Nghiên cứu chế tạo và lắp đặt hệ thống tự động hoá giám sát, xử lý, cảnh báo môi trường tại các khu công nghiệp và đô thị lớn

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

LIÊN HIỆP KHOA HỌC KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH SEEN

Toà nhà SEEN, Khu Công nghiệp Từ Liêm

Km13, đường 32, Từ Liêm, Hà Nội

-------------------***------------------

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ

GIÁM SÁT, XỬ LÝ, CẢNH BÁO MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC KHU

CÔNG NGHIỆP VÀ ĐÔ THỊ LỚN

Chủ nhiệm đề tài : KS. Lê Đức Bảo

Cơ quan chủ trì đề tài : LHKHKT CT SEEN

6683

27/11/2007

HÀ NỘI – 2005

Bản quyền sở hữu thuộc về Liên hiệp Khoa học Kỹ thuật Công trình SEEN

BKH&CN

LHKHKTCT

KC.03 - 17

“Nghiên cứu chế tạo và lắp đặt hệ thống tự động hóa giám sát,

xử lý, cảnh báo môi trường tại các khu công nghiệp và đô thị lớn”.

Tài liệu được tổ chức thành các tập được đánh số như sau:

THIẾT BỊ ĐO:

TBĐ-1: Thiết bị đo độ pH và nhiệt độ.

TBĐ-2: Thiết bị đo độ dẫn điện.

TBĐ-3: Thiết bị đo oxy hoà tan.

TBĐ-4: Thiết bị đo độ đục.

TBĐ-5: Thiết bị đo COD và BOD.

TBĐ-6: Thiết bị đo độ ồn.

HỆ THỐNG:

HT-1: Hệ thống thu thập số liệu tại trạm quan trắc.

HT-2: Hệ thống thu thập số liệu tại Trung tâm môi trường.

HT-3: Phần mềm SCADA ở trung tâm môi trường.

BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu chế tạo và lắp đặt hệ thống tự động giám sát, xử lý, cảnh báo

môi trường tại các khu công nghiệp và đô thị lớn.

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

1. KS. Lê Đức Bảo : Chủ nhiệm đề tài

Tổng Giám đốc LHKHKTCT SEEN

2. PGS. Nguyễn Trọng Quế : Cố vấn đề tài

3. KS. Nguyễn Quốc Phong : Cán bộ kỹ thuật SEEN

4. KS. Nguyễn Ngọc Anh : Cán bộ kỹ thuật SEEN

5. KS. Hoàng Chí Quyết : Cán bộ kỹ thuật SEEN

6. KS. Lê Quang Hiếu : Cán bộ kỹ thuật SEEN

BÀI TÓM TẮT

Nghiên cứu về môi trường, có chiến lược bảo vệ môi trường, tạo ra môi trường

thích hợp nhất cho cuộc sống đã trở vấn đề sống còn mà quốc gia nào cũng phải quan

tâm.

Ở các nước phát triển, một khoa học đang phát triển mạnh trong 5 năm qua là

Domotic và Imotic, là khoa học về ''vi môi trường''.

Để đảm bảo cho việc xử lý ô nhiễm môi trường, các hệ thống quan trắc thông

số ô nhiễm về nước và không khí đã được nối thành mạng giữa nhiều nước trên thế

giới. Trong khi đó ở nước ta các trạm quan trắc về không khí và nước chỉ được đếm

trên đầu ngón tay.

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các thiết bị đo, vẽ thông số môi trường, thiết kế hệ

thống các trạm quan trắc môi trường đối với nước ta là điều hết sức cấp thiết.

Chọn cách nào để chế tạo thiết bị, cách nào để xây dựng các trạm quan trắc cho

chủ động mà vừa đạt yêu cầu của khoa học môi trường vừa có được giá thành hạ nhất,

đó chính là điều cần phải làm.

Đề tài KC.03-17 là một thực nghiệm nghiên cứu chế tạo, lắp đặt các thiết bị,

lập trình các phần mềm ứng dụng phục vụ cho các trạm quan trắc nước thải. Tất cả

những kết quả của đề tài đều tính đến các giải pháp chủ động cho việc bảo dưỡng,

phát triển hệ thống các trạm quan trắc môi trường trên toàn đất nước.

