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NAS 农村水质监测系统

基于新型物联网技术的通用网络感知系统

农村水质监测系统主要功能

农村水质监测系统简称NAS（Network Awareness System），是普惠海洋推出的一款针对农村水质监测的全新产品。该产品采用新兴的物联网、云计算、大数据分析等信息技术，把传感设备应用到各种环境监控对象中，实现对环境质量、污染源、生态等环境因素的更透彻的感知，更智能的分析以及更科学的管理决策，为建设生态宜居的乡村环境提供坚实的支撑。

1) 地下水检测
地下水是水资源的重要组成部分，地下水水量稳定,水质也好。地下水水质检测主要针对农田灌溉用水、工矿及城市用水。

2) 地表水检测
地表水由经年累月自然的降水和下雪累积而成，它是人类生活用水的重要来源之一，也是水资源的主要组成部分。

3) 生活污水检测
生活污水主要是农村生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，除无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。

4) 水源地检测
河流、湖泊是农村生活和生产活动中重要的水源地，其质量关乎居民的身体健康，也关乎着生态圈的和谐稳定。

5) 农田灌溉水检测
河流、湖泊是农村生活和生产活动中重要的水源地，其质量关乎居民的身体健康，也关乎着生态圈的和谐稳定。

6) 自来水检测
自来水主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水，经过沉淀、消毒、过滤等工艺流程的处理，最后通过配水泵站输送到各个用户。

农村水质监测指标

农村水质检测项目主要指标如下：

1) 物理指标
色度、浑浊度、pH值、电导率、总硬度、溶解性总固体、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂等。

2) 无机非金属指标
硫酸盐、氯化物、氟化物、氰化物、硝酸盐氮、硫化物、磷酸盐、硼、氨氮、亚硝酸盐氮、碘化物等。

3) 金属指标
铅Pb、汞Hg、铜Cu、铬Cr、镉Cd、砷As、钾K、钙Ca、钠Na、镁Mg、铁Fe、铝Al、硒Se、银Ag等。

4) 有机物指标
四氯化碳、1，2-二氯乙烷、氯乙烯、苯胺、二硫化碳、水合肼、松节油、吡啶、苦味酸、六氯丁二烯等。

5) 农药指标
滴滴涕、六六六、敌敌畏、呋喃丹、毒死蜱、莠去津、草甘膦、七氯、六氯苯、五氯酚等。

6) 微生物指标
菌落总数、总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌、贾第鞭毛虫等。

NAS农村水质监测系统背景介绍

农村生活用水现状

随着农村工业化和城市化的发展，农村饮水安全面临着环境污染的冲击，未经过处理的工业废水、生活污水和农药化肥、家禽养殖废水等无序排放，使饮水水质面临巨大考验：

1) 水源污染比较严重
农村水源易受禽畜圈舍、化肥农药、生活垃圾与污水等污染。

2) 水质监测难度较大
农村水源地规模小，分布分散，水质水量不稳定，监测工作难度较大。

3) 饮水管理不够完善
农村供水设施，缺乏专业维护人员，一旦损坏维修困难。

4) 资金投入力度不足
县乡财力有限，无力进行自主改造，甚至连改水配套资金都难以到位。

5) 安全饮水意识淡薄
部分群众安全饮水意识淡薄，缺乏环保理念，对供水安全改造缺乏积极性。

农村供水工程的水质状况直接关系到农村居民的饮水安全和身体健康，做好农村供水水质监测与监管工作是保障农村居民饮水水质安全的前提，是评价农村供水工程供水质量的重要依据，也是保障农村供水工程长效运行的重要措施。因此，提高农村供水工程的水质监测和相关主管部门的水质监管能力，是目前亟需解决的关键问题。

NAS农村水质监测系统设计思路

NAS农村水质监测系统总体架构

1）应用层
通过监控平台及移动APP，实现水质监测站点状态监控与管理、数据统计与分析、水质监测任务分配等功能。

2）数据层
水质监测系统数据云平台将各种水质信息、视频监控信息、设备状态等信息进行实时汇聚，完成数据的集中存储、统计与分析。

3）传输层
根据水质监测站点分布广阔的特点，因地制宜灵活选择不同的通信方式。

4）网络采集终端
支持多种硬件接口可以适应丰富的传感器类型和控制设备联接；与视频监控联动完成农村水体环境监测。

5）传感层
通过适配各种类型传感器，完成水质参数、有机物、农药、重金属等数据采集。

NAS农村水质监测系统组件介绍：

1、网络采集终端

1）接口融合
通过可配置、可编程的硬件接口设计实现AI、DI、IIC、SPI、RS232 、RS485接口.

2）数据与协议融合
通过将南向接入传感设备数据统一语义与描述，优化处理后向北向开放与呈现。

3）智能化远程运维
实现自组网、远程网络运维、本地蓝牙无线运维、OTA功能。

4）可编程
支持容器化部署第三方应用，利用配套专业可视化编程工具实现使用场景与业务应用的无限扩展。

5) 计算与存储
双MCU设计，实现传感接口协议与D/A数据预处理，实时数据存储、分析运算与输出的联动逻辑，北向协议转换与远程运维响应。

6) 实战化部署能力
IP65防护；
抗UV防护；
防爆等级II；
4kV防浪涌；
5年硬件免维护；

2、浮标监测点
水质常规参数监测系统主要由浮标标体及集成设备、水质监测传感器、实时数据采集和传输系统等组成，并可通过数据采集终端或无线通讯网络或将数据传送至系统数据平台。本系统可用于农村水源地（包括河流、湖泊、地下水等）水质监测。

