Hướng dẫn lựa chọn và phân tích kỹ thuật cho nhóm mua sắm
MỘT Trạm quan trắc chất lượng nước dạng phao là thiết bị giám sát trực tuyến, không người lái, nổi trên mặt nước, mang theo cảm biến chất lượng nước đa thông số và truyền dữ liệu từ xa. Nó nâng cấp mô hình truyền thống, lạc hậu về lấy mẫu thuyền thủ công và phân tích trong phòng thí nghiệm thành chế độ giám sát trực tuyến liên tục 24/7 theo thời gian thực với báo cáo dữ liệu ở cấp độ phút.
Đối với các nhóm mua sắm, giá trị cốt lõi của nó có ba điểm:
Mật độ dữ liệu cao hơn 10–100× — các chuyến tham quan về chất lượng nước không còn bị bỏ lỡ nữa.
Đo đa thông số được đồng bộ hóa - một phao bao gồm các chỉ số vật lý, hóa học và sinh thái thông thường cùng một lúc.
Hoạt động không cần giám sát — một lần triển khai duy nhất có thể kéo dài hơn 15 ngày ngay cả khi thời tiết mưa liên tục.
1. Tổng quan về hệ thống: Sáu mô-đun lõi (có thông số phần cứng)
Lấy phao vật lý đại diện làm ví dụ, dưới đây là sáu mô-đun cốt lõi và thông số kỹ thuật thực tế của chúng cần xem xét trong quá trình mua sắm: Chức
| mô -đun |
năng lõi |
Thông số phần cứng |
| Thân & kết cấu phao |
Đế mặt nước; bố trí ngăn bên trong |
LLDPE polyetylen; đường kính 560 × 700 mm; neo bằng dây neo |
| Bộ cảm biến |
Nhận thức dưới nước về các thông số chất lượng nước |
Đo pH, độ dẫn điện, oxy hòa tan, độ đục, chất rắn lơ lửng, COD, nitơ amoniac, ORP, florua, clorua, nitrat, độ trong suốt, diệp lục, vi khuẩn lam (tảo xanh lam), nồng độ bùn, dầu trong nước - tổng cộng 16 thông số |
| Đơn vị mua lại RTU |
Chuyển đổi tín hiệu, hiệu chuẩn, bộ nhớ đệm cục bộ |
Giao thức chủ-nô chuẩn Modbus-RTU; hỗ trợ HJ212-2017; lưu trữ cục bộ có thể xem và xuất được |
| Đơn vị truyền thông và truyền tải |
Trả về dữ liệu |
Truyền DTU + định vị GPS; khoảng thời gian tải lên mặc định là 30 phút, có thể định cấu hình 5–1440 phút |
| Hệ thống điện |
Tự cung cấp năng lượng |
Bộ pin lithium 40 Ah @ 12 VDC + tấm pin mặt trời 20 W × 2 (tổng cộng 40 W) |
| Nền tảng đám mây thông minh |
Bảng điều khiển, cảnh báo, tích hợp |
Giám sát pin (phần mềm đọc điện áp pin để đánh giá O&M), giám sát trạng thái cảm biến, hỗ trợ tích hợp giao thức tùy chỉnh |
Lưu ý: Phao này sử dụng thiết kế mô-đun độc lập - mô-đun năng lượng mặt trời, pin, điều khiển và truyền dữ liệu riêng biệt, do đó, mô-đun bị lỗi có thể được thay thế riêng lẻ trong quá trình bảo trì mà không cần tháo dỡ toàn bộ thiết bị.
2. Quy trình làm việc cốt lõi: Hành trình đầy đủ của một điểm dữ liệu
Phần này sẽ trả lời trực tiếp 'cách thức hoạt động'. Sau bốn bước này, bạn sẽ hiểu đầy đủ cách một lần đọc chất lượng nước diễn ra từ đầu dò dưới nước đến bảng điều khiển nền tảng đám mây.
Bước 1: Cảm biến cảm biến
Giá đỡ đầu dò dưới nước của phao cố định 16 cảm biến ở độ sâu chỉ định bên dưới bề mặt — bao gồm điện cực thủy tinh pH, đầu dò độ dẫn điện, oxy hòa tan huỳnh quang, độ đục quang học, đầu dò quang phổ COD, đầu dò điện hóa amoniac-nitơ, ORP (thế oxi hóa khử), điện cực chọn lọc ion florua/clorua/nitơ, đầu dò huỳnh quang diệp lục/vi khuẩn lam, đầu dò trong suốt, đầu dò quang tập trung bùn và đầu dò UV dầu trong nước. Khoảng thời gian đo mặc định là 30 phút (có thể định cấu hình 5–1440 phút); trước mỗi phép đo, thiết bị tự làm sạch sẽ tự động loại bỏ cặn sinh học khỏi bề mặt đầu dò.
