I. Visão geral

　　Amostrador automático de qualidade da águaÉ usado paraColeta, conservação e transferência automáticas de amostras de águaO equipamento de instrumentos, amplamente utilizado em estações de monitoramento ambiental, plantas de tratamento de águas residuais, esgotos industriais, proteção de fontes de água e outras áreas, é uma ferramenta-chave para o monitoramento da qualidade da água e a rastreação da poluição. Sua função principal é a coleta automática de amostras representativas de água de acordo com procedimentos predefinidos (por exemplo, intervalos de tempo, proporções de fluxo, gatilhos de eventos, etc.) e a manutenção da estabilidade da amostra por refrigeração, adição de conservantes, etc., fornecendo amostras confiáveis ​​para análises laboratoriais posteriores (por exemplo, detecção de metais pesados, matérias orgânicas, sais nutricionais, etc.).

Com a melhoria dos requisitos regulamentares de proteção ambiental (como a Lei de Prevenção e Controle da Poluição da Água da China, o Programa de Construção de Rede de Monitoramento Ecológico Ambiental) e o desenvolvimento da tecnologia de monitoramento on-line, os amostradores automáticos de qualidade da água precisam ser atendidos.Alta precisão, confiabilidade, inteligência e conformidadesolicitação. Este documento baseia-se em padrões nacionais e estrangeiros relevantes (como HJ / T 372-2007 "Requisitos técnicos e métodos de teste de amostradores automáticos de qualidade da água", HJ 353-2019 "Especificações técnicas de instalação de sistemas de monitoramento on-line de fontes de poluição da água", etc.), o sistema explica seus requisitos técnicos e métodos de teste.

II. Requisitos técnicos

Requisitos técnicos para amostradores automáticos de qualidade da águaFunções básicas, indicadores de desempenho, adaptabilidade ambiental, segurança e confiabilidadeQuatro dimensões, especificamente:

Categorias de indicadores	Requisitos específicos (referência HJ/T 372-2007 e práticas do setor)
​Precisão da amostragem​	Erro de volume de amostragem ≤ ± 5% (ou erro absoluto ≤ ± 2 mL, para valores mais rigorosos); Erro de medição do fluxo durante amostragem proporcional ≤ ± 2% (corresponde ao medidor de fluxo compatível)
​Precisão do tempo​	Erro de tempo de amostragem temporizada ≤ ± 1% (ou erro absoluto ≤ ± 1 minuto / dia)
​Controle de temperatura​	Temperatura da amostra de água sob o modo de refrigeração é mantida em 2 ~ 5 ℃ (flutuação ≤ ± 2 ℃), -20 ℃ flutuação do modelo ≤ ± 3 ℃
​Sistema de Tubulação​	Utilizando materiais inertes (como PTFE, silicone, aço inoxidável), tolerando soluções ácidas e alcalinas de pH 1 a 14 e solventes orgânicos; Diâmetro interno do tubo ≤2 mm (redução de resíduos e adsorção)
​Repetibilidade​	Quando a quantidade de amostragem é igual várias vezes (≥5 vezes) consecutivas, o desvio padrão relativo da quantidade de amostragem única ≤2%
​Tempo de resposta​	Atraso de amostragem de acionamento de evento da entrada de sinal até o início da amostragem ≤ 10 segundos (mais rápido em caso de emergência)

1) Requisitos Funcionais Básicos

​Diversidade de padrões de amostragem​

​Amostragem temporizadaRecolha de amostras de volume fixo em intervalos de tempo predefinidos (por exemplo, por hora, por dia) (o volume de amostragem única é geralmente de 5 a 500 mL, ajustável);

​Amostragem proporcional de fluxoDe acordo com o sinal do medidor de fluxo (por exemplo, medidor de fluxo eletromagnético, medidor de fluxo ultrasônico), a coleta proporcional de amostras de água (por exemplo, a coleta de 10 m³ por aumento do fluxo), é aplicável ao monitoramento dinâmico da saída;

​Amostragem misturada durante a esperaRecolha e mistura de várias amostras de água durante um período de tempo determinado (por exemplo, 24 horas) (por exemplo, coleta de uma amostra a cada hora e mistura final para uma amostra combinada de 24 horas);

​Amostragem de acionamento de eventosRecolha imediata de amostras de água em resposta a sinais externos (como alarme de excedimento, sinais de sensor de mutação da qualidade da água) para monitoramento de emergência de acidentes de poluição;

​Amostragem de controle remotoSuporta a recepção de comandos remotos através de comunicações sem fio (por exemplo, 4G/5G, NB-IoT) ou redes com fio (por exemplo, comandos de amostragem sob plataformas do departamento ambiental).