Việc thiết kế hệ thống đúng yêu cầu kỹ thuật, phù hợp với tình hình kinh tế và

trình độ hiện nay đó là nhiệm vụ không dễ do đó cần phải nghiên cứu nghiêm túc để

quyết định được thiết bị gì phải mua, thiết bị gì chủ động chế tạo.

Mục tiêu của đề tài là như vậy.

Bản tóm tắt này sẽ giới thiệu tinh thần ấy và các kết quả đạt được.

Sau hơn 2 năm nghiên cứu, đề tài KC.03-17, Liên hiệp SEEN có thể nói là: có

khả năng tự thiết kế và xây dựng hệ quan trắc nước thải theo yêu cầu người sử dụng,

đạt tiêu chuẩn, không thua kém bao nhiêu so với các hệ thống đặt ở nước ngoài với

giá thành chấp nhận được. Và SEEN mong muốn rằng với kết quả đạt được của mình,

những cơ quan cần xây dựng các trạm quan trắc hãy liên hệ với SEEN để có những

trạm quan trắc hợp chuẩn như yêu cầu của đề tài.

T/M các tác giả

Lê Đức Bảo

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG

HƯỚNG VÀ NHIỆM VỤ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỀ TÀI ................................1

I.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG: 1

I.1.1. TÌNH HÌNH TRÊN THẾ GIỚI : ...........................................................1

I.1.2. TÌNH HÌNH TRONG NƯỚC :..............................................................2

I.1.3. CHỦ TRƯƠNG CƠ BẢN CỦA ĐỀ TÀI KC.03-17:.............................2

I.1.4. HỢP ĐỒNG KÝ KẾT : .........................................................................3

I.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:......................................................................5

I.2.1. HỆ THỐNG THU THẬP SỐ LIỆU TRẠM QUAN TRẮC:...................5

I.2.1.1. Phòng xử lý trung tâm (PXLTT): ..................................................5

I.2.1.2. Trạm quan trắc địa phương (TQTĐP): ..........................................5

I.2.2. XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ THEO HỢP ĐỒNG : ....................................6

I.3. TỔ CHỨC TÀI LIỆU BÁO CÁO: .............................................................6

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC THIẾT BỊ ĐO

THÔNG SỐ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG..........................................................9

II.1. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CONVERTER ĐO ĐỘ PH: ....10

II.1.1. CÁC TIÊU CHUẨN TCVN VỀ ĐỘ pH PHẢI ĐO:...........................10

II.1.2. CÁC YÊU CẦU KHÁC ĐẢM BẢO TÍNH TIN CẬY CỦA PHÉP ĐO:

......................................................................................................................10

II.1.2.1. Tốc độ dòng nước đi qua buồng đo:...........................................10

II.1.2.2. Đảm bảo độ bền của đầu đo:.......................................................10

II.1.2.3. Kiểm tra, hiệu chỉnh, chuẩn độ thiết bị: .....................................11

II.1.3. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA pH MET THIẾT KẾ: ..................11

II.1.4. ĐẦU ĐO ĐỘ pH:..............................................................................12

II.1.4.1. Lý thuyết chung về độ pH: .........................................................12

II.1.4.2. Sức điện động Galvanic:.............................................................12

II.1.4.3. Các điện cực:...............................................................................14

II.1.4.4. Chọn đầu đo:...............................................................................17

II.1.5. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG:.................................................................20

II.1.5.1. Sơ đồ khối cơ bản và phương hướng giải quyết converter: .......20

II.1.5.2. Tính toán mạch đo độ pH : .........................................................22

II.1.5.3. Mạch đo nhiệt độ : ......................................................................23

II.1.5.4. Vi xử lý và các phụ kiện:............................................................23

II.1.5.5. Nguồn ổn áp:...............................................................................24

II.1.6. PHẦN MỀM THIẾT BỊ ĐO ĐỘ pH:.................................................25

II.1.6.1. Cách giải quyết và chương trình chính:......................................25

II.1.6.2. Thiết lập cấu hình: ......................................................................26

II.1.6.3. Khắc độ đối với pH :...................................................................27

II.1.6.4. Khắc độ nhiệt kế Pt-1000: ..........................................................29

II.1.6.5. Thực hiện phép đo nhiệt độ: .......................................................30

II.1.6.6. Thực hiện phép đo pH: ...............................................................32