Bước 2: Thu thập và xử lý RTU
Mô-đun điều khiển (RTU) bên trong ngăn này lần lượt đánh thức từng cảm biến theo chu kỳ đã đặt, đọc dữ liệu thô qua giao thức Modbus-RTU và — sau khi lấy mẫu AD, bù nhiệt độ và hiệu chỉnh độ lệch bằng 0 — gắn thẻ dữ liệu bằng dấu thời gian, tọa độ GPS, ID thiết bị, điện áp pin và trạng thái cảm biến, sau đó lưu trữ dữ liệu đó vào bộ nhớ đệm Flash cục bộ.
Bước 3: Truyền thông và truyền tải
Mô-đun truyền DTU và mô-đun định vị GPS phối hợp với nhau để gửi khung dữ liệu được đóng gói lên đám mây qua liên kết không dây. DTU (Bộ truyền dữ liệu) là bộ truyền dẫn không dây đa năng chấp nhận 4G / 5G / NB-IoT / LoRaWAN IoT; Thẻ SIM các nhóm mua sắm có thể linh hoạt lựa chọn chế độ liên lạc dựa trên phạm vi phủ sóng tín hiệu tại địa điểm triển khai. Giao thức truyền thông tương thích với giao thức chủ-nô Modbus-RTU và tiêu chuẩn môi trường HJ212-2017 và có thể được tùy chỉnh.
Bước 4: Hiển thị nền tảng đám mây
Khi đến đám mây, một quy trình tự động xử lý dữ liệu: cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian lưu trữ theo ID thiết bị + dấu thời gian và lọc các ngoại lệ; bảng điều khiển thời gian thực hiển thị sơ đồ trang web, đường cong tham số, điện áp pin và trạng thái cảm biến; thông báo đẩy ngưỡng (ví dụ: oxy hòa tan giảm xuống dưới 4 mg/L hoặc chất diệp lục vượt quá 20 µg/L gây ra cảnh báo vi khuẩn lam); API mở hỗ trợ tích hợp với nền tảng IoT hiện có của khách hàng. Nhân viên O&M cũng có thể đọc điện áp pin từ xa để dự đoán độ bền còn lại.
3. Ba biện pháp bảo vệ để hoạt động liên tục
3.1 Nguồn điện: Hơn 15 ngày chờ dù trời mưa liên tục
Phao này sử dụng bộ pin lithium 40 Ah @ 12 VDC + tấm pin mặt trời 20 W × 2 (tổng cộng 40 W). Ở khoảng thời gian đo mặc định là 30 phút, nó sẽ chạy được hơn 15 ngày trong điều kiện thời tiết mưa liên tục. Chiến lược năng lượng quan trọng: các cảm biến được tắt nguồn bên ngoài cửa sổ đo trong khi mô-đun điều khiển vẫn ở chế độ chờ nguồn điện cực nhỏ; khoảng thời gian tải lên có thể được kéo dài theo yêu cầu (ví dụ: đến 60 phút hoặc thậm chí 1440 phút khi chất lượng nước ổn định), tiết kiệm năng lượng hơn nữa và giảm chi phí dữ liệu truyền thông.
3.2 Triển khai & Cố định: Neo dây neo
Phao này sử dụng neo bằng dây neo: khi triển khai, neo chìm xuống đáy và phao được neo vào vị trí định sẵn thông qua dây. So với cách neo đa điểm phức tạp, việc neo dây neo được lắp đặt nhanh hơn và chi phí thấp hơn, khiến nó phù hợp với các hồ, hồ chứa và ao nuôi trồng thủy sản gần bờ.
3.3 thiết kế mô-đun và bảo trì chống bám bẩn
| Phương pháp |
Đầu dò áp dụng |
Ghi chú |
| Cần gạt nước cơ khí |
Quang học (độ đục, diệp lục, vi khuẩn lam, nồng độ bùn) |
Tự động làm sạch cặn bề mặt trước mỗi lần đo |
| Làm sạch bằng siêu âm |
Điện hóa (pH, DO, ORP) |
Rung tần số cao đánh bật cặn bẩn, không cần vật tư tiêu hao |
| Kiểm tra hiện trường định kỳ |
Tất cả các cảm biến |
Cứ sau 3–6 tháng; hiệu chuẩn tại chỗ và thay thế tiêu hao |
Thiết kế độc lập theo mô-đun là ưu điểm O&M chính của thiết bị này: bốn mô-đun — năng lượng mặt trời, pin, điều khiển và truyền dữ liệu — độc lập, mỗi mô-đun có cửa ngăn và đầu nối riêng. Khi một mô-đun bị hỏng, trung bình nó có thể được thay thế trong vòng chưa đầy 15 phút mà không cần phải tháo dỡ thân phao và không ảnh hưởng đến các mô-đun khác.
