4.11. Аппаратное и программное обеспечение систем мониторинга воды

§1. Аппаратное обеспечение системы отбора и подготовки пробы

Основные функции:

кондиционирование пробы

очистка пробы

поддержание определенной температуры пробы

установка определенного значения рН

задание определенной величины расхода пробы

предварительное разбавление или концентрирование пробы

Оборудование и аппаратура:

1. Дозаторы пробы

- перестатические насосы

- поршневые насосы

Для измерения расхода пробы используются сужающие устройства (диафрагмы), ротаметры или специальные щелевые расходометры.

1 – диск

2 – ролики

3 – гибкий шланг

4 – электрический привод

5 – устройство управления

Сужающее устройство

1 – труба

2 – диск с отверстием (диафрагма)

ДМ – диф. Монометр

При изменении скорости меняется р

2. Датчики

- проточные

- погружные

В зависимости от типа организуют систему мониторинга.

а) 1 – магистральный трубопровод

2 – датчик качества

3 – клапан

4 – клапаны (вентили) для демонтажа датчика

б ) Используется, когда в анализируемую среду добавляют какие-либо реактивы в соответствии с методом измерения (автоматическое титрование, фотоколорометрия)

1 – расходомер

2 – холодильник

3 – сосуд, в котором производится измерение

4 – датчик

в) 1 – кронштейн для крепления датчика

2 – соединительная коробка (для коммутации датчика)

3 – штанга

4 – чувствительные элементы датчика

3. Анализаторы

4. Средства метрологического обеспечения

Образцовые среды (рабочие эталоны), которые необходимы для периодической поверки средств измерения.

5. Вычислительная техника

6. Различного рода штуцера, клапана, арматура и т.д.

7. Дополнительное оборудование для автономных и автомобильных станций

- система электроснабжения

- система кондиционирования

- система аккумуляторного питания

- аппаратура приема и передачи данных

§2. Программное обеспечение

1) ОС (Windows NT)

2) Пакеты прикладных программ для статистической обработки данных

3) Специфические программы для установки связи с конкретными измерительными приборами

4) Программы для идентификации загрязняющего компонента, его привязки ко времени и производству

5) Пакеты прикладных программ для создания баз данных, архивирования и организации доступа по запросу

6) Система обеспечения защиты

4.12. Примеры систем мониторинга воды

§1. Неклассические системы

: небольшой объём, высокая скорость анализа за счет транспортного запаздывания.

1 – кондуктометрический концентратомер

2 – рН-метр с датчиком

3 – емкости для реагента

4 – фотоколориметр

5 – фотоприемники

6 – лампы (источники излучения)

L₁, L₂ – длины кюветы 1 и 2

7 – микропроцессор

8 – устройство отображения информации

9 – кран-переключатель

10 – регулирующий клапан

Предназначены для: определения электропроводности воды, рН, Сl^-, NO₃^- и фенола (2 последних фотоколориметрическим методом).

Это циклическая система. Порядок циклов задается программно оператором.

§2. Классические системы

В этих типах систем используют 2 способа получения информации о загрязнении воды:

1) организация сети датчиков по поверхности водоема

2) использование трубопроводных коммуникаций для доставки проб воды из требуемых точек к датчику

Блок-схема системы

Функционально система состоит:

1 – многоканальный анализатор, который позволяет определить до 17 параметров воды

2 – УСО – устройство сопряжения с объектом, включает микропроцессор, блок аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП, ЦАП), память большого объема, средства передачи/приема данных.

I – блок общего назначения, в котором собраны датчики: t, pH, , D (дозатор пробы)

II – ионно-метрический блок

III – фотометрический блок, в котором есть датчики определения коэффициента поглощения в УФ части спектра (К_уф) и мутности.

ПНЧ – преобразователи «напряжениечастота»

Режимы работы системы:

1. штатный: режим измерений

2. штормовой: режим сигнализации о превышении концентрации вредных веществ

3. режим калибровки датчика

Станция может работать автономно в течение 20 дней.

В систему мониторинга больших водоемов входит до 20 станций.