II.1.6.7. Tạo dòng ra tương ứng với pH, t 0

:.............................................34

II.1.7. TÍNH TOÁN VỀ DÒNG CHẢY:........................................................34

II.1.8. ĐIỀU KHIỂN LẤY SỐ LIỆU VÀ TRUYỀN TIN : .............................34

II.2. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH THIẾT BỊ ĐO ĐỘ DẪN

ĐIỆN (CONDUCTOMET):...........................................................................37

II.2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT: .....................................................................37

II.2.1.1. Các tiêu chuẩn TCVN đối với độ dẫn điện nước thải công

nghiệp: ......................................................................................................37

II.2.1.2. Các yêu cầu khác đối với conductomet: .....................................37

II.2.1.3. Các yêu cầu kỹ thuật đối với conductomet thiết kế:...................38

II.2.2. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CỦA CONDUCTOMET:

......................................................................................................................39

II.2.2.1. Nguyên lý làm việc của Conductomet:.......................................39

II.2.2.2. Thiết kế phần cứng của Conductomet: .......................................46

II.2.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM THIẾT BỊ ĐO:...........................................52

II.2.3.1. Sơ đồ khối của phần mềm xử lý số liệu trên MCU: ...................52

II.2.3.2. Các chương trình con:.................................................................53

II.2.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ PHẦN TRÍCH MẪU, THAU RỬA, KHẮC

ĐỘ TỰ ĐỘNG:............................................................................................58

II.2.4.1. Lắp ráp thiết bị đo:......................................................................58

II.2.4.2. Lấy nước mẫu kiểm tra:..............................................................59

II.2.4.3. Thau rửa:.....................................................................................59

II.2.4.4. Nghiên cứu, thiết kế phần khắc độ tự động:...............................60

II.3. NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ ĐO OXY HÒA TAN (DO):.........................62

II.3.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI THIẾT BỊ ĐO DO: ..............62

II.3.1.1. Các tiêu chuẩn TCVN ứng dụng: ...............................................62

II.3.1.2. Các điều kiện kỹ thuật ảnh hưởng đến kết quả đo (DO):...........62

II.3.1.3. Các yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đo DO: .............................63

II.3.2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ PHẦN CỨNG THIẾT BỊ ĐO DO: ........64

II.3.2.1. Nguyên tắc cơ bản của thiết bị đo DO:.......................................64

II.3.2.2. Thiết kế phần cứng converter DO: .............................................69

II.3.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM CỦA CONVERTER:..................................74

II.3.3.1. Chương trình chính:....................................................................74

II.3.3.2. Khắc độ phần đo nhiệt độ:..........................................................75

II.3.3.3. Khắc độ DO: ...............................................................................77

II.3.3.4. Tính số liệu DOx ở nhiệt độ tx:....................................................79

II.3.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ KHÂU TRÍCH MẪU, THAU RỬA,

KHẮC ĐỘ TỰ ĐỘNG..................................................................................80

II.3.4.1. Nghiên cứu, thiết kế phần trích mẫu:..........................................80

II.3.4.2. Nghiên cứu, thiết kế phần thau rửa:............................................81

II.3.4.3. Nghiên cứu, thiết kế phần khắc độ tự động:...............................83

II.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO ĐỘ ĐỤC: ..........................85

II.4.1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ PHẦN CỨNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘ ĐỤC:85

II.4.1.1. Định nghĩa và nguyên lý đo độ đục:...........................................85

II.4.1.2. Đầu đo độ đục TB450B của YOKOGAWA : ............................92

II.4.1.3. Thiết kế phần cứng: ....................................................................96

II.4.2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ PHẦN MỀM THỰC HIỆN PHÉP ĐO :

....................................................................................................................101

II.4.2.1. Lưu đồ chương trình đo: ...........................................................101

II.4.2.2. Đo độ đục:.................................................................................102

II.4.3. HỆ THỐNG DẪN NƯỚC, ĐIỀU KHIỂN ĐO, THAU RỬA : ........106

II.4.3.1. Hệ thống ống dẫn:.....................................................................106

II.4.3.2. Điều khiển đo độ đục trong TB 450: ........................................108

II.5. NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ ĐO COD VÀ BOD:...................................109

II.5.1. CÁC ĐỊNH NGHĨA, TIÊU CHUẨN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC

ĐỊNH:.........................................................................................................109

II.5.1.1. Các định nghĩa: .........................................................................109

II.5.1.2. Phương pháp đo COD:..............................................................111

II.5.1.3. Các phương pháp xác định BOD:.............................................117

II.5.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO COD VÀ BOD:..................................124

II.5.2.1. Chọn thiết bị đo COD và BOD:................................................124

II.5.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐO BOD SAC – UV: ...............................128

II.5.3.1. Lưu đồ chính:............................................................................128

II.5.3.2. Khắc độ:....................................................................................129

II.5.3.3. Tính kết quả từ số liệu đọc SAC và tra bảng:...........................130

II.5.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHU TRÌNH ĐO, LẤY SỐ LIỆU: .....131

II.6. KẾT LUẬN: ..........................................................................................133

II.6.1. NGHIÊN CỨU ĐẶC THÙ CÁC ĐẦU ĐO ĐỂ TÌM RA BIỆN PHÁP

XỬ LÝ : ......................................................................................................133

II.6.1.1. Đối với converter đo pH: ..........................................................133

II.6.1.2. Đối với converter điện dẫn: ......................................................134

II.6.1.3. Đối với converter DO: ..............................................................134

II.6.1.4. Đối với converter đo độ đục: ....................................................134

II.6.1.5. Đối với thiết bị đo BOD, COD, SAC – UV: ............................134

II.6.2. GIA CÔNG SỐ LIỆU, HÌNH THÀNH PHẦN MỀM XỬ LÝ : ........135

II.7. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO ĐỘ ỒN: ...........................136

II.7.1. NGUYÊN LÝ ĐO VÀ CÁC ĐIẾM CẦN CHÚ Ý KHI THIẾT KẾ :.136

II.7.1.1. Độ ồn và bản chất của độ ồn:....................................................136

II.7.1.2. Áp suất âm hoặc mức âm:........................................................138

II.7.1.3. Trung bình theo thời gian của mức âm:....................................139

II.7.1.4. Trung bình theo thời gian dài: ..................................................139

II.7.1.5. Phân bố thống kê và percentiles: ..............................................140

II.7.1.6. Trung bình theo không gian:.....................................................140

II.7.1.7. Đo công suất âm bằng phương pháp cường độ âm: .................140

II.7.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘ ỒN: .........................143

II.7.2.1. Sơ đồ khối thiết bị đo:...............................................................143

II.7.2.2. Microphones: ............................................................................143

II.7.2.3. Các bộ lọc: ................................................................................146

II.7.2.4. Các yêu cầu kỹ thuật:................................................................146

II.7.2.5. Chuẩn độ thiết bị:......................................................................147

II.7.3. PHẦN LỰA CHỌN ĐẦU ĐO VÀ THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ ĐO:148

II.7.3.1. Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị: ...................................................148

II.7.3.2. Lựa chọn Microphone:..............................................................148

II.7.3.3. Thiết kế sơ đồ khối của thiết bị: ...............................................148

II.7.4. THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH PHẦN MỀM:...........................................151

II.7.4.1. Các chương trình viết cho DSP: ...............................................151

II.7.4.2. Chương trình giao diện và quản lý trên máy tính:....................153

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG

TRUYỀN TIN, XỬ LÝ, GIÁM SÁT, QUẢN LÝ THÔNG TIN CỦA HỆ

THỐNG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG......................................................155

III.1. HỆ THỐNG THU THẬP VÀ TRUYỀN SỐ LIỆU TẠI TRẠM QUAN

TRẮC ĐỊA PHƯƠNG: .................................................................................155

III.1.1. XÂY DỰNG NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN TRẠM QUAN TRẮC:

....................................................................................................................155

III.1.1.1. Xây dựng nhiệm vụ trạm quan trắc:........................................155

III.1.1.2. Các phương hướng và phương án: ..........................................157

III.1.2. THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT: ...............161

III.1.2.1. Thiết kế hệ thống thu thập số liệu ở trạm quan trắc địa phương:

................................................................................................................161

III.1.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU THẬP SỬ DỤNG PLC S7-200:.....170

