物聯網的汙水處理方案設計

針對汙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汙水監測處理中，從總體設計到感知層、網路層、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汙水處理方案設計，歡迎來參考！

1 前言

物聯網（The Internet of things）是 “物物相連的網際網路”，即通過射頻技術、紅外感應器、全球定位系統等資訊感測裝置，按約定的協議，把任何物體與因特網連線起來，實現對物體的智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種智慧網路。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、網際網路與行動通訊網之後的又一次資訊產業浪潮。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。

隨著經濟的發展，我國的汙水排放量已越來越大，已造成地表水的嚴重汙染，環境質量呈現不斷惡化趨勢。目前全國各地對汙染源和排汙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汙水排放連續變化的情況。因此在汙水的處理方面，提供一個有效、實用、先進的汙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、網路層和應用層。

感知層：包括所有監測點所需要的專業監測裝置，數字電錶、數字水錶、流量計、重金屬離子感測器以及各種氣體所用到的專業感測器。感知層要求感測器及其介面裝置具有高速、數字化、高精度作為其主要特徵。

網路層：包括所有可用於資料傳輸的網路，3G網路、GPRS網路、WiFi網路及工業乙太網將用於將感知層的資料接入後端的應用層。傳輸層上實現物理鏈路的互通性，互動協議的穩定性，資料傳輸的實時性、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感測器資料進行快速處理、系統化分析、直觀化展示以及海量儲存等功能，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

生活汙水處理廠專案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裝置，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 汙水處理用電消耗監測，包括處理汙水使用的`總電壓、總電流、總用電量。

B 溶解氧含量監測，包括汙水進水、及排放出水口。

C PH值監測，包括汙水進水、及排放出水口。

3.2 感測器及資料變送器

針對上述監測需求，感測器及變送器設計方案有幾種。

A 序列連線現有數字化水錶及電錶裝置。

在原有電力匯流排與水管匯流排以序列連線方式加裝數字式計量裝置，裝置要求如表1。

B 溶解氧感測器。

溶解氧感測器要求如表2。

C 資料變送器。

資料變送器用於前端感測器的模擬量訊號（電流或電壓）轉換成為標稱的數字量資訊，以用於資料傳輸和儲存，並向感測器提供必要的電源輸出和補償電壓（或電流）。

4 網路層設計方案

本專案工程中傳輸層主要用於將各類感測器的變送器採集獲取的資料傳輸至後臺服務應用平臺，為了實現傳輸層的穩定性、可擴充套件性以及資料協議的一致性，所有傳輸層裝置均使用統一的接入方式和單一的資料互動協議。

4.1 功能

資料傳輸節點是感測器節點與後臺服務應用之間的橋樑，其主要功能包括通過MODBUS協議將感測器資料採集至節點上進行資料處理及封裝；通過資料傳輸節點進行資料採集頻率的控制；對資料進行校驗及加密；對資料進行快取；提供統一的Internet物理鏈路，方便系統擴充套件與維護。

4.2 網路選擇

針對目前專案中的三種場景，採用GSM/GPRS網路作為首選資料傳輸網路，該網路具有一定的資料頻寬及較高的覆蓋範圍，無需鋪設網路線路，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） 硬體需求

根據專案需求及網路特性，資料傳輸節點硬體需求如表3。

5 應用層設計方案

應用層所需硬體系統主要用於處理、儲存、展示感知層所採集的物理資料，按照功能可分為Web伺服器、資料儲存伺服器、資料響應處理伺服器，硬體系統組織及功能如圖1所示。

目前伺服器硬體平臺技術已非常成熟，商業級伺服器即可滿足專案需求。

6 結束語

採用物聯網技術實現無線感測網路中資訊的傳輸，通過感測器採集的資訊來監測汙水情況，並採用行之有效的方法進行汙水處理，實現實時、精確的汙水處理監測。基於物聯網技術應用在汙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。