利用现有长江口氯度遥测系统建立前沿原水水质监测站点

沈玉健

摘要：文中提到利用已有长江口氯度遥测系统建立前沿水质监测站点的可行性方案。本方案使用众毅工控LORA物联网网关（ZY-TNG-103L）作为信号采集与发送模块，投入式氨氮传感器（ZZ-WQS-ANB）、盐度传感器（ZY-SALS-XXXX-01）、浊度传感器（ZY-TBS-FL1500-01）、PH值传感器（ZZ-WQS-PHB）作为感知传感器，配以供电电池、太阳能电池板、充电控制模块组成的供电系统，对水质实时检测。利用原有LORA模块预留信号输入接口，增设上述探头即可创建前沿水质检测站点，为探索更优质、更精细化的原水取用奠定了基础。

关键词：LORA物联网网关;氯度遥测系统;咸潮;排污;实时检测;原水水质

中图分类号：TV674

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）02-0063-02

0引言

上海市按照卓越的全球城市发展定位和城市精细化管理的总体要求，至2035年建成“节水优先、安全优质、智慧低碳、服务高效”地供水系统，供水水质对标世界发达国家同期水平。原水是第一道关，文中以上海市陈行水库原水取水为例进行分析。目前原水水质检测一般为取水口水质实时取样检测，对上、下游的远程监测一般只采用小范围监测或者被动等待区域信息传送1。随着城市居民对饮用水水质的期待值提升，物联网与传感器技术的迅猛发展，本人觉得有必要对现有的原水监测系统进行改造与扩充，丰富原水实时监测的内容，为更科学、更精细化的原水供应做一些尝试。

1现有长江口氯度遥测系统简介

现有氯度遥测系统分为陈行水库周边与长江口各区域站点，主要站点有：启东三条港、海门青龙港、崇明头部、崇明西部、东风西沙、崇明南门、太仓石化、陈行水库周边及陈行水库下游各站点，其中有部分站点建立在长江口航标浮筒上，各站点主要以供电系统、LORA物联网网关与通讯天线、盐度传感器三大部分组成[2]。用以监测每年秋冬季长江口北支咸潮倒灌南支及南支咸潮上朔之情况，实时检测长江口各流域之氯离子浓度，为长江口沿线各水库取水安全提供指导。

2必要性与可行性分析

2.1必要性

2.1.1前沿性部署使原水取水时间更精准

陈行水库取水口一年四季都面临上游浏河水闸内河排污的影响，以往我们一般只是定期去浏河各断面取水化验，缝浏河水闸开闸引水、排污，苏州水利会发排污单至陈行水库。我们的监测仪器都安装在取水口，我们只能了解到取水口的水质状况。水库调度员根据经验判断污潮到来时刻，配以取水口氨氮仪读数来安排取水工作，这个过程中，受风力、长江大通流量、江面突发状况等的影响，会出现预计上的时间偏差。而且在没有前沿预警的情况下，如遇咸潮、污潮大汇合则会错失珍贵的取水缓冲期，影响取水工作。

2.2.2丰富性部署使原水取水更优质

氯度遥测系统只着眼于氯离子浓度监测，而判断水质好坏却需要综合很多指标。如PH值、浊度、氨氮等等，这些数据要是都能实时获得，那就能指导我们取用更优质的长江原水。

2.2可行性

原有各氯度监测站点的供电系统电量充足，增设的传感器用电量都是毫安级，足够使用。原有LORA物联网网关是2018年新近更換，替换原有GPRS无线通讯网关，传输速率与稳定性更优，输入信号接口充足，可增添额外的传感器。只需一部分额外人力、物力的投入即可获得预期收益。

3前沿水质监测站主要设备介绍

3.1LORA物联网网关（ZY-TNG-103L）

3.1.1LORA物联网网关简介

LORA物联网网关（ZY-TNG-103L）是一款支持LORAWAN协议，接收LORA终端采集数据，并通过4G网络转发到服务器的多功能网关。ZY-TNG-103L本身带有485、数字量、模拟量输入接口，方便现场使用。

ZY-TNG-103L可实现LORA转网口，LORA转WiFi，LORA转2G/3G/4G网络和TCP/IP协议。在通过移动网络通讯方面，该网关采用工业级4G三网模块同时支持电信、移动、联通三种网络4G通讯，同时采用双卡冗余设计，具有不受地理限制、稳定、可靠等优点[3]。

3.1.2LORA物联网网关性能参数及接口定义

●电源：9～30V宽电压供电。

●移动网络：网关支持双4G网络通讯。

●WIFI网络：网关支持WIFI网络通讯。

●网口通讯：支持网口通讯。

●Lora网络：8个信道同时工作，每个信道支持6种速率，支持LORAWAN协议。

●GPS：支持GPS定位功能。

●Modbus：支持标准Modbus协议。

●模拟量输入：支持4路模拟量输入，默认为电流输入采集。

●数字量输入：支持4路数字量输入。

●远程升级：支持远程升级。

●本地离线数据存储：支持离线数据本地保存、重新上线后自动同步功能。

3.2氨氮传感器（ZZ-WQS-ANB）

采用PVC膜铵离子选择半透膜，测量快速简单;内置温度传感器自动温度补偿;IP68防水等级、线缆防腐蚀，一体式结构，可直接投入水中;接线方式接单：一对DC12V～24V供电线，一对RS485信号线。

3.3PH值传感器（ZZ-WQS-PHB）

采用成熟PH探头，内部参比液在至少1Bar压力下极其缓慢地从微孔严桥中渗出，其正向渗出持续20个月以上;内置温度传感器自动温度补偿;IP68防水等级，线缆防腐蚀，可直接投入水中。

3.4在线浊度传感器（ZY-TBS-FL1500-01）

在线浊度传感器是一款可应用于原水连续检测的投入式浊度传感器。对环境光有超强抑制能力，无需考虑光线变化对传感器精度影响。自带清洗装置清洁镜头表面污垢。量程为0.01～400NTU，测量偏差士3%，数据采样率为0.01～100HZ软件可调，接线方式接单：一对DC12V供电线，一对Modbus/RS485信号线。

4需要增设的站点

浏河水闸排污影响下游陈行水库取水，浏河出水口至陈行水库长江段原来没有氯度遥测站点可以改造利用，所以应在浏河水闸内侧与浏河与长江交汇处分别增设两个原水前沿监测站点。

5改造后的效果

使用LORA物联网网关（ZY-TNG-103L）作为信号采集与发送模块，利用模块预留信号输入接口连接投入式氨氮传感器（ZZ-WQS-ANB）、盐度传感器（ZY-SALS-XXXX-01）、浊度传感器（ZY-TBS-FL1500-01）、PH值传感器（ZZ-WQS-PHB），配以供电电池、太阳能电池板、充电控制模块组成的供电系.统，即可创建前沿水质检测站点，对水质实时检测。

6结束语

综上所述，利用原有长江口氯度遥测系统，升级改造成本小，收益大。为更科学、更精细化地取水提供了技术保障，由此获取的水质数据将来可以作为原水水质大数据的一部分加以利用。

参考文献

[1]赵小飞.物联网沙场“狙击枪”一低功耗广域网络产业市场解读[M].北京：电子工业出版社，2018.

[2]刘瑶，王国峰，顾玉亮.城市公用事业[J]，2002（5）：36.

[3]高娟，华珞，滑丽萍，等.地表水水质监测现状分析与对策[J].首都师范大学学报：自然科学版，2006（1）：75-80.