III.1.3.1. Cấu hình của hệ thu thập số liệu và truyền tin dùng S7 –200: 170

III.1.4. THIẾT KẾ LẮP ĐẶT TRẠM THU THẬP SỐ LIỆU ĐO THÔNG SỐ

Ô NHIỄM NƯỚC: .....................................................................................183

III.1.4.1. Chế tạo tủ điều khiển:..............................................................183

III.1.4.2. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị sử dụng:....................................189

III.1.4.3. Xây dựng trạm quan trắc:........................................................192

III.1.5. PHẦN MỀM TRẠM QUAN TRẮC: ...............................................195

III.1.5.1. Lập chương trình đo lường, thu thập, xử lý số liệu:................195

III.1.5.2. Lập chương trình đo lường, bảo vệ nguồn cung cấp:..............196

III.1.5.3. Lập chương trình phối ghép với hệ thống báo cháy:...............197

III.1.5.4. Lập chương trình điều khiển trích mẫu:..................................198

III.1.5.5. Lập chương trình điều khiển thau rửa: ....................................199

III.1.5.6. Lập chương trình điều khiển khắc độ:.....................................200

III.1.5.7. Lập chương trình quản lý số liệu, giám sát hệ thống: ............201

III.1.5.8. Lập chương trình truyền thông với trung tâm từ xa:...............202

III.1.6. QUY TRÌNH VẬN HÀNH TRẠM QUAN TRẮC:...........................203

III.2. HỆ THỐNG TRUYỀN TIN VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VỚI

NHIỀU TRẠM QUAN TRẮC:.....................................................................207

III.2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT: .........................................................207

III.2.1.1. Mô tả hoạt động của hệ thống: ................................................207

III.2.1.2. Các đặc tính kỹ thuật yêu cầu:.................................................209

III.2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG: .............................................................211

III.2.2.1. Đặt vấn đề:...............................................................................211

III.2.2.2. Các phương tiện truyền tin hiện có: ........................................211

III.2.2.3. Chọn phương tiện truyền tin: ..................................................213

III.2.2.4. Phương án modem điện thoại:.................................................215

III.2.2.5. Phương án radio - modem : .....................................................217

III.2.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG: ..........................................222

III.2.3.1. Xác định cụ thể các cách làm việc của hệ thống:....................222

III.2.3.2. Chế độ thu thập số liệu tự động theo chu kỳ:..........................224

III.2.3.3. Chế độ thu thập số liệu tự động ở một trạm:...........................226

III.2.3.4. Chế độ thu thập số liệu bằng tay: ............................................226

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ, XÂY DỰNG PHẦN MỀM SCADA, XỬ LÝ

PHÂN TÍCH TẠI TRUNG TÂM..................................................................228

IV.1. TỔNG QUAN, ĐẶT VẤN ĐỀ:...........................................................228

IV.1.1. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN: ...............................................................228

IV.1.1.1. Mở đầu: ...................................................................................228

IV.1.1.2. Đặt bài toán: ............................................................................228

IV.2. HƯỚNG TRIỂN KHAI ÁP DỤNG VÀO BÀI TOÁN CỦA TA:......246

IV.3. CHƯƠNG TRÌNH THU THẬP SỐ LIỆU: .........................................247

IV.3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: ................................................................................247

IV.3.1.1. Mở đầu: ...................................................................................247

IV.3.1.2. Phân loại:.................................................................................247

IV.3.2. TRIỂN KHAI CHƯƠNG TRÌNH: ..................................................248

IV.3.2.1. Mở đầu: ...................................................................................248

IV.3.2.2. Vấn đề phân cấp cơ sở dữ liệu: ...............................................249

IV.3.2.3. Triển khai cài đặt các phương pháp thu thập dữ liệu:.............250

IV.3.3. KHUNG TRUYỀN TIN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG VIỆC THU

THẬP DỮ LIỆU: .......................................................................................256

IV.3.3.1. Khung truyền (TX):.................................................................256

IV.3.3.2. Khung nhận (RX):...................................................................257

IV.4. CHƯƠNG TRÌNH GIAO DIỆN NGƯỜI – MÁY:.............................259

IV.4.1. MỞ ĐẦU: .......................................................................................259

IV.4.2. ĐẶT VẤN ĐỀ: ................................................................................259

IV.4.2.1. Mở đầu: ...................................................................................259

IV.4.2.2. Các yêu cầu cụ thể của bài toán: .............................................262

