水质监测站房建设方案
概况
1．项目名称：
2．建设单位：
3．工程地点：
4．工程规模：
5．建筑物层数：
6．设计阶段：初步设计
组织站房建设设计人员进行现场考察，详细了解水站拟建地的地理资料、周围环境、基础设施、采水情况等最新资料，并进行细致勘察，结合当地的历史气象数据，优化现场工程实施设计方案和实施方案，形成如下具体实施技术方案。
拟定的总体实施方案，根据每一个站现场的地理位置、交通条件、供电、供水、通讯等具体条件逐一设计实施。
建设依据
1．招标方关于该项目的采购文件；
2．中华人民共和国国家有关标准、规定、规范；
3．项目建设地方性法规及文件；
设计特点
1. 因地制宜，与自然环境相融合。水质站房建设的地理位置优越、自然风光优美，岸边滩地错落，拥有“水岛相映、绿树成荫、芦苇丛生、自然优雅”的怡人湿地景观。站房设计充分考虑河流湿地地理环境，建筑风格和外部装修符合自然环境，与景区协调一致，采用移动别墅设计理念，使其具有轻型、可移动、工厂化生产、原生态、施工期短，四季皆可、环保节能、保温隔音的特点，并通过建筑物结构和高度差达到良好的建筑效果。
2. 统筹安排，满足使用功能要求。本着对社会、对采购单位负责的态度，在设计中贯彻执行国家的有关政策、法规，严格按照民用建筑的有关规范、规定进行设计，确保站房稳定性和耐久性，避免或减少地质灾害对建筑物的影响，最大程度的保证满足水质监测的使用功能的要求。
3. 科学合理，兼顾社会效益与经济效益。采用成熟可靠，便于施工的方案，整体施工进度协调同步，形成经济效益和社会效益，减少成本，保证工期。
站房建设位置与现场条件
根据现场勘查情况，并结合项目建设地的实际人文地理条件，站房位置确定原则如下：
- 监测断面选择具有代表性，能够全面反应被监测区域的水质状况。
- 取水口有稳定的水深和宽度，保证点位水质水位数据的长期连续，为连续监测提供可靠保证。
- 站房地址保持与道路畅通的合理距离，供电方便，交通便利，便于维护。
- 站房建设位置是否合理，关系水质在线监测站建设目标实现与连续稳定运行有着十分密切的关系。总结公司同类项目建设经验，针对水功能区建设项目，我们将综合考虑取水断面代表性、取水口水深及交通、供电、供水等多方面因素来确定站房位置。同时确定2个建设地址作为备选。
站房建设规模、项目组成
自动监测站按统一规格建设，站房建设一层，建筑耐火等级为二级，抗震设防烈度为六度。单个自动站规格为：4000mm*3000mm*2700，室内面积12m2、站房建在混凝土平台上，尺寸为5000mm*4000mm*15mm，用地面积20 m2，站房室内高度不小于2.7m，站房内由仪器区、消防区和实验区等组成。
站房的平面图见下图：
图5.1 站房平面布置图
水质自动监测站一层站房平面图见5.2所示：
图5.2 站房平面图
站房正视图、侧视图、后视图如下5.3、5.4、5.5所示：
图5.3站房正视图
图5.4站房侧视图
图5.5站房后视图
站房建设具体内容
站房基础工程建设
- 基础高度
站房基础标高，考虑五十年一遇的洪水水位，以原基础底面为参照，基础标高应高于洪水水位水位。
- 站房基础结构
基础结构采用混凝土+水泥铺设的方式。
站房主体工程、装修工程
固定式水质自动监测站站房主体、装修建设如下表5.1
表5.1固定式水质自动监测站站房土建及装饰
辅助系统
供电系统
水质自动监测站采用主备供电系统。
稳压电源需具备三相稳压，功率不小于9KVA。
主供电源为220VAC交流电，备用电源为在线式不间断电源（UPS），当交流电停电时，可以保证系统全套设备的供电正常运行。系统具备过电压、过电流告警断路保护和断电自动保护和恢复功能。
选用美国山特C6KRS型机架式UPS不间断电源，提供6KVA的供电容量。电池组采用20节沈阳松下的100AH蓄电池，与机架式UPS主机集成在标准机柜中，构成UPS电源单元，提供8～12小时后备供电能力。
UPS电源单元柜结构图
山特C6KRS采用双转换是有效解决所有电源问题的最佳架构设计。该架构能够有效阻隔异常电源对负载的冲击，同时还能保证输出电源的稳定、可靠，让负载安全的运行。采用数字化控制技术，实现并联扩容和并联冗余的功能，可提供电源规划的弹性和更安全的保障。
UPS技术指标及特点：
- 高可靠性的并联技术，规划电源更有弹性
- 小型化的设计，节省空间
- 直流启动功能，在没有市电供应的情况下，也能使用UPS
- 定时开关机功能，可远程控制功能，实现无人管理
- 强大的充电功能，智慧型的充电方式使电池寿命得以延长，节省开支