​Conservação e pré-tratamento de amostras de água​

​Função de refrigeraçãoCompressor incorporado ou módulo de refrigeração semicondutor para manter a temperatura da amostra de água em 2 a 5 ° C (alguns modelos podem chegar a -20 ° C), retardando a atividade microbiana e reações químicas;

​Adicionar conservanteSuporta a adição automática de fixantes (por exemplo, ácido clorhídrico, ácido nítrico, hidroxido de sódio, etc.) para regular o pH ou estabilizar metais pesados / matérias orgânicas), configuração programável de tipo de conservante e dose;

​Projeto anti-poluiçãogarrafas de amostragem (geralmente de polietileno, vidro ou aço inoxidável) com uma tampa de vedação ou material inerte para evitar a mistura de impurezas externas; Alguns modelos estão equipados com uma função de limpeza automática (lavagem do tubo com água pura antes e depois da amostragem).

​Controle inteligente e gerenciamento de dados​

​Configurações de programaçãoConfiguração de parâmetros de amostragem (tempo, volume, modo, etc.) através de tela táctil ou software de computador superior, suporte a comutação de vários conjuntos de programas predefinidos;

​Armazenamento e transferência de dadosRegistrar o tempo de amostragem, volume, padrão, informações de falha e outros registros (capacidade de armazenamento ≥ 10.000), que podem ser carregados para a plataforma de monitoramento através de RS-232/485, Ethernet ou comunicação sem fio;

​Alarme de falhaQuando há falta de água, bloqueio de tubulação, falha de refrigeração, anormalidade de energia, etc., alarme sonoro ou mensagem remota.

2) Requisitos de indicadores de desempenho

c) Requisitos de adaptação ambiental

​Faixa de temperaturaTemperatura do ambiente de trabalho -10 ~ 40 ℃ (alguns modelos ao ar livre toleram -20 ~ 50 ℃);

​Gama de umidadeUmidade relativa ≤90% (sem condensação);

​Nível de proteçãoO modelo de instalação ao ar livre deve atingir IP65 ou superior (à prova de poeira e à prova de água, para evitar a invasão de chuva e poeira);

​Capacidade anti-interferênciaCapaz de suportar interferências de campo elétrico de 50 Hz/100 V/m, interferências de campo magnético de 10 V/m e vibrações mecânicas (em conformidade com os padrões de compatibilidade eletromagnética da série GB/T 17626).

Requisitos de segurança e confiabilidade

​Segurança ElétricaResistência a terra ≤ 4 Ω, resistência de isolamento ≥ 100 MΩ (para evitar o risco de vazamento);

​​材料安全性​Os componentes que entram em contato com a amostra de água (por exemplo, tubos, garrafas de amostragem) devem cumprir os critérios de grau alimentar ou analítico (para evitar a liberação de substâncias tóxicas que contaminam a amostra de água);

​Vida útilComponentes-chave (como bomba, válvula, módulo de refrigeração) vida projetada ≥ 3 anos, tempo médio da máquina inteira (MTBF) ≥ 5000 horas;

​Proteção contra cortes de energiaSuporta alimentação ininterrupta UPS ou bateria incorporada (mantenha refrigeração e armazenamento de dados por ≥ 72 horas), para salvar automaticamente os parâmetros atuais e registros de amostragem após a interrupção da energia.

III. Métodos de teste

A amostragem automática da qualidade da água é necessáriaCondições ambientais padrão(Temperatura de 20 ± 2 ° C, umidade relativa de 45% ~ 55%), verificação de funções de cobertura do projeto de teste, teste de indicadores de desempenho, avaliação de adaptação ambiental e avaliação de confiabilidade de segurança, os métodos específicos são os seguintes:

1) Detecção de funções básicas

​Verificação do padrão de amostragem​

​Amostragem temporizadaDefinir intervalos de tempo fixos (por exemplo, a cada 30 minutos), iniciar o amostrador e registrar o desvio do ponto real da amostragem do valor padrão (cronometro de alta precisão);

​Amostragem proporcional de fluxoConecte o medidor de fluxo padrão (precisão ≤ ± 0,5%), simular diferentes fluxos (por exemplo, 5 m³ / h, 20 m³ / h), verificar se a proporção entre o volume de amostragem e o fluxo está em conformidade com os valores definidos;

​Amostragem de acionamento de eventosA amostragem é acionada por meio de um gerador de sinal externo, como um relé que simula um sinal de superação, para detectar o tempo de atraso entre a entrada do sinal e o início da amostragem (gravado com um osciloscópio ou um coletor de dados).

​Detecção de funções de conservação de amostras de água​

​Efeito de refrigeraçãoColoque o amostrador em ambiente de temperatura normal, medir a temperatura da amostra de água a cada 10 minutos após o início da refrigeração (com um termômetro de precisão), até que a temperatura esteja estável em 2 ~ 5 ° C (flutuação ≤ ± 2 ° C é qualificada);

​Adição de conservantesVerifique a quantidade de adição por meio de pesagem ou titração (por exemplo, adição de 5 mL de ácido clorhídrico configurado, medição real do erro de volume de adição ≤ ± 2%).

