饮用水源地水质自动监测系统涉及三个网络:环保专网、移动无线网、Internet网络。系统主体基于环保专网,逻辑网络构成可分为三级,第一级为建设在水库、水厂等水源地的水质分析监测站,第二级为县级、市级中心管理控制平台,第三级为省级中心管理控制平台。浮标式水质监测系统和平板电脑移动终端通过移动无线网络,由专用APN数据专线接入省级中心管理控制平台。环保专网外的用户在因特网上通过VPN接入省级中心管理控制平台,接驳系统。
水质分析监测站系统由取水单元、配水及水样预处理单元、水质自动监测仪器、辅助系统、控制通讯以及软件系统等部分组成。取水单元包括采水装置和输送管道等部分;配水及水样预处理单元包括沉沙装置和过滤器等;水质自动监测仪器包括常规五参数仪器、氨氮、总磷总氮、重金属、藻类分类、VOC有机物分析仪器等;辅助系统包括清洗单元、废水处理单元、压缩空气单元、除藻单元、防雷单元、放电磁干扰单元、防盗单元、视频监控单元、动力环境监测单元、门禁安全控制单元、电源保护及恢复单元等部分,用以保证水质监测系统的正常运行;控制通讯及软件系统由控制单元、数据采集单元、数据传输单元、水质监控中心管理系统组成。
水质分析监测站原始数据直接发送至各级数据库,审核后的数据按照级别层层上传。市、县级中心管理控制平台部署平台服务器、视频监控动力环境监测服务器、交换机等。省级中心管理控制平台部署平台服务器、ArcGIS服务器、视频服务器、动力环境监测服务器、浮标式水质监测系统服务器、NAS存储、防火墙、VPN网关、安全认证服务器、汇聚交换机等,系统托管于移动公司IDC机房。浙江省饮用水源地水质自动监测系统整体拓扑结构图,见图1。
图1 饮用水源地水质自动监测系统整体拓扑结构
3 平台架构
浙江省饮用水源地水质自动监测系统中心管理控制平台的主要功能如下:
(1) 地图可视化管理功能
中心管理控制平台使用WebGIS技术,实现基于IE的在线地理信息系统,分类显示饮用水源地监测站的地理分布及在线情况,图示直观地表示数据采集率、数据有效率、报警故障等信息,提供每个水质监测站的实时数据、站点360度全景图片等,以流程图、虚拟仪表盘等形式展示结果。
(2) 实时数据监测功能
通过各类专业的水质分析仪器对水源地水质数据进行监测,实时反映饮用水源地生物毒性等指标的变化情况和趋势,连续反映五参数、藻类、叶绿素a的变化趋势以及周期反映氨氮、总磷、总氮、总有机碳、重金属、氰化物、氟化物、挥发性有机物等指标水质变化情况。
(3) 分类别的多种报警手段
故障报警,系统故障报警及仪表设备故障报警。超标报警,常规监测参数的实时检测值超过预定的上下限阀值。急性毒物报警,生物毒性仪、氰化物、氟化物等急性毒物指标出现异常情况。各种报警信息,可以设置为通过平台提醒、电子邮件、手机短信等多种方式发送报警信息,实现饮用水安全预警。