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物聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)象，文中提出了將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于污水監(jiān)測處理中，從總體設計到感知層、網(wǎng)絡層、應用層等三個層面的詳細方案設計，以滿足系統(tǒng)實時性、可靠性、實用性的要求。下面是小編整理的物聯(lián)網(wǎng)的污水處理方案設計，歡迎來參考！
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)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物體與因特網(wǎng)連接起來，實現(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。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為當前各國科技和產(chǎn)業(yè)競爭的熱點，是繼計算機、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。20xx 年“物聯(lián)網(wǎng)”首次寫入，是我國推動經(jīng)濟轉(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)濟的發(fā)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(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的水質(zhì)監(jiān)測仍停留在手工監(jiān)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(yè)及城市污水排放連續(xù)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(jiān)控處理系統(tǒng)和解決方法，極為迫切，勢在必行。
2 系統(tǒng)總體設計
本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理念和架構(gòu)進行設計，總體按照物聯(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)絡層和應用層。
感知層：包括所有監(jiān)測點所需要的專業(yè)監(jiān)測設備，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備具有高速、數(shù)字化、高精度作為其主要特征。
網(wǎng)絡層：包括所有可用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡，3G網(wǎng)絡、GPRS網(wǎng)絡、WiFi網(wǎng)絡及工業(yè)以太網(wǎng)將用于將感知層的數(shù)據(jù)接入后端的應用層。傳輸層上實現(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)膶崟r性、安全性將成為該層的主要特征。
應用層：主要完成對采集到的各類傳感器數(shù)據(jù)進行快速處理、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)測和預警，從而預防各類事故的發(fā)生，提高應急事件處理效率，及時發(fā)現(xiàn)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(chǎn)過程主要是通過生物反應改善水質(zhì)，生產(chǎn)過程中只消耗電力用于電機等機械設備，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，包括處理污水使用的總電壓、總電流、總用電量。
B 溶解氧含量監(jiān)測，包括污水進水、及排放出水口。
C PH值監(jiān)測，包括污水進水、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，傳感器及變送器設計方案有幾種。
A 串行連接現(xiàn)有數(shù)字化水表及電表設備。
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，并向傳感器提供必要的電源輸出和補償電壓（或電流）。
4 網(wǎng)絡層設計方案
本項目工程中傳輸層主要用于將各類傳感器的變送器采集獲取的數(shù)據(jù)傳輸至后臺服務應用平臺，為了實現(xiàn)傳輸層的穩(wěn)定性、可擴展性以及數(shù)據(jù)協(xié)議的一致性，所有傳輸層設備均使用統(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)點是傳感器節(jié)點與后臺服務應用之間的橋梁，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)點上進行數(shù)據(jù)處理及封裝；通過數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集頻率的控制；對數(shù)據(jù)進行校驗及加密；對數(shù)據(jù)進行緩存；提供統(tǒng)一的Internet物理鏈路，方便系統(tǒng)擴展與維護。
4.2 網(wǎng)絡選擇
針對目前項目中的三種場景，采用GSM/GPRS網(wǎng)絡作為首選數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡具有一定的數(shù)據(jù)帶寬及較高的覆蓋范圍，無需鋪設網(wǎng)絡線路，同時對于較為復雜的電磁環(huán)境能夠進行穩(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對，從最大程度上保證了物理鏈路的穩(wěn)定性與可靠性。
（1） 硬件需求
根據(jù)項目需求及網(wǎng)絡特性，數(shù)據(jù)傳輸節(jié)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(tǒng)主要用于處理、存儲、展示感知層所采集的物理數(shù)據(jù)，按照功能可分為Web服務器、數(shù)據(jù)存儲服務器、數(shù)據(jù)響應處理服務器，硬件系統(tǒng)組織及功能如圖1所示。
目前服務器硬件平臺技術(shù)已非常成熟，商業(yè)級服務器即可滿足項目需求。
6 結(jié)束語
采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡中信息的傳輸，通過傳感器采集的信息來監(jiān)測污水情況，并采用行之有效的方法進行污水處理，實現(xiàn)實時、精確的污水處理監(jiān)測。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用在污水處理上是行之有效的方案，將進一步促進物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護領(lǐng)域的應用，推動環(huán)境保護整體水平的提高。
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