IV.4.3. TRIỂN KHAI CHƯƠNG TRÌNH: ..................................................267

IV.4.3.1. Phương pháp thiết kế và triển khai: ........................................267

IV.4.3.2. Triển khai: ...............................................................................272

IV.4.4. MỘT SỐ GIAO DIỆN MINH HỌA:...............................................277

IV.4.4.1. Giao diện chính: ......................................................................277

IV.4.4.2. Bảng số liệu và biểu đồ các thông số:.....................................279

IV.4.4.3. Hiển thị báo cháy: ...................................................................281

IV.4.4.4. Trạng thái làm việc của hệ thống:...........................................282

IV.4.4.5. Chẩn đoán kỹ thuật:.................................................................283

IV.4.4.6. Bản đồ về tình trạng ô nhiễm:.................................................284

IV.4.4.7. Hình ảnh Camera tại trạm quan trắc: ......................................285

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN .............................................................................287

V.1. VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐO: .......................................................................287

V.2. VỀ HỆ THỐNG THU THẬP SỐ LIỆU VÀ TRUYỀN TIN:...............287

V.3. XÂY DỰNG TRẠM QUAN TRẮC PILOT: .......................................288

CÁC HÌNH MINH HOẠ

Hình 1- Sơ đồ bố trí hệ thống thu thập dữ liệu....................................................5

Hình 2 – Quan hệ EpH(pH) theo các nhiệt độ khác nhau. .................................14

Hình 3 - Điện cực thuỷ tinh và điện cực ISFET. ...............................................15

Hình 4 - Mạch khuếch dòng điện gắn liền với điện cực pH (ISFET)................16

Hình 5 - Điện cực Calomel. ...............................................................................16

Hình 6 - Cấu tạo đầu đo Gel-polymer. ..............................................................17

Hình 7 - Đầu đo sensorlyt..................................................................................18

Hình 8 -Đầu đo pH của YOKOGAWA...............................................................19

Hình 9 – Quan hệ giữa pH và nhiệt độ..............................................................19

Hình 10 – Sơ đồ khối của Transmitter pH.........................................................20

Hình 11 - Mạch tiền khuếch đại.........................................................................21

Hình 12 - Mạch đo vi sai chống nhiễu...............................................................22

Hình 13 – Sơ đồ mạch đo nhiệt độ.....................................................................23

Hình 14 – Sơ đồ nguồn ổn áp cung cấp cho thiết bị đo pH...............................24

Hình 15 – Lưu đồ chương trình chính đo pH. ...................................................26

Hình 16 – Lưu đồ khắc độ đầu đo pH. ..............................................................29

Hình 17 – Lưu đồ khắc độ nhiệt kế Pt1000. ......................................................30

Hình 18 – Lưu đồ phép đo nhiệt độ Pt1000.......................................................31

Hình 19 – Lưu đồ chương trình đo pH. .............................................................33

Hình 20 - Biểu đồ thời gian thu thập và truyền số liệu .....................................35

Hình 21 – Lưu đồ chương trình điều khiển lấy số liệu đo pH...........................36

Hình 22 – Quan hệ giữa γ và nồng độ dung dịch..............................................39

Hình 23 – Các kiểu điện cực tiếp xúc của Conductormet. ................................41

Hình 24 – Nguyên lý đầu đo kiểu cảm ứng........................................................42

Hình 25 - Cấu tạo và kích thước đầu đo............................................................45

Hình 26 – Sơ đồ khối thiết bị đo độ dẫn. ...........................................................47

Hình 27 - Mạch tạo dao động tần số 2 kHz.......................................................48

Hình 28 - Mạch khuếch đại công suất và chuyển thang đo...............................48

Hình 29 - Mạch khuếch đại................................................................................50

Hình 30 - Mạch chỉnh lưu và tích phân.............................................................50

Hình 31 – Lưu đồ khối gia công số liệu của MCU............................................52

Hình 32 – Lưu đồ khắc độ Conductomet...........................................................54

Hình 33 – Lưu đồ khắc độ nhiệt kế....................................................................55

Hình 34 – Lưu đồ tự động chọn thang đo MCU-GAIN. ....................................56

Hình 35 – Lưu đồ đọc kết quả γx bù nhiệt độ.....................................................57

