城市排水管網系統是指城市雨污水的收集、輸送、處理、利用以及排放等設施以一定方式組合而成的總體，在城市雨水、污水輸送，控制水體污染和內澇溢流方面發揮著重要作用。但是城市中的排水管網存在許多隱患，例如：部分地區的排水管網雨污混接，造成工業廢水直排至地表水，或者降雨初期雨水攜帶地表的污染物質也將進入污水管網，嚴重影響地表水質等級造成黑臭水體；對重點排污企業雖安裝水質自動監測設備仍不能有效的杜絕偷排、漏排未經處理的污水，而一般排污單位僅靠手工采樣也不能實時反應排水水質。

因此，為確保《城市污水排入城鎮污水管網管理辦法》的有效實施，杜絕偷排、漏排等現象以確保排水管網和污水處理設施的高效運行，建設一套實時高效、低成本、易部署的城市管網在線監測系統輔助現有的監測手段就顯得尤為重要。

  天健創新的城鎮污水管網解決方案基于物聯網+大數據，以數字化分析儀表為核心，由水質傳感器、井下數據終端和數據平臺組成的一套微型排水管網水質自動監測系統，重點解決管網關鍵水質指標的連續監測和預警，采用傳感器和鋰電池技術有效降低了系統的建設成本和維護成本，同時監測數據與市生態環境局聯網，以便相關部門更加及時、準確的采樣、取證，有效杜絕企業偷排、漏排提升管網運行質量。

1.1監測參數

排水管網收集來自城市各個功能區的污水、雨水。污水按功能區可分為生活污水和工業廢水。工業廢水造成的污染主要有：有機需氧物質污染，化學毒物污染，無機固體懸浮物污染，重金屬污染，酸污染，堿污染，植物營養物質污染，熱污染，病原體污染等。其中對管網和污水處理設施影響較大的污染物關鍵是有機物、懸浮物和酸堿度，因此，本方案監測參數為COD、氨氮、PH和濁度。

1.2 監測儀表

（1）COD即化學需氧量，反映水中受還原性物質污染的程度，可反映水中無機物的含量。目前常用測量方法為重鉻酸鉀法和紫外吸收法。

（2）氨氮是水體中的營養素，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧污染物，常用測量方法為納氏試劑法和電極法。

（3）PH常用電化學法，成熟可靠且成本低。

（4）濁度常用90°光散射法，成熟可靠且成本低。

綜上所述，本方案選用UVCOD、電極法氨氮、PH和濁度傳感器，即可實時、快速、準確的監測管網水質，又可控制系統的建設成本和后期維護成本。

1.3 布點方案

（1）重點排污單位

污水排口下游50～100m的管網監測井內安裝微型監測站。

排污單位雨水排口前的監測井內安裝微型監測站 

（2）一般排污單位

排污單位污水排口前的監測井內安裝微型監測站。

1.4 方案架構

排水管網在線監測系統是通過設置在排水管網的各個監測點的實時在線監測設備，進行自動化監測，記錄管網的水質、水量的變化趨勢，并對其變化進行預報警，控制功能區的偷排漏排現象，評估管網輸送能力，為污染物在管網內的遷移規律研究提供依據。

系統采用三層架構設計，由微型監測站（水質傳感器+井下數據端）和物聯網監測平臺組成，系統拓撲見圖1。

 

 

感知層：由分布在各個監測點的微型監測站組成，實現對水質多參數的全過程連續測量，獲取基礎測量數據。

網絡層：微型監測站支持NB-IOT/GPRS/CDMA等多種通信方式，采用物聯網通信協議，由監測站將傳感器測量數據上傳至物聯網監測平臺，進行數據存儲和管理。

應用層：物聯網監測平臺實現現場監測數據的集中展示和分析，實現實時監測、數據分析，綜合評價、預警報警污染情況。具有設備管理、數據查詢、參數設置、統計分析、報警及預警等功能。

1.5 系統功能

（1）實時監測：連續、及時、準確的監測排水管網的水質獲取基礎測量數據。監測參數包含pH、懸浮物、COD、氨氮等；

（2）數據積累：通過大量的監測數據，建立的監測數據庫，為研究污染擴散和規律，預報管網綜合能力提供依據；

（3）數據處理：支持測量數據的存儲、數據清洗、統計分析，數據備份，提供有效且有用且永不丟失的監測數據；

（4）數據展示：支持測量參數、運行狀態及報表曲線的現場和遠程展示，確保現場設備的正常運行與維護。

（5）報警/預警：數據異常平臺自動報警功能，第一時間獲取異常事件的通知，及時應對，追查溯源；

（5）物聯網通信：支持NB-IOT等物聯網通信接口，數據可自動傳輸至系統平臺，同時支持網絡異常補報機制，為監測數據的安全性、可靠性提供保障；

（6）設備管理：具備自動運行、故障自診斷功能，大大減輕人力的投入與參與。

 

1.6系統特點

（1）先進、準確的數字化傳感器，監測數據穩定可靠，無化學試劑、無二次污染、運行費用低；

（2）采用微型化設計，集監測、傳輸、供電于一體，集成度高、體積小便于井下安裝；

（3）水質超標或異常分鐘級別智能預警，響應速度快；

（4）自帶大容量鋰電池，無需外接電源，15分鐘采集一次可連續工作1年以上；

（5）采用NB-IOT、GPRS等通訊技術，標準的物聯網通信協議通過鑒權認證傳輸，具備海量數據并發處理能力，確保數據傳輸的連續性和安全性。

（6）數據平臺具有二次開發接口，支持第三方平臺的無縫對接，實現多系統聯動，以快速應突發性污染事件。

 

1.7產品推薦

微型管網監測站由數字化傳感器、井下數據端和藍牙APP組成，具有水質參數的測量、數據存儲、物聯網通信、參數設置、傳感器校準及設備狀態監控等功能。

 

1.8智慧水質APP

微型管網監測站配套智慧水質APP，用于現場監測水質、水文數據和傳感器狀態，同時具有傳感器標定和參數設置等功能，見圖2、圖3。

 

1.9 物聯網監測平臺

 

物聯網監測平臺采用物聯網、云計算、大數據等信息化技術，基于GIS平臺實時、連續監測多種水質、水文參數，具有“一張圖”監管、數據統計分析、視頻監控、報警/預警、設備反控、權限管理及移動監測等功能，實現對水環境質量的全面監測和污染源排放的預警、溯源，登錄界面見圖4。