source de données)
Les capteurs submersibles en ligne sont directement immergés dans le plan d’eau, équipés de brosses de nettoyage automatiques pour prévenir le biofoulement et la pollution sédimentaire, garantissant ainsi une précision à long terme des mesures en ligne.

3. Collecteur de données (Edge Computing)
Microprocesseur intégré haute performance et faible consommation, responsable de la collecte de données à haute vitesse de divers capteurs, du traitement des algorithmes de filtrage, de la mise en cache locale des données et du contrôle des cycles de nettoyage des brosses du capteur.

4. Réseau de transmission sans fil
Prend en charge, le réseau 4G complet ou la transmission locale sans fil LoRa. Dans les zones couvertes par station de base, les données sont directement téléchargées dans le cloud via la 4G; dans les zones de réservoir éloignées avec des signaux faibles, les données peuvent être agrégées vers des passerelles terrestres via un réseau LoRa puis transmises uniformément.

5. Plateforme d’alerte précoce du nuage
Les données sont finalement agrégées sur la plateforme cloud YEXsensor, fournissant des tableaux de bord de visualisation, des analyses historiques de tendances, la modélisation du risque de floraison des algues, des alarmes WeChat/SMS et d’autres fonctions pour assurer la boucle fermée de l’entreprise.

Paramètres de surveillance et principe de fonctionnement

Principe de fonctionnement du système

Le système fonctionne selon un processus en boucle fermée de « perception-transmission-analyse-alarme »:

Les capteurs reçoivent périodiquement des instructions de réveil du collecteur de données. La brosse de nettoyage automatique intégrée fonctionne d’abord de manière tangentielle pour retirer les accessoires de la fenêtre optique du capteur ou de la surface de l’électrode. Ensuite, le capteur effectue des mesures physiques et convertit les signaux analogiques en signaux numériques (protocole RS485/Modbus-RTU). Après avoir lu les données, le collecteur envoie des paquets de données chiffrés au serveur cloud via le réseau 4G/LoRa. La plateforme cloud utilise des algorithmes de seuil prédéfinis et des modèles de tendances pour analyser les données en temps réel.

Fonctionnalités fonctionnelles du système

• Pollution secondaire zéro réactif: Toutes les lignes utilisent des capteurs physiques et électrochimiques, sans consommer de réactifs chimiques ni produire de liquide résiduelle, protégeant ainsi absolument l’écologie de la source d’eau.

• Autonettoyage à haute adaptabilité: Visant les caractéristiques d’une croissance facile de mousse et d’algues dans les sources d’eau, les capteurs sont équipés de brosses autonettoyantes intelligentes, prolongeant les cycles d’entretien à plusieurs mois.

• Alerte précoce stéréoscopique multidimensionnelle: Combinant une augmentation anormale de pH, une saturation excessive en oxygène dissous et une forte augmentation de la chlorophylle a, le système peut émettre des avertissements de prolifération d’algues à risque moyen 3 à 5 jours à l’avance.

• Exploitation verte à faible consommation d’énergie: Une stratégie innovante de gestion de l’énergie permet aux capteurs d’entrer automatiquement en sommeil profond lorsqu’ils ne mesurent pas. La consommation énergétique globale est extrêmement faible, et une boucle fermée parfaite peut être réalisée uniquement avec l’énergie solaire.

Architecture système

La topologie du système montre toute la chaîne allant de la perception physique sous-marine à la prise de décision intelligente par les nuages:

[Couche de perception sous-marine] → [Couche de transmission réseau] → [Couche de gestion d’application]

YEX-S1-RDO capteur de DO de fluorescence, YEX-S1-PHcapteur pH industriel en ligne, capteur de turbidité infrarouge YEX-S1-ZS, capteur d’azote d’ammoniac YEX-S1-NHN YEX-S1-CHL capteur de chlorophylle/COD (optionnel) → collecteur intelligent de données (avec gestion solaire) → plateforme d’informatique cloud YEXsensor (4G/LoRa) → tableau de bord, APP, alarme SMS

Valeur et avantages pour le client

• Avantages politiques et sociaux: Passage du « sauvetage passif » à la « prévention active », coupant ainsi la possibilité que des événements de pollution de source d’eau potable évoluent vers des incidents de sécurité publique sociale.

• Réduction des coûts et amélioration de l’efficacité: Comparé aux stations fixes traditionnelles coûtant des centaines de milliers d’euros, le système de bouées élimine l’approbation des terrains, la construction civile et la pose de pipelines, réduisant ainsi les coûts de déploiement de plus de 60 %.

• Recherche scientifique et actifs de données: Les données continues accumulées à long terme sur la qualité de l’eau peuvent fournir une base de décision scientifique pour la restauration écologique des sources d’eau et le contrôle total de la pollution des bassins versants.

Combinaisons de produits recommandées

1. Kit de surveillance du cœur: Inclut le groupe capteur quatre en un: YEX-S1-RDO (DO), YEX-S1-PH (pH), YEX-S1-ZS (turbidité), YEX-S1-NHN (azote ammoniac).

2. Terminal d’acquisition de données multifonction: Collecteur de RS485 de qualité industrielle, compatible avec le protocole Modbus, avec une classification de protection IP67.

3. Bouée de Qualité de l’Eau Petite Haute Résistance: Corps de bouée en PE de 0,8 m ou 1,2 m de diamètre, incluant panneaux solaires 60W-100W et composants d’amarrage à haute fiabilité.