- UPS备用关机后可自动重启
- 可在线维修，将UPS转到维修模式，就可在持续供应负载电力的状况下进行在线维修
- 支持Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000/XP/Linus操作系统。适用于TCP/IP局域网，支持TCP/IP网络监控UPS；提供分层目录结构管理网络UPS；异常事件发生时可通过广播、电子邮件及手机短信通知用户；自动侦测UPS型号及通讯口
- 提供了RS-232、智能插槽Intelligent Slot等监控通讯接口，可实现集中监控及远程监控等功能。
- 功率：不小于5KVA
- 输入电压：220±25% 输出电压：220±1.5%
- 额定输出电压：220Vac
- 负载效应：输入在电压允许范围内，从空载到满载输出电压变化±2%
- 输出波形：正弦波形。
- 过载能力：输入电压为220V时，允许短时间工作于额定输出功率的150%
- 短路特性：当输入短路时，输入电流小于等于额定电流的1.5倍，当短路解除后，自动恢复正常输出。
- 绝缘等级：B级，极限工作温度为130℃
- 可靠性：MTBF≥3000小时
- 工作环境温度：0℃--40℃
- 工作环境湿度：（40-90）% RH
- 断电情况下可保持控制系统4小时供电
防雷系统
防雷系统技术特点
- 电力线雷电入侵防护：站房电源系统的防护重点是总配电系统，在电源入户处安装地线系统，接地电阻小于1Ω，同时安装防雷配电柜，采用雷击电源保护器，并设电源线屏蔽槽。
- 通信线路雷电入侵防护：电话线通讯系统采用电话线防雷保护器，并同时设电话线屏蔽槽。电源线和电话线屏蔽槽分设，并与汇流接地排连接。
- 站房避雷：采用避雷措施对站房进行保护，防止一切直击雷和感应雷。防雷装置的避雷针或避雷带、引下线及杆塔等金属材料，先经调直后安装的、引下线支持卡子的间距均匀，引下线转弯处弯曲半径不小于10D。避雷引下线与建筑物的其他金属部分不能满足S≥0.3R+0.1hx时，做好相互连接。避雷引下线在地面以上1.7米长的一段，用角钢或硬塑料管保护。采用2支及以上引下线时，在距地1.8米处做断接卡子，供测量接地电阻使用。接地电阻≤1欧姆。基础的四周均埋设在土壤中0.8米以下，并且基础内的钢筋具有贯通性连接（绑扎或焊接）同时自然形成闭合环路。
- 接地体的埋设深度在地面以下并大于0.8米；垂直接地体的长度不小于2.5米，间距约为5米。
- 接地系统：水质自动监测站依照电工规范中的要求制作“保护地线”，系统共设三种地线：电气接地、仪表接地、避雷网接地；各种接地在不共用、不连接时，其彼此之间的间距不小于20m，接地电阻不大于4Ω；各种接地共用同一接地装置时，该接地装置接地电阻不大于1Ω；在机房墙壁的下部使用30×3mm铜带安装接地汇流排，设备在最短距离内与接地汇流排实现均压等电位连接，独立避雷针接地电阻不大于10Ω。
- 防雷设备的正确选择和应用，将直接关系到整个系统防雷的质量。如果选择不当，不但难于起到防雷的作用，甚至还会对设备造成不必要的影响，因此，防雷设备的选型和应用将是至关重要。
- 考虑到电源负荷电流容量较大，为了安全起见及使用和维护方便，电源系统的多级防雷，原则上均选用并联型电源避雷器。
- 电源避雷器的保护模式有共模和差模两方式。共模保护指相线-地线（L-PE）、零线-地线（N-PE）间的保护；差模保护指相线-零线（L-N）、相线-相线（L-L）间的保护。对于低压侧各级保护，除选择共模的保护方式外，还应尽量选择包括差模在内的保护。
- 残压特性是电源避雷器的最重要特性，残压越低，保护效果就越好。但考虑到我国电网电压普遍不稳定、波动范围大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源避雷器的同时；还必须考虑避雷器有足够高的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则易造成避雷器自毁。
- 每一级的交流电源之间连接导线超过25m以上，做该级相应的保护。
- 电源低压侧保护用的电源避雷器，选择有失效警告指示，并能提供遥测端口功能的电源避雷器，以方便监控、管理和日后维护。
- 电源避雷器具有阻燃功能，在失效、或自毁时不能起火；具有失效分离装置，在失效时，能自动与电源系统断开，而不影响通信电源系统的正常供电。
