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物聯(lián)網(wǎng)的污水處理方案設(shè)計(jì)
針對(duì)污水隨機(jī)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(yīng)用于污水監(jiān)測(cè)處理中，從總體設(shè)計(jì)到感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等三個(gè)層面的詳細(xì)方案設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、可靠性、實(shí)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(shè)計(jì)，歡迎來(lái)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(guò)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，按約定的協(xié)議，把任何物體與因特網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)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(guó)科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)，是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)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(xiě)入，是我國(guó)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)“兩化融合”的重要舉措。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的污水排放量已越來(lái)越大，已造成地表水的嚴(yán)重污染，環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)不斷惡化趨勢(shì)。目前全國(guó)各地對(duì)污染源和排污河渠的水質(zhì)監(jiān)測(cè)仍停留在手工監(jiān)測(cè)階段，時(shí)間覆蓋率低，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)變化的情況。因此在污水的處理方面，提供一個(gè)有效、實(shí)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(shì)在必行。
2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
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(jì)，總體按照物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)理論上分為三個(gè)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：包括所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)所需要的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，數(shù)字電表、數(shù)字水表、流量計(jì)、重金屬離子傳感器以及各種氣體所用到的專(zhuān)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：包括所有可用于數(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(shí)性、安全性將成為該層的主要特征。
應(yīng)用層：主要完成對(duì)采集到的各類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理、系統(tǒng)化分析、直觀(guān)化展示以及海量存儲(chǔ)等功能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，從而預(yù)防各類(lèi)事故的發(fā)生，提高應(yīng)急事件處理效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題和解決問(wèn)題。
3 感知層設(shè)計(jì)方案
3.1 分析
生活污水處理廠(chǎng)項(xiàng)目主要消耗能源包括電力消耗、水消耗，其生產(chǎn)過(guò)程主要是通過(guò)生物反應(yīng)改善水質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)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(cè)需求有幾種。
A 污水處理用電消耗監(jiān)測(cè)，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(cè)，包括污水進(jìn)水、及排放出水口。
C PH值監(jiān)測(cè)，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(duì)上述監(jiān)測(cè)需求，傳感器及變送器設(shè)計(jì)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(xiàn)與水管總線(xiàn)以串行連接方式加裝數(shù)字式計(jì)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(hào)（電流或電壓）轉(zhuǎn)換成為標(biāo)稱(chēng)的數(shù)字量信息，以用于數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)，并向傳感器提供必要的電源輸出和補(bǔ)償電壓（或電流）。
4 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)方案
本項(xiàng)目工程中傳輸層主要用于將各類(lèi)傳感器的變送器采集獲取的數(shù)據(jù)傳輸至后臺(tái)服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，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)議的一致性，所有傳輸層設(shè)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(diǎn)是傳感器節(jié)點(diǎn)與后臺(tái)服務(wù)應(yīng)用之間的橋梁，其主要功能包括通過(guò)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(guò)數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集頻率的控制；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)及加密；對(duì)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(duì)目前項(xiàng)目中的三種場(chǎng)景，采用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)具有一定的數(shù)據(jù)帶寬及較高的覆蓋范圍，無(wú)需鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路，同時(shí)對(duì)于較為復(fù)雜的電磁環(huán)境能夠進(jìn)行穩(wěn)定傳輸，包括建筑物阻隔等無(wú)線(xiàn)傳輸障礙問(wèn)題都能很好的應(yīng)對(duì)，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(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(jì)方案
應(yīng)用層所需硬件系統(tǒng)主要用于處理、存儲(chǔ)、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(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(tái)技術(shù)已非常成熟，商業(yè)級(jí)服務(wù)器即可滿(mǎn)足項(xiàng)目需求。
6 結(jié)束語(yǔ)
采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中信息的傳輸，通過(guò)傳感器采集的信息來(lái)監(jiān)測(cè)污水情況，并采用行之有效的方法進(jìn)行污水處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精確的污水處理監(jiān)測(cè)�；谖锫�(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在污水處理上是行之有效的方案，將進(jìn)一步促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)整體水平的提高。
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