Cas de projet

Cas 1: Projet d’alerte précoce pour une prolifération d’algues dans un grand réservoir d’eau potable urbain dans le sud de la Chine

Contexte du projet: Le réservoir est sujet à des épidémies saisonnières de cyanobactéries lors des hautes températures estivales, affectant le goût et la sécurité de l’approvisionnement en eau.

Solution de déploiement: Déployé 5 ensembles de systèmes de bouées intelligentes YEXsensor intégrés à des capteurs YEX-S1-RDO, YEX-S1-PH et chlorophylle A, utilisant la transmission 4G.

Effet opérationnel: Plus de deux ans de fonctionnement continu, le système a émis avec succès des avertissements de prolifération d’algues à risque moyen 4 jours à l’avance, grâce à des augmentations anormales combinées des indicateurs de pH et de chlorophylle sous plusieurs conditions de vent faible à haute température, aidant les départements de gestion à prendre des mesures rapides telles que le démarrage de pompes d’urgence pour agiter le débit d’eau, et la suppression des épidémies d’algues à grande échelle.

Cas 2: Surveillance de la section de contrôle d’un projet de dérivation d’eau transversale du bassin nord

Contexte du projet: Larges canaux de transmission d’eau avec des risques de pollution agricole diffuse le long de la route.

Solution de déploiement: Déployé 5 groupes de points de surveillance de la qualité de l’eau connectés LoRa dans les sections clés d’entrée, en se concentrant sur le suivi de la YEX-S1-NHN (azote ammoniacique) et de la turbidité.

Effet opérationnel: A effectivement résolu le problème de l’absence de signal réseau mobile dans certaines zones de canyons le long de l’itinéraire, en utilisant le retour en série LoRa pour contrôler la qualité de l’eau d’entrée en temps réel.

FAQ

Q1: À quelle fréquence les capteurs ont-ils besoin d’un nettoyage manuel dans les réservoirs extérieurs?
Réponse: Nos capteurs de la série YEX-S1 (tels que la turbidité, l’oxygène dissous, etc.) peuvent être équipés ou être équipés de brosses mécaniques automatiques pour nettoyage. Dans les plans d’eau conventionnels à réservoir, les brosses nettoient automatiquement la fenêtre avant chaque mesure. En général, le cycle d’inspection manuelle et d’entretien en profondeur peut durer de 3 à 6 mois.

Q2: Le capteur d’azote à l’ammoniac (YEX-S1-NHN) utilisant la méthode de l’électrode sélective d’ions souffre-t-il d’une forte interférence d’autres ions présents dans l’eau?
Réponse: La méthode des électrodes sélectives d’ions est en effet susceptible aux interférences d’ions de même charge, tels que les ions potassium (K⁺). Pour cette raison, notre capteur intègre en interne des algorithmes de compensation des interférences, maintenant une précision de mesure extrêmement élevée sous les fonds standards de qualité de l’eau potable. Dans les zones à forte salinité ou dans les zones complexes d’afflux industriel des eaux usées, il est recommandé de contacter nos ingénieurs pour un étalonnage personnalisé.

Q3: Pourquoi la température n’est-elle pas listée comme un modèle de capteur distinct dans cette solution?
Réponse: Parce que les paramètres de qualité de l’eau (en particulier l’oxygène pH et dissous) sont extrêmement significativement affectés par les variations de température. Pour garantir une précision absolue des mesures, nos capteurs YEX-S1-PH et YEX-S1-RDO sont intégrés en interne à des capteurs de température haute précision pour une compensation en temps réel. Ainsi, le système n’a pas besoin d’acheter des sondes de température séparées supplémentaires et peut fournir directement des données précises sur la température.

Q4: Lors des jours de pluie continue, combien de temps le système d’alimentation solaire peut-il soutenir le fonctionnement des bouées?
Réponse: Dans la conception du système, nous avons adopté une budgétisation stricte à faible consommation d’énergie. En état de batterie complète, même sans lumière directe du soleil, le système peut encore soutenir un fonctionnement stable et continu pendant plus de 15 jours à une fréquence de collecte toutes les 15 minutes, en s’appuyant sur la batterie intégrée à haute capacité et sans entretien.

Q5: Que faire si la surface du réservoir gèle en hiver?
Réponse: Dans les régions froides du nord, si le réservoir subit un gel profond à grande échelle en hiver, nous recommandons vivement de ramener les bouées et capteurs à terre pour un stockage temporaire avant le congélation. Car l’extrusion et la force de soulèvement de la couche de glace par le gel peuvent endommager le boîtier du capteur ou détruire le système d’amarrage de la bouée. Redéployez-vous après la fonte de la glace et des neiges au printemps.

Ouvrez votre gestion intelligente des sources d’eau

Protéger la sécurité des sources d’eau potable est une responsabilité plus lourde que celle du mont Tai. YEXsensor s’engage à vous fournir une solution complète de surveillance numérique de la qualité de l’eau, allant de la détection précise à la prise de décision cloud. Que vous ayez besoin de moderniser les systèmes de supervision de réservoir existants ou de construire de nouvelles zones automatisées de protection des sources d’eau, notre équipe professionnelle peut personnaliser la solution de configuration la plus raisonnable pour vous.

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