物聯(lián)網(wǎng)的污水處理方案設(shè)計

1、第 第 頁物聯(lián)網(wǎng)的污水處理方案設(shè)計1 前言物聯(lián)網(wǎng)The Internet of things是 “物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，即通過射頻技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按商定的協(xié)議，把任何物體與因特網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種智能網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為當(dāng)前各國科技和產(chǎn)業(yè)競爭的熱點(diǎn)，是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。20* 年“物聯(lián)網(wǎng)”首次寫入，是我國推動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動“兩化融合”的重要舉措。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，我國的污水排放量已越來越大，已造成地表水的嚴(yán)峻污染，環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)不斷惡化趨勢。目前全國各地對污染源和排污河渠

2、的水質(zhì)監(jiān)測仍停留在手工監(jiān)測階段，時間掩蓋率低，樣品缺乏科學(xué)性和代表性，難以反映企業(yè)及城市污水排放連續(xù)改變的狀況。因此在污水的處理方面，提供一個有效、有用、先進(jìn)的污水監(jiān)控處理系統(tǒng)和解決方法，極為迫切，勢在必行。2 系統(tǒng)總體設(shè)計本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理念和架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，總體根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)理論上分為三個層次，從下到上，依次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層：包括全部監(jiān)測點(diǎn)所需要的專業(yè)監(jiān)測設(shè)備，數(shù)字電表、數(shù)字水表、流量計、重金屬離子傳感器以及各種氣體所用到的專業(yè)傳感器。感知層要求傳感器及其接口設(shè)備具有高速、數(shù)字化、高精度作為其主要特征。網(wǎng)絡(luò)層：包括全部可用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、WiFi

3、網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)以太網(wǎng)將用于將感知層的數(shù)據(jù)接入后端的應(yīng)用層。傳輸層上實(shí)現(xiàn)物理鏈路的互通性，交互協(xié)議的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性、安全性將成為該層的主要特征。應(yīng)用層：主要完成對采集到的各類傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理、系統(tǒng)化分析、直觀化展示以及海量存儲等功能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)監(jiān)測和預(yù)警，從而預(yù)防各類事故的發(fā)生，提高應(yīng)急事項(xiàng)處理效率，實(shí)時發(fā)覺問題、處理問題和解決問題。3 感知層設(shè)計方案3.1 分析生活污水處理廠項(xiàng)目主要消耗能源包括電力消耗、水消耗，其生產(chǎn)過程主要是通過生物反應(yīng)改善水質(zhì)，生產(chǎn)過程中只消耗電力用于電機(jī)等機(jī)械設(shè)備，并不排放其他有毒廢棄物或有毒、有害氣體，故監(jiān)測需求有幾種。A 污水處理用電消耗監(jiān)測，包括

4、處理污水運(yùn)用的總電壓、總電流、總用電量。B 溶解氧含量監(jiān)測，包括污水進(jìn)水、及排放出水口。C PH值監(jiān)測，包括污水進(jìn)水、及排放出水口。3.2 傳感器及數(shù)據(jù)變送器針對上述監(jiān)測需求，傳感器及變送器設(shè)計方案有幾種。A 串行連接現(xiàn)有數(shù)字化水表及電表設(shè)備。在原有電力總線與水管總線以串行連接方式加裝數(shù)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(shù)據(jù)變送器。數(shù)據(jù)變送器用于前端傳感器的模擬量信號電流或電壓轉(zhuǎn)換成為標(biāo)稱的數(shù)字量信息，以用于數(shù)據(jù)傳輸和存儲，并向傳感器提供須要的電源輸出和補(bǔ)償電壓或電流。4 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計方案本項(xiàng)目工程中傳輸層主要用于將各類傳感器的變送器采集獵取的數(shù)據(jù)傳輸至

5、后臺服務(wù)應(yīng)用平臺，為了實(shí)現(xiàn)傳輸層的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性以及數(shù)據(jù)協(xié)議的全都性，全部傳輸層設(shè)備均運(yùn)用統(tǒng)一的接入方式和單一的數(shù)據(jù)交互協(xié)議。4.1 功能數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)是傳感器節(jié)點(diǎn)與后臺服務(wù)應(yīng)用之間的橋梁，其主要功能包括通過MODBUS協(xié)議將傳感器數(shù)據(jù)采集至節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及封裝；通過數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集頻率的掌握；對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)及加密；對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；提供統(tǒng)一的Internet物理鏈路，方便系統(tǒng)擴(kuò)展與維護(hù)。4.2 網(wǎng)絡(luò)選擇針對目前項(xiàng)目中的三種場景，采納GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)作為首選數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有肯定的數(shù)據(jù)帶寬及較高的掩蓋范圍，無需鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路，同時對于較為繁復(fù)的電磁環(huán)境能夠進(jìn)行穩(wěn)定傳輸，包括建筑物阻隔等無線傳輸障礙問題都能很好的應(yīng)對，從最大程度上保證了物理鏈路的穩(wěn)定性與牢靠性。1 硬件需求依據(jù)項(xiàng)目需求及網(wǎng)絡(luò)特性，數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)硬件需求如表3。5 應(yīng)用層設(shè)計方案應(yīng)用層所需硬件系統(tǒng)主要用于處理、存儲、展示感知層所采集的物理數(shù)據(jù)，根據(jù)功能可分為Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、數(shù)據(jù)響應(yīng)處理服務(wù)器，硬件系統(tǒng)組織及功能如圖1所示。目前服務(wù)器硬件平臺技術(shù)已特別成熟，商業(yè)級服務(wù)器即可滿意項(xiàng)目需求。6 結(jié)束語采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中信息的傳輸，通過傳感器采集的信息來監(jiān)測污水狀況