1）灵活的通信方式
GPRS/CDMA/3G 移动通讯，WiFi无线网络，卫星通讯，适合装于河流、水库、河川及海洋

2）丰富的接口
RS485口，可连接1组600WA多参数水质分析仪或8组SFM数位传感器及2组Modbus仪器

3）运维便捷
重量轻、体积小，可于数分内快速安装，全密闭IP68等级防水强固外壳，可连续沉水5米深

4）合理的外形设计
主体为圆弧形设计，外形设计和本体表面光洁度都考虑最大程度降低水流阻力和风阻

主要技术参数：

内容	规格描述
标准配置	五参数（ PH，温度，浊度，电导度，溶解氧），可扩展叶绿素和蓝绿藻
测量方式	在线式（电极法、光学法）
测量间隔	(0.5~4)小时
工作湿度	0-100%RH
防护等级	IP 68
电源	太阳能供电
能耗	小于1W
安全性能	符合HJ/T 417-2007
外部接口	RS 485
类比精度	0.025%FS

3、管网多参数分析仪
管网多参数分析仪用于供水管网水质在线监测，可连续自动监测被测水体的水质变化情况，掌握供水管网水质余氯、浊度、pH值、电导率、温度等信息，及时发现水质异常变化，防治水污染事故，为饮用水安全管理提供有效的监测利器。

1) 连续采集：可以获得24小时连续的在线监测水质数据；
2) 自动处理：能对收集到的数据进行处理和存储；
3) 自动报警：当监控数据发生较大的变化时自动报警，报警可以在监控计算机上显示，也可以通过发送到用户设定的手机号码。

管网多参数分析仪的主要技术参数

内容	浊度	余氯	pH	电导率
测量原理	90°光散射法	克拉克电极法	玻璃电极	四电极式电极法
量程	0.000~10.000NTU	0.01~2.00ppm 0.01~5.00ppm	0.0~14.0pH	0~100.00mS/cm
分辨率	0.001NTU	0.01ppm	0.01pH，0.1℃	1μS/cm
精确度	读数的±5%或±0.015NTU	±2%或±0.02mg/L	±0.1pH	±1%
输出	MODBUSRS232/RS485
环境指标	水样温度 5~40℃，水样压力 0.15~4bar

4、其他监测传感器
水质监测系统通过部署盐度检测仪、氨氮检测仪、高精度浊度计等传感设备，可采集湖泊、河流和管网等水质信息，并可灵活扩展支持更多传感器类型，具备丰富、海量和准确的感知能力。

1）水质盐度监测仪
采用电导率电极测量法，检测循环水体中的钙离子根浓度，仪表通过测量钙硬度和温度值，并可作为预警或现场报警。

内容	规格描述
测量范围	浓度：0.00～20.00% NaCl
分辨率	0.01% 、0.1℃
精度	±2.0%(常用点校准后误差可小于0.05%)，
外壳防护	IP65
工作条件	环境温度0～60℃ ，相对湿度≤90℅

2）氨氮监测仪
采用离子选择电极法，适用于钾离子变化程度不大的水体。

内容	规格描述
测量范围	浓度：0.00～20.00% NaCl
分辨率	0.01% 、0.1℃
精度	±2.0%(常用点校准后误差可小于0.05%)，
外壳防护	IP65
工作条件	环境温度0～60℃ ，相对湿度≤90℅

3）高精度浊度计
主要用于自来水厂滤前、滤后、沉淀和出厂口监测，以及管网水质监测。

内容	规格描述
量程	0~10NTU， 0~100NTU
精确度	0~10NTU时为读数的±5%或±0.015NTU
标定	出厂标定，可现场校准
模拟输出	0/4~20mA，最大负载750Ω
数字接口	MODBUS RS232/RS485
直流供电	24VDC±10%
安装方式	流通式安装

NAS农村水质监测系统特点：为用户带来全新的数据体验

1）灵活的数据呈现方式
NAS系统的数据呈现方式多元化，可进行GIS分布查看、GIS动态热力图查看和设备独立查看。

2）历史数据调看
系统存储所有终端及传感器历史数据、操作记录、事件日志。为用户的数据分析与挖掘提供数据库端口。

3）系统配置更加专业
NAS系统可完成接入终端网络配置、数据及端口类型、卫星传感器组网、数据限值及变化限值、终端工作模式等配置。

4）系统部署运维更加便捷
NAS系统可实现丰富灵活的网络配置与终端配置，同时可完成对系统内设备的远程OTA作业，部署与运维更加便捷。

系统先进性

1）丰富的网络通讯管道
系统支持2G/3G/LTE/LoRa/NB-IOT等通讯方式，系统搭建因地制宜，可充分考虑农村水质监测站点广覆盖情况，适应性强。

2）新型的物联网系统架构
从终端设计、到通讯库、再到服务器架构、安全性设计，NAS利用边缘计算物联网架构，实现了一套具备海量水质监测站点接入、数据优化、本地逻辑、数据安全的智能化通用网络感知系统。

3）强大的NAS通讯协议
NAS通讯协议具有数据传输、协议管理、网络配置、节点管理、网络扩展、传感器管理等一系列强大功能，能充分适应农村水质监测系统的各个环节要求。

4）可靠的网络采集终端
通用网络采集终端NAT实现了协议、接口、数据融合能力，具备IP65防护、UV防护、防爆、4kV防浪涌、电池内置、3年硬件免维护特点，具备很强的跨区域村庄环境适应性；并且支持远程管理配置、远程OTA功能，保障了全系统的稳定可靠运行。

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