物聯網的污水處理方案設計

針對污水隨機排放而得不到有效處理的現象，文中提出了將物聯網技術應用於污水監測處理中，從總體設計到感知層、網絡層、應用層等三個層面的詳細方案設計，以滿足系統實時性、可靠性、實用性的要求。下面是小編整理的物聯網的污水處理方案設計，歡迎來參考！

1 前言

物聯網（The Internet of things）是 “物物相連的互聯網”，即通過射頻技術、紅外感應器、全球定位系統等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與因特網連接起來，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種智能網絡。物聯網技術已成為當前各國科技和產業競爭的熱點，是繼計算機、互聯網與移動通信網之後的又一次信息產業浪潮。20xx 年“物聯網”首次寫入，是我國推動經濟轉型升級和產業結構調整，推動“兩化融合”的重要舉措。

隨着經濟的發展，我國的污水排放量已越來越大，已造成地表水的嚴重污染，環境質量呈現不斷惡化趨勢。目前全國各地對污染源和排污河渠的水質監測仍停留在手工監測階段，時間覆蓋率低，樣品缺乏科學性和代表性，難以反映企業及城市污水排放連續變化的情況。因此在污水的處理方面，提供一個有效、實用、先進的污水監控處理系統和解決方法，極為迫切，勢在必行。

2 系統總體設計

本系統基於物聯網相關理念和架構進行設計，總體按照物聯網架構理論上分為三個層次，從下到上，依次是感知層、網絡層和應用層。

感知層：包括所有監測點所需要的專業監測設備，數字電錶、數字水錶、流量計、重金屬離子傳感器以及各種氣體所用到的專業傳感器。感知層要求傳感器及其接口設備具有高速、數字化、高精度作為其主要特徵。

網絡層：包括所有可用於數據傳輸的網絡，3G網絡、GPRS網絡、WiFi網絡及工業以太網將用於將感知層的數據接入後端的應用層。傳輸層上實現物理鏈路的互通性，交互協議的穩定性，數據傳輸的實時性、安全性將成為該層的主要特徵。

應用層：主要完成對採集到的各類傳感器數據進行快速處理、系統化分析、直觀化展示以及海量存儲等功能，從而能夠實現動態監測和預警，從而預防各類事故的發生，提高應急事件處理效率，及時發現問題、處理問題和解決問題。

3 感知層設計方案

3.1 分析

生活污水處理廠項目主要消耗能源包括電力消耗、水消耗，其生產過程主要是通過生物反應改善水質，生產過程中只消耗電力用於電機等機械設備，並不排放其他有毒廢棄物或有毒、有害氣體，故監測需求有幾種。

A 污水處理用電消耗監測，包括處理污水使用的`總電壓、總電流、總用電量。

B 溶解氧含量監測，包括污水進水、及排放出水口。

C PH值監測，包括污水進水、及排放出水口。

3.2 傳感器及數據變送器

針對上述監測需求，傳感器及變送器設計方案有幾種。

A 串行連接現有數字化水錶及電錶設備。

在原有電力總線與水管總線以串行連接方式加裝數字式計量裝置，裝置要求如表1。

B 溶解氧傳感器。

溶解氧傳感器要求如表2。

C 數據變送器。

數據變送器用於前端傳感器的模擬量信號（電流或電壓）轉換成為標稱的數字量信息，以用於數據傳輸和存儲，並向傳感器提供必要的電源輸出和補償電壓（或電流）。

4 網絡層設計方案

本項目工程中傳輸層主要用於將各類傳感器的變送器採集獲取的數據傳輸至後台服務應用平台，為了實現傳輸層的穩定性、可擴展性以及數據協議的一致性，所有傳輸層設備均使用統一的接入方式和單一的數據交互協議。

4.1 功能

數據傳輸節點是傳感器節點與後台服務應用之間的橋樑，其主要功能包括通過MODBUS協議將傳感器數據採集至節點上進行數據處理及封裝；通過數據傳輸節點進行數據採集頻率的控制；對數據進行校驗及加密；對數據進行緩存；提供統一的Internet物理鏈路，方便系統擴展與維護。

4.2 網絡選擇

針對目前項目中的三種場景，採用GSM/GPRS網絡作為首選數據傳輸網絡，該網絡具有一定的數據帶寬及較高的覆蓋範圍，無需鋪設網絡線路，同時對於較為複雜的電磁環境能夠進行穩定傳輸，包括建築物阻隔等無線傳輸障礙問題都能很好的應對，從最大程度上保證了物理鏈路的穩定性與可靠性。

（1） 硬件需求

根據項目需求及網絡特性，數據傳輸節點硬件需求如表3。

5 應用層設計方案

應用層所需硬件系統主要用於處理、存儲、展示感知層所採集的物理數據，按照功能可分為Web服務器、數據存儲服務器、數據響應處理服務器，硬件系統組織及功能如圖1所示。

目前服務器硬件平台技術已非常成熟，商業級服務器即可滿足項目需求。

6 結束語

採用物聯網技術實現無線傳感網絡中信息的傳輸，通過傳感器採集的信息來監測污水情況，並採用行之有效的方法進行污水處理，實現實時、精確的污水處理監測。基於物聯網技術應用在污水處理上是行之有效的方案，將進一步促進物聯網在環境保護領域的應用，推動環境保護整體水平的提高。