项目概况
由于截污管网建设不完善、工业偷排直排等原因，污水处理厂偶发存在因进水超标问题，导致污水厂的日处理水量剧减，无法处理的污水直排河涌，将对国控、省控断面造成较大影响，是水质达标的重大风险点。
通常来说，超标废水来自于工厂偷排、散乱污小作坊，但是由于其偷排具有隐蔽性，间断性，夜间排放等现象，监管执法难度大，执法人员数量是极其有限的，长期的猫抓老鼠游戏效率非常低下，甚至对于在管网内的偷排，只有CCTV或者QV等手段下，人工溯源基本不可能。
因此，考虑通过布设智慧物联网微站，进行流域、管网网格化监测及溯源，由面到点建立智慧物联网格化执法支撑系统，形成流域、管网污染浓度分布图，从多个层次多个维度掌握流域水环境质量情况，实现从监管企业排放达标到监管水环境质量达标的转变，用数据分析来指导并实现环监部门的高效执法、环境精准治理。
二、布点原则
1、流域监测
监测断面应选择在河流的主要居民区、工业区的上下游、支流与干流汇合处、入海河流河口及受潮汐影响的河段，尽量避免死水区、回水区、排污口处，尽量选择河床稳定、水流平稳、水面宽阔、无浅滩的顺直河段，另外监测断面应尽量可能与水文监测断面一致，以便利用其水文资料。
2、管网监测
水质监测点位主要设置在各个工业集中区的次支管网汇入主干管网检查井节点，通过对现行各个污水厂的截污管网节点布设微型站进行水质监测，实现污水厂的来水异常报警，结合系统分析进行污染溯源，解决污水厂进水水质异常问题，震慑偷排超排行为，在短时间内恢复污水厂的产能。
三、设备选型
项目选取广东慧航物联科技有限公司的“潜锋”水质微型监测站作为监测设备，该设备具备微型化、模块化的设计，将低功耗主控板、电池集成到IP68级防水装置中，截面仅有A4纸张大小，并通过导管将高精密水质传感器进行连接，通过NB-IoT、2/3/4G等无线通讯方式将各参数数据上传至大数据平台，实现物联网+云计算的智能监测方式。
“潜锋”水质微型监测站无需市电供应，完全通过自身电量续航，通过针对水质微型监测站的工控板的低功耗设计结合自主电源管理技术，在保证数据精度、密度的前提下，实现续航的最大化，续航时间达3个月以上，大大降低了维护成本。
“潜锋”水质监测模块
管网现场部署图
河道现场部署图
潜锋水质微站主要优点如下：
无需供电和网络，直接安装在河道、管网节点，建设和运维成本低；
布点挪点速度快，十分钟即可部署一套设备，可动态根据污染来源调整位置；
设备稳定可靠，自带边缘计算调参，数据稳定，可适应排污口、污水管井等恶劣环境；
数据24小时上传至平台，时空连续，掌握管网污染物变化规律；
可监测因子和数据参数如下：
技术参数
量程
精度
分辨率
响应时间
COD
1-350mg/L
±5%
≤1mg/L
≤5分钟
氨氮
0-100mg/L
±5%
≤0.1mg/L
≤5分钟
溶解氧
0-20mg/L
±0.5mg/L
≤0.01mg/L
≤1分钟
浊度
0-1000 NTU
±5%
≤1NTU
≤1分钟
电导率
1µS/cm-200mS/cm
±1% FS
≤1µS/cm
≤1分钟
叶绿素a
0~400µg/L
±5%
≤0.5 µg/L
≤1分钟
pH值
0-14pH
±0.1pH
≤0.01
≤1分钟
四、软件平台
“潜锋”水质微型监测设备已配备ECOMONITOR水污染监控平台，该平台功能：
（1）所有监控点可视化实时监测
在软件平台首页上就可以可视化地看到所有监控点位的地图及分布，可实时查看每个点位的水质及水位数据。
（2）监控点水质异常及设备异常告警
EcoMonitor可根据用户当地水质质量本底值和污染特征设定，或者自定义进行设定污染报警规则，利用事件捕获技术分析每个点位的报警事件，同时向客户实时推送报警信息。
设备异常会在设备警告模块进行展示，包括掉线、位置偏移等；污染告警有单独的模块，为防止突发性气流引起的误报，在连续3次出现污染告警超标后再予以报警提醒。
（3）监测点水质情况排名
（4）监测数据统计分析及数据对比
通过监控平台，各项监测因子浓度的实时与历史分钟值、小时值，方便用户查看时间段内各项监测因子变化趋势，同时可以进行监测点位之间的各项参数的对比分析
（5）移动APP管理功能
EcoMonitor支持移动APP执行任务，包括GIS地图、实时污染因子查看，告警查询等功能，实现高效监控。
五、成果案例
案例一：
2020年3月中旬某地污水厂受到了6次高浓度总磷总镍酸水冲击，导致严重减产。
慧航科技利用潜锋微站沿线管网内部署20余台监测设备，于26号锁定酸水来源于距离污水厂15公里外的某五金厂，同时在数据分析后精准判断在3天后的凌晨将会有下一次排放情况，于29号在清晨6点通知执法大队，根据时间和空间线索现场监测到某园区C栋厂房废水超标数百倍，达到刑事标准，已由主要领导牵头成立专案小组立案调查。
布点和异常点位图
pH数据变化和溯源路径
案例二：
某地市在6月15号到619号持续监测到高浓度酸水，从各站点的pH变化趋势可看出污水厂pH波动与XX陂03污水井、X新路、XX城污水井pH波动一致，说明污水厂水质主要受XX陂03方向水质影响。根据线索执法人员立即组织出动对XX陂03和XX陂02之间企业排查，行动中查处了两家表面处理企业，在利用微型站打击了的两家金属处理企业后，污水厂进水从Ph=4.3,回复到正常水平Ph=6.8，恢复了正常生产。
布点和异常点位图
六、项目总结
通过潜锋微站网格化在线监测实现流域精细化管理的优势
①日常化环境监测，与手工的采样检测相结合，可深入了解各河段实时的水质变化规律趋势，进行各河段水质排名，对河长制各河长治水成效进行量化考核评估；
②对环境质量异常事件进行及时预警响应，每月统计各河段水环境异常事件频率，对污染异常高频高发区域进行排名显示，明确重点整治督查区域河段，抓住环境治理重点。
③通过密集网格化的微站进行污染溯源，结合污染排放时空特征，通过移动微站到可疑片区，迅速缩小溯源网格，定位污染偷排超排嫌疑犯，实现环监高效执法、精准执法。
④通过网格化实时监测的数据，来优化指导环境执法，环境治理。通过各河段水质监测数据评估考核，调动各级河长治水积极性，全力治水；破解现阶段执法人员技术手段不足、人员配置不足的问题；以监测数据为导向，有针对性地优先整治部分违法频率高程度严重片区，关停整改部分重污染工业片区，抓住主要矛盾，集中力量攻坚破解水质达标困境，争取短期内实现考核断面水质达标的突破。
广东慧航物联科技有限公司
总经理 李琪
总工程师 潘钦悦
2020年7月28日