- 电源避雷器的连接端子，能适应25mm2的导线连接。安装避避雷器时的引线应采用截面积不小于10mm2的多股铜导线，使用25mm2的多股铜导线，并尽可能短（引线长度不宜超过1.0m）。当引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积。引线应紧凑并排或绑扎布放。
- 电源避雷器的接地：接地线使用不小于10～35mm2的多股铜导线，并尽可能就近与交流保护地汇流排、或总汇流排、接地网直接可靠连接。
- 根据防雷区的划分和实际情况合理地设计各级电源防雷体系，并选择适当的防雷器。
防雷器
- B+C级电源防雷
在电力电线进入监测站房总配电箱前，选择普天中普DXH06-220BCJ/120型B+C级单相电源防雷箱，并联接入供电系统中。
防雷箱技术参数表
- D级设备电源防雷
在LCU控制柜和分析仪器柜的每台设备前，接入美国APC的P4E型D级电源净化和浪涌保护插座。
主要技术参数
视频监控系统
各站视频监控点布设
视频监控系统是水质站安防保障的重要设施，对于每个水质站的重要安全部位，均需要配置视频点，实现设备的运行监控、周界安防监控、远程的视频监控和报警联动功能。
本项目各站视频点的布设及设备选型方案如下：
表6.1：单水质站视频监控设备配置和选型表
系统组成结构
各站视频点由高清红外枪机、硬盘录像机、交换机等设备组成。中心站如果无前期建设的视频监控平台，可以配置网络硬盘录像机集中录像。
系统功能
（1）多画面及全屏显示
可以同时监控多个地点，可以选择4分屏，9分屏，16分屏，25分屏显示。其中任意一个画面可以做到全屏显示。
图 6.1：视频监控客户端画面分割界面案例
（2）视频录像及回放
- 预约录像
系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时段可以单独设置。录像速度可以调节。
- 报警自动录像
若某一报警探测器布防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，录像时间用户可以事先设定，录像速度也可以调节。报警自动录像文件保存在图像监控系统服务器的硬盘上。
- 手动录像
监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。
- 录像回放
用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。图像播放速度可手动调节。
图 6.2：视频监控客户端录像回放界面案例
水站监控摄像机
海康威视DS-2CD2T25T-H5高清红外枪机特点
- 含电源、安装支架、安装抱箍，日夜ICR,阵列灯红外50米，DC12V，实际安装位置以甲方要求而定。
- 采用 ≧200万 CMOS图像传感器；镜头可选；支持H.265或H.264 High profile、H.264 Main profile、H.264 Baseline、MJPEG多种编码格式，可三码流同时输出，灵活运用各种场景。
- 支持可伸缩视频编码（SVC）技术，可根据网络环境，自适应传输码率；支持走廊模式，应用更灵活，支持宽动态，3D降噪、强光抑制、背光补偿，适用不同监控环境、支持DC12V±25%宽压供电，抗电源波动能力强。
- 支持网络断开、IP冲突、移动检测、视频遮挡、跨越警戒线报警、区域入侵、场景变更、物品遗留/消失、人脸侦测、徘徊检测、人员聚集、快速移动。
- 最大红外距离50米；宽动态 120dB；信噪比＞56dB。
硬盘录像机
硬盘录像机技术特点
- 网络视频输入 64路；录像分辨率12MP/8MP/6MP/5MP/3MP/1080p/
UXGA/720p/VGA/4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF；类型 16个SATA接口；每个接口均支持500GB/1TB/2TB/3TB/4TB/5TB/6TB 等容量硬盘，机架式安装；含19寸显示器。
- 支持接入ONVIF协议、RTSP协议、GB28181协议的设备，可一键激活并添加局域网内IPC。
- 支持智能检索回放功能：进行智能检索回放时，可自动跳过未触发设定规则（线、四边形、矩形、全屏）的录像，只播放触发规则的录像。可对视频画面叠加8行字符，每行可输入22个汉字 。
- 可接入总带宽不小于128Mbps的8路H.265编码、1080p格式的视频图像。支持4屏显示输出视频图像，2路HDMI或2路VGA接口直接可异源输出视频图像，并可分别进行预览、回放、配置等操作；支持9/8/6/4/1分屏预览。