Hình 36 - Hệ thống ống lấy mẫu cho thiết bị đo Conductivity..........................58

Hình 37 – Lưu đồ lấy mẫu kiểm tra độ dẫn.......................................................59

Hình 38 – Lưu đồ thau rửa đầu đo. ...................................................................60

Hình 39 – Nguyên tắc của phân cực ký. ............................................................65

Hình 40 - Cấu tạo đầu đo DO kiểu galvanic.....................................................66

Hình 41 - Cấu tạo đầu đo DO phân cực............................................................67

Hình 42 – Quan hệ giữa DO với nhiệt độ và độ mặn của nước kiểm tra. ........68

Hình 43 - Mạch đầu vào Converter...................................................................69

Hình 44 – Sơ đồ khối của Converter DO...........................................................70

Hình 45 – Thông số của INA110. ......................................................................71

Hình 46 – ADC87-H. .........................................................................................72

Hình 47 - Cầu đo nhiệt độ với Pt1000...............................................................72

Hình 48 – Lưu đồ hoạt động chương trình chính..............................................74

Hình 49 – Lưu đồ tính số liệu nhiệt độ ..............................................................78

Hình 50 – Lưu đồ tính số liệu DOx ở nhiệt độ tx................................................79

Hình 51 – Sơ đồ tự động đo, thau rửa, tự động khắc độ. ..................................80

Hình 52 – Lưu đồ lấy mẫu và kiểm tra. .............................................................81

Hình 53 – Lưu đồ quy trình thau rửa.................................................................82

Hình 54 – Lưu đồ khắc độ tự động. ...................................................................83

Hình 55 - Nguyên lý phép đo độ đục thông qua suy giảm................................88

Hình 56 – Nguyên lý phép đo độ đục bằng ánh sáng lan toả............................89

Hình 57 – Máy đo độ đục bằng phương pháp ánh sáng lan toả. ......................91

Hình 58 - Cấu tạo thiết bị đo độ đục TB450G...................................................92

Hình 59 – Sơ đồ nối ống dẫn khi không tự động thau rửa và khắc độ..............94

Hình 60 – Sơ đồ nối ống dẫn khi tự động thau rửa và không tự khắc độ. ........94

Hình 61 – Sơ đồ nối ống dẫn khi tự động thau rửa và khắc độ.........................95

Hình 62 – Cấu tạo bộ lọc nước zero..................................................................95

Hình 63 – Chu kỳ thời gian................................................................................96

Hình 64 – Sơ đồ đầu đọc 4 luồng GLI...............................................................97

Hình 65 – Sơ đồ khối của converter. .................................................................97

Hình 66 - Nguồn cung cấp ±12V, ±5V. .............................................................98

Hình 67 - Mạch khuyếch đại..............................................................................99

Hình 68 – Lưu đồ chương trình đo độ đục. .....................................................101

Hình 69 – Lưu đồ đọc số liệu...........................................................................102

Hình 70 – Lưu đồ đo, tính toán độ đục............................................................103

Hình 71 - Giản đồ thời gian cho một chu kỳ khắc độ......................................105

Hình 72 – Sơ đồ hệ thống nước trong TB450G...............................................107

Hình 73 - Lưu đồ điều khiển đo độ đục trong TB450G..................................108

Hình 74 - Các giai đoạn phân huỷ sinh hoá...................................................110

Hình 75 - Thiết bị phân tích COD bằng chất ôxy hoá khử..............................113

Hình 76 - Thiết bị phân tích nhanh COD dùng ozone.....................................116

Hình 77 - Thiết bị đo BOD5 của YSI................................................................118

Hình 78 - Thiết bị đo thở trực tiếp OLR-300 t.................................................119

Hình 79 – Sơ đồ hoạt động của OLR-300. ......................................................121

Hình 80 – Quan hệ giữa SAC-UV với BOD, COD..........................................123

Hình 81 – Sơ đồ nguyên lý của SAC-UV. ........................................................125

Hình 82 – Sơ đồ khối phần cứng BOD SAC-UV. ............................................127

Hình 83 – Lưu đồ chương trình chính đo BOD...............................................128

Hình 84 – Lưu đồ khắc độ thiết bị đo BOD.....................................................129

Hình 85 – Lưu đồ tính kết quả từ số liệu SAC.................................................130