4. Hướng dẫn lựa chọn: Phao so với tiêu
| chí |
phao |
gắn trên cột |
| Khả năng thích ứng với độ sâu của nước |
Không giới hạn |
Thông thường dưới 5 m |
| Đặc tính dữ liệu |
Đo lớp bề mặt (0,5–1,5 m) |
Đo nhiều lớp |
| Khó bảo trì |
Cần có thuyền vào địa điểm |
Duy trì từ bờ |
| Khó phê duyệt |
Nộp hồ sơ về nước, 1–2 tuần |
Giấy phép công trình nước, 1–2 tháng |
| Kịch bản phù hợp |
Hồ, ven bờ, hồ chứa, ao nuôi trồng thủy sản |
Cửa xả bờ, cửa hút nước của nhà máy |
Lời khuyên về kịch bản: Đối với vùng nước mở, hãy ưu tiên trạm dạng phao (chi phí móng cọc tăng mạnh theo độ sâu nên phao là tiết kiệm chi phí nhất); đối với mặt cắt bờ cố định, thích trạm gắn trên cột (nguồn điện + bảo dưỡng bờ thuận tiện); đối với ao nuôi trồng thủy sản hoặc ao nhỏ chọn phao (không xây dựng, triển khai và sử dụng); đối với nhu cầu dữ liệu nhiều lớp, hãy sử dụng giải pháp kết hợp gắn trên cột + phao. Để có kế hoạch triển khai đầy đủ, hãy xem Giải pháp giám sát chất lượng nước.
5. Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Chiếc phao này có thể đo được những thông số nào?
16 thông số theo thông số phần cứng: pH, độ dẫn điện, oxy hòa tan, độ đục, chất rắn lơ lửng, COD, nitơ amoniac, ORP, florua, clorua, nitrat, độ trong suốt, diệp lục, vi khuẩn lam (tảo xanh lam), nồng độ bùn, dầu trong nước — được cấu hình linh hoạt theo nhu cầu của dự án.
Câu hỏi 2: Tại sao khoảng thời gian tải lên phải được cấu hình?
Mặc định 30 phút, có thể điều chỉnh 5–1440 phút. Thời gian ngắn hơn (ví dụ: 5 phút) phù hợp với các kịch bản có mật độ cao như thời kỳ tảo nở hoa hoặc giám sát cửa xả; lâu hơn (1440 phút = một lần mỗi ngày) phù hợp với việc theo dõi xu hướng dài hạn, tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng và dữ liệu truyền thông.
Câu hỏi 3: Giao thức HJ212-2017 là gì và tại sao lại hỗ trợ nó?
HJ212-2017 là Tiêu chuẩn truyền dữ liệu cho Hệ thống giám sát (giám sát) trực tuyến nguồn ô nhiễm do Bộ Sinh thái và Môi trường ban hành — 'ngôn ngữ chung' của IoT môi trường của Trung Quốc. Nếu dữ liệu phải kết nối với mạng giám sát môi trường/sinh thái địa phương hoặc nền tảng quản lý thống nhất của tỉnh thì bắt buộc phải hỗ trợ HJ212. Đối với các dự án không liên quan đến tích hợp nền tảng môi trường, Modbus-RTU đáp ứng nhu cầu PLC/SCADA thông thường.
Câu 4: LLDPE có chống tia cực tím không?
LLDPE (Polyethylene mật độ thấp tuyến tính) mang lại độ bền xé tốt hơn và khả năng chống nứt do ứng suất môi trường tốt hơn so với HDPE tiêu chuẩn trong khi vẫn nhẹ. Phao LLDPE thường bổ sung thêm chất ổn định muội than hoặc tia cực tím, có thể tồn tại từ 8–10 năm ngoài trời dưới ánh nắng trực tiếp mà không bị giòn.
Câu 5: Thiết kế độc lập theo mô-đun giúp bảo trì như thế nào?
Bốn mô-đun độc lập, mỗi mô-đun có cửa ngăn và đầu nối riêng. Tại chỗ, hãy tháo gioăng chống nước của cửa tương ứng và rút đầu nối để chỉ thay thế mô-đun bị lỗi — trung bình dưới 15 phút, không cần tháo dỡ thân tàu, không ảnh hưởng đến các mô-đun khác.
Câu hỏi 6: Chi phí O&M hàng năm của một phao là bao nhiêu?
Phí liên lạc (NB-IoT hoặc 4G IoT SIM) khoảng ¥300–800 mỗi năm; O&M hàng năm (kiểm tra, hiệu chỉnh cảm biến, thay thế vật tư tiêu hao) khoảng 5–10% giá trị thiết bị.
Yêu cầu báo giá
Đánh giá trạm quan trắc chất lượng nước dạng phao cho dự án của bạn? Hãy liên hệ với nhóm của chúng tôi để biết thông số kỹ thuật, thời gian thực hiện và báo giá phù hợp.