- 支持1200W高清网络视频的解码显示。可同时正放或倒放8路H.265编码、1080p格式的视频图像 。支持触控式面板，通过面板按键可进行预览、回放、参数配置等操作。
- 支持接入带有人脸侦测报警功能的IPC，触发报警时可联动录像、抓拍并保存图片、弹出报警画面、声音警告、上传中心、发送邮件、触发报警输出，可按通道、时间、车牌号码检索图片支持走廊模式预览，可对画面顺时针旋转270度或中心、上下、左右翻转预览。
交换机
交换机技术特点
- 9口百兆非网管POE交换机，8个百兆POE电口，1个百兆电口，非网管，桌面式。
- 交换容量1.8Gbps,包转发率1.33Mpps,235mm(长)*27mm（高）*103mm（深），
- 工作温度：0℃～40℃，支持220v交流，满负荷功耗127瓦，
- 支持AF,AT双标准POE，POE功率120瓦；1-2号端口支持视频红口保障技术
其他辅助设施
辅助设施技术特点
- 站房内安装冷暖式工业空调机，空调安置在仪器柜的一旁，不使空调正对着仪器吹送。所安装空调具有来电自启动功能，即当发生停电并恢复供电后，空调能够自动启动工作，并按停电前所设置的温度等工作状态运转，使站房温度能控制在25℃±5℃。相对湿度控制在80%以下，空调的室外机进行防盗、防雨处理。
- 站房装有报警式防盗门，窗户安装防盗网，并配备防盗、防火装置。
- 站房安装有排气风扇,排风扇带防尘百叶窗，配备办公桌椅一套，配备安装温、湿度传感器一套。站房窗玻璃上根据需要打孔，用于安装排气风扇；根据需要分别开电源引进孔、空调孔；按要求打圆孔，用于给水管道的输入口。
- 上水：监测仪器站房内引入自来水上下水管，水压≥1.0MPa，水压不足加管道加压泵，不具备自来水可使用井水或者用抽上来的水进行深度净化，在距离地面2.3m的地方建水箱和液位控制设备，水箱容积为2m3左右。
- 设置排水系统，仪器排水和生活废水管道分开，仪器排水收集外运处理。
空调机
选用海信KFR-75LW/SUT-N2工业空调
- 技术参数
产品吸收国内外移动、联通、电信通信机房基站用空调技术优点而精心研制的系列产品。广泛应用于移动、联通、电信通信基站，电视台，气象台，石油化工，电子工业，仪器仪表，精密机械，家禽畜牧等无人值守的场所。
- 产品优势
优势1：循环风量大。较家用空调等其他民用产品实际制冷制热效果好。
优势2：来电恢复功能。当出现突然断电后再次来电时，空调器可以恢复原先的设置参数自动运行，而不需要人为再去开关机。
优势3：远程监控。空调机标准配置RS485监控接口，提供远端控制和通信需求，能控制空调开关机、空调运行模式、空调设定温度、空调风速．同时可以反馈空调当前开关状态、室内温度、空调保护状态以及空调当前故障信息。
优势4：风扇电机二级保护。风扇电机采用二级保护设计，一旦风扇电机发生堵转故障，根据具体要求自动启动可恢复的一级保护与不可恢复的二级保护装置，自动断开电源，空调进入保护状态，避免电气火灾发生。
优势5：系统保护。空调机具有压缩机排气保护，当制冷系统排气温度异常过高时，空调应能自动停机保护；空调制冷系统有低压压力保护，当制冷系统内冷媒压力异常过低时，空调能自动停机保护。
优势6：双机备份功能。空调机具备双机备份接口功能．通过控制器可设置双机互为备份、互相切换、轮流启动的功能；双机切换：空调机可以通过控制器设置两台空调轮流工作时间。如8小时，使两台空调各自开停8小时循环工作，以延长空调器使用寿命。故障自动切换：如果运行中的一台空调器出现严重故障停机或维护停机，控制器会自动开启另一台空调继续工作，避免因空调器故障或维护导致温度矢控。
优势7：延时启动功能。空调机具备3分钟延时启动功能，且压缩机与风机进行错时启动，避免启动电流过大。
- 服务优势
优势1：全国覆盖的售后服务体系。在全国范围内各地市拥有专业且反应迅速的售后签约服务网点，能有效支持售后服务，免除后期维护之忧。
优势2：24小时响应机制。公司在各省份主要城市拥有办公人员且24小时待命以处理市场问题。
纯水制备
满足实验室和仪器用水需要，水质级别达到试验室用水要求，自动补充仪器清洗用水。出水量：8－12L/h；电阻率：大于10兆欧。基本配置：过滤器－反渗透膜－两级核级混床柱－电阻率仪－终端超滤－高低压控制器－专用纯水泵。
系统专用工具
本项目拟投入专用维修工具清单如下（不限于此）：
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