基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)研究與設計

袁 媛，姚永衛(wèi)，崔 嵬，趙海志

(河北機電職業(yè)技術(shù)學院 電氣工程系，河北 邢臺 054000)

0 引言

大量調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，當前我國污水排放情況形式嚴峻，污水處理工作現(xiàn)狀不容樂觀，如果得不到有效解決，勢必會對我國水資源的科學利用帶來影響，同時也會給人們的身體健康帶來危害。目前現(xiàn)有的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)不能更好地滿足經(jīng)濟社會的發(fā)展要求，大量城建活動、生活水污染、工業(yè)水污染面積的增加與現(xiàn)有落后的水污染監(jiān)測系統(tǒng)矛盾日益尖銳，急需研究和設計一款采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)。我國污水處理監(jiān)測技術(shù)發(fā)展相對較晚，20世紀60年代才逐漸引進和創(chuàng)新污水自動化處理技術(shù)。近年來，隨著我國信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在多個生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應用，其中就包括在污水處理監(jiān)測系統(tǒng)中的應用。據(jù)了解，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)可以更好地了解和掌握不同污水排放點的實時動態(tài)，推動污水科學合理排放，減少污水排放過程中造成的環(huán)境污染，進而推動我國水資源的可持續(xù)利用。

1 污水處理現(xiàn)狀

污水處理調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前，我國大中城市建立了相對完善、科學、系統(tǒng)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)，但一些小城市、城鎮(zhèn)和農(nóng)村的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)還不完善或者尚未建立，尤其是一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)沒有完善的污水處理系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)，致使排放的污水不經(jīng)過任何技術(shù)處理就直接排放到河道等水體中。這種粗放式的排放方式，不僅會對附近水體造成嚴重污染，甚至還會給一個城市的水源帶來重大的安全隱患，給人們的身體健康造成極大的負面影響。尤其是我國南方城市的發(fā)展與鄉(xiāng)村建設，南方地區(qū)水資源相對豐富，如果任由污水大量排放，勢必會造成水體日益惡化，若長時間得不到科學有效地解決，勢必會給周邊環(huán)境帶來不可逆轉(zhuǎn)的有機物污染和重金屬污染，會對人們的生命財產(chǎn)安全帶來不可估量的威脅。加強污水處理系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)建設，對改善水質(zhì)，提高生產(chǎn)生活環(huán)境質(zhì)量意義重大。基于現(xiàn)代信息技術(shù)，深化研究物聯(lián)網(wǎng)污水處理監(jiān)測系統(tǒng)，已成為社會普遍關(guān)注的重點話題之一。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展而興起的，它是將現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代智能技術(shù)、人工智能技術(shù)結(jié)合在一起的集合技術(shù)，通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，可以實現(xiàn)對工作信息的實時監(jiān)控和自動識別。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是一種遙感技術(shù)。目前，世界各國都非常重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)與應用工作，它已經(jīng)成為經(jīng)濟社會發(fā)展過程中比較流行的技術(shù)之一，現(xiàn)已被廣泛應用于生產(chǎn)生活的相關(guān)領(lǐng)域。我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起步于20世紀末，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)日趨成熟，在水資源監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都得到了有效應用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成功應用于污水處理監(jiān)測中的成功案例已經(jīng)有很多，但在具體應用中還存在一定問題，不能將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)越性充分發(fā)揮出來。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)設計

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用原理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是融合多種現(xiàn)代信息技術(shù)的集合技術(shù)，其主要分為三個功能領(lǐng)域，即感知功能、網(wǎng)絡傳輸功能、實踐應用功能，其中的感知功能可以實時采集所需的環(huán)境數(shù)據(jù)，有效提高了能源利用率。網(wǎng)絡功能指的是可以有效將通信網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡融合在一起，提高設備運行中所產(chǎn)生的各類信息數(shù)據(jù)的準確性、科學性。網(wǎng)絡功能是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的基礎，其覆蓋范圍也相對廣泛。實踐應用功能主要指的就是對工作信息數(shù)據(jù)的實際處理能力，該功能是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效運行的保障。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與完善為污水處理監(jiān)測系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐，大量實踐表明，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效提升污水處理質(zhì)量。要想保證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在污水處理監(jiān)測系統(tǒng)中的科學有效應用，就要不斷創(chuàng)新設計理念與設計方法，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地融入到現(xiàn)代信息技術(shù)中，將物聯(lián)網(wǎng)的感知功能、網(wǎng)絡功能、實踐應用功能充分發(fā)揮出來，并不斷總結(jié)在應用過程中出現(xiàn)的問題，進而采取有針對性的策略加以解決，保證污水排放能夠得到更加科學的監(jiān)測。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計

在開展污水處理監(jiān)測系統(tǒng)的設計工作中，一定要將硬件設計環(huán)節(jié)重視起來。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計主要包括污水排放自動監(jiān)測系統(tǒng)、污水排放和處理數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)以及環(huán)保部門監(jiān)管系統(tǒng)。在原有的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)中，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在監(jiān)測點布置和安裝一些監(jiān)測傳感器，而這些傳感器可以通過網(wǎng)絡技術(shù)將搜集到的污水排放數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)及時反饋到監(jiān)控平臺工作人員手中。監(jiān)測傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知功能，在應用過程中又分為兩個系統(tǒng)功能，分別是環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能和信息數(shù)據(jù)傳輸功能。環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能主要針對數(shù)據(jù)采集工作，因此其處理數(shù)據(jù)的能力相對較差，所以主要負責搜集污水排放和污水處理的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)準確傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺中。在設計過程中，要盡可能完善數(shù)據(jù)智能處理環(huán)節(jié)，這樣在監(jiān)測過程中就可以及時準確地掌握系統(tǒng)和設備的運行情況，并根據(jù)信息數(shù)據(jù)反饋的問題拿出科學的解決方案。同時，要強化數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，以便更好地了解和掌握某一個監(jiān)測點污水排放和處理的情況，真正實現(xiàn)污水處理的實時監(jiān)控，使污水處理更加科學化、精確化。

3.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計主要包括兩個方面，分別是數(shù)據(jù)采集流程的設計和信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。為了保證物聯(lián)網(wǎng)下污水處理監(jiān)測系統(tǒng)的科學穩(wěn)定運行，數(shù)據(jù)采集流程的設計以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運行的設計一定要流暢，同時保證系統(tǒng)涵蓋的廣泛性，將污水中的氧量、氨氮、總磷、總氮等信息納入到監(jiān)測系統(tǒng)中，為工作人員提供科學準確的依據(jù)。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)ξ鬯幚淼闹饕h(huán)節(jié)進行監(jiān)控，并將下屬設備的水量、水位、水質(zhì)以及設備狀態(tài)信息通過物聯(lián)網(wǎng)進行收集整合，然后對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)了對污水處理整個過程的實時控制。