(2) Detecção de indicadores de desempenho

​Teste de precisão da amostra​

Usando um cilindro padrão (precisão ± 0,1 mL) ou uma balança eletrônica (precisão ± 0,01 g, densidade de água 1 g / mL) para medir diretamente o volume de amostragem única, amostragem contínua 10 vezes, cálculo da média e erro único (erro = | valor único - média | / média x 100%), requer ≤ ± 5%;

Quando a amostragem é proporcional, o sinal do medidor de fluxo e o volume de amostragem são gravados sincronicamente, calculando o coeficiente de correlação linear fluxo-volume de amostragem (R²≥0,999) e o erro proporcional (≤±2%).

​Teste de precisão do tempo​

Definir o programa de amostragem cronometrada (por exemplo, amostragem de ponto inteiro por hora), funcionamento contínuo por 24 horas, registro do desvio do tempo de amostragem real e do tempo teórico (erro = | tempo real - tempo teórico | / tempo teórico x 100%), requer ≤ ± 1%.

​Teste de controle de temperatura​

No modo de refrigeração, o sensor de temperatura (precisão ± 0,1 ° C) é colocado perto da garrafa de amostragem, registrando a temperatura da água a cada 5 minutos, monitorando continuamente por 2 horas, calculando a faixa de flutuação da temperatura (máximo - mínimo), exigindo ≤ ± 2 ° C.

​Teste repetitivo​

Execute 10 amostragens equivalentes consecutivas (por exemplo, 50 mL por amostra), use uma balança de precisão para medir a massa de cada amostra de água, e calcule o desvio padrão relativo (RSD = desvio padrão / média x 100%), exigindo ≤ 2%.

Teste de adaptação ambiental (opcional, para cenários especiais)

​Teste de alta/baixa temperaturaColoque o amostrador em uma caixa de teste de alta e baixa temperatura (por exemplo, -10 ° C ou 40 ° C) para testar se as funções básicas (por exemplo, amostragem, refrigeração, transmissão de dados) estão normais após 2 horas de estabilidade;

​Teste de umidadeColoque em um ambiente de umidade de 95% ± 3% por 48 horas para verificar se a tubulação está exposta e se o circuito está curto-circuitado;

​Teste de vibraçãoVibração de transporte analógica (frequência 10 ~ 50 Hz, aceleração 1 ~ 5 g), para detectar a integridade da estrutura do amostrador e a estabilidade dos parâmetros.

d) Teste de segurança e confiabilidade

​Segurança ElétricaMedir a resistência de isolamento (≥100 MΩ) entre o cabo de alimentação e a carcaça com o teste de resistência de isolamento, e detectar a resistência a terra (≤4 Ω) com o teste de resistência a terra;

​Proteção contra cortes de energia: corte artificial da fonte de alimentação principal para observar se o módulo de refrigeração permanece operacional (≥ 72 horas) e se o registro de amostragem está perdido (validação através de dados de armazenamento);

​​材料安全性​Mergulhe a garrafa de amostragem em água pura por 24 horas para detectar o teor de metais pesados (como chumbo, cádmio) e substâncias orgânicas (como COV) no líquido de mergulho (deve estar abaixo dos limites do padrão de qualidade das águas subterrâneas GB / T 14848-2017).

IV. Resumo e Perspectivas

O amostrador automático de qualidade da água é o equipamento central do sistema de monitoramento da qualidade da água e seus requisitos técnicos"Amostragem precisa, conservação confiável, controle inteligente, adaptação ambiental"Os métodos de teste devem ser rigorosamente baseados em padrões para garantir que os equipamentos atendam às necessidades de conformidade e ciência em aplicações práticas.

No futuro, com o desenvolvimento da tecnologia de monitoramento on-line, o amostrador automático de qualidade da água"Integração multifuncional (por exemplo, ligação de análise online multiparâmetro), miniaturização (amostragem portátil de emergência), inteligência (estratégia de amostragem adaptativa de IA)"A evolução da direção requer ainda mais otimização das propriedades do material contra a poluição (redução de resíduos de amostras de água e interferência de adsorção) e design de baixo consumo de energia (adaptação às restrições de abastecimento de energia em áreas remotas) para fornecer um apoio técnico mais forte para a governança precisa do ambiente hídrico.

​NotasA inspeção e a aceitação reais devem ser realizadas em combinação com a versão padrão específica (como a versão mais recente HJ / T 372 ou os requisitos do departamento local de proteção ambiental) e os parâmetros das instruções do equipamento.