申請(qǐng)日2010.05.31
公開(kāi)(公告)日2011.02.02
IPC分類(lèi)號(hào)H04W84/18; G01N33/18
摘要
本實(shí)用新型涉及一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污水處理監(jiān)控裝置。目前污水處理通過(guò)有線方式進(jìn)行監(jiān)控，成本較高。本實(shí)用新型包括多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)、多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)。多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)分布在污水處理廠內(nèi)污水處理過(guò)程的各個(gè)污水處理池中，多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)分布在多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)之間，傳感器終端節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接，路由節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接，嵌入式平板電腦通過(guò)可編程控制器與中心節(jié)點(diǎn)連接。本實(shí)用新型省去了布線的麻煩，可以隨意更改網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、布局，后期維護(hù)也很方便，有利于提高污水處理的效率和效果。同時(shí)，可編程控制器可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)污水處理進(jìn)行集中控制，也可以通過(guò)平板電腦更改決策策略，優(yōu)化控制。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污水處理監(jiān)控裝置，包括多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)、多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)分布在污水處理廠內(nèi)污水處理過(guò)程的各個(gè)污水處理池中，多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)分布在多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)之間，傳感器終端節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接，路由節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接，嵌入式平板電腦通過(guò)可編程控制器與中心節(jié)點(diǎn)連接，其特征在于：
傳感器終端節(jié)點(diǎn)包括在線檢測(cè)儀表、信號(hào)采集M16單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)模塊;在線檢測(cè)儀表與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)采集M16單片機(jī)連接，信號(hào)采集M16單片機(jī)與無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)串口連接，無(wú)線收發(fā)模塊上連接有終端天線;
路由節(jié)點(diǎn)包括串口連接的信號(hào)中繼M16單片機(jī)和路由通信模塊，路由通信模塊上連接有中繼天線;
中心節(jié)點(diǎn)包括與STM32單片機(jī)通過(guò)串口連接的無(wú)線通信模塊、與STM32單片機(jī)通過(guò)IO口連接的按鍵模塊和顯示模塊，STM32單片機(jī)連接有RS485總線接口，無(wú)線通信模塊上連接有中心節(jié)點(diǎn)天線。
說(shuō)明書(shū)
基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污水處理監(jiān)控裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于無(wú)線傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污水處理監(jiān)控裝置，和現(xiàn)有的PLC技術(shù)相結(jié)合，用于污水處理的監(jiān)測(cè)與控制。
背景技術(shù)
我國(guó)淡水資源總量居世界第六位，但人均占有量?jī)H為世界人均占有量的1/4。淡水資源非常缺乏，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展、人口數(shù)量的繼續(xù)增加，淡水資源短缺加重。因此，污水的再處理與應(yīng)用成為可持續(xù)發(fā)展的必要手段。
《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》規(guī)定，2010年全國(guó)城鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%，要達(dá)到此目標(biāo)，每年用于水污染防治投資須達(dá)400億元以上。要達(dá)到這一目標(biāo)，我國(guó)須新增污水處理廠近1000余座，總投資高達(dá)2000至3000億元。此外，相應(yīng)的管理網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資也非常巨大。由此可見(jiàn)，我國(guó)的污水處理事業(yè)存在較大的資金缺口，環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻。因此，污水處理系統(tǒng)從大規(guī)模集中式向中小規(guī)模分散式轉(zhuǎn)變，形成“以大型為主，中小型互補(bǔ)”的布局是符合我國(guó)國(guó)情和發(fā)展形勢(shì)的。
污水處理過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜生物過(guò)程：反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，許多影響系統(tǒng)特性的參數(shù)難以控制，多數(shù)信息非數(shù)字化和量化，系統(tǒng)高度動(dòng)態(tài)化。由于它的機(jī)理具有復(fù)雜、高度非線性等特點(diǎn)，為保證污水處理過(guò)程的良好運(yùn)行和提高出水水質(zhì)，控制策略的精心設(shè)計(jì)就顯尤為重要。而控制的基礎(chǔ)就是對(duì)當(dāng)前狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，那么污水處理過(guò)程中的重要參數(shù)測(cè)量就顯得非常重要。
據(jù)有關(guān)資料和對(duì)部分地方污水處理廠的考察，我國(guó)目前已建成投入生產(chǎn)運(yùn)行的污水處理廠，自動(dòng)控制監(jiān)測(cè)技術(shù)大致有三種情況：一種情況是建立中央控制室，中控室雙機(jī)熱備系統(tǒng)通過(guò)通信介質(zhì)(如雙絞線、光纖等)連接廠內(nèi)各PLC控制子站，各PLC控制子站控制現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)控制的目的;第二種情況是在各污水處理廠直接通過(guò)各PLC子站控制各現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表;第三種情況是由于建廠時(shí)間較早或經(jīng)費(fèi)投入不足，廠內(nèi)沒(méi)有自動(dòng)控制系統(tǒng)。無(wú)論何種情況，由于采用的設(shè)備和技術(shù)參差不齊，給污水處理廠的生產(chǎn)運(yùn)行、管理受到不同程度的影響，影響出水水質(zhì)，有待于采用新的自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造、改建、甚至重建，以滿(mǎn)足污水處理廠生產(chǎn)運(yùn)行的需要;其次便于國(guó)家職能部門(mén)對(duì)重點(diǎn)污染源-污水處理廠是否正常生產(chǎn)、是否穩(wěn)定達(dá)標(biāo)生產(chǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控;同時(shí)國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)政策明確提出，要廣泛推廣科學(xué)技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)等高科技技術(shù)，提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，朝著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、管理信息化、高質(zhì)量、高效率、節(jié)能的方向發(fā)展。
總的來(lái)說(shuō)，目前工廠污水處理由于布局分散，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)昂貴，經(jīng)常處于無(wú)監(jiān)督狀態(tài)，使污水處理效果不理想，各項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到要求。即使使用了昂貴的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的有線監(jiān)測(cè)，需要專(zhuān)業(yè)人員布線安裝，更改非常麻煩。另外，有關(guān)部門(mén)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)不方便，需要到現(xiàn)場(chǎng)勘查監(jiān)督，管理困難。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污水處理監(jiān)控裝置，結(jié)合現(xiàn)有的PLC和平板電腦，提供便捷的方式對(duì)污水處理進(jìn)行檢測(cè)與管理。
本實(shí)用新型包括多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)、多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)。多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)分布在污水處理廠內(nèi)污水處理過(guò)程的各個(gè)污水處理池中，多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)分布在多個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)之間，傳感器終端節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接，路由節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接，嵌入式平板電腦通過(guò)可編程控制器與中心節(jié)點(diǎn)連接。
傳感器終端節(jié)點(diǎn)包括在線檢測(cè)儀表、信號(hào)采集M16單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)模塊。在線檢測(cè)儀表與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)采集M16單片機(jī)連接，信號(hào)采集M16單片機(jī)與無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)串口連接，無(wú)線收發(fā)模塊上連接有終端天線。
路由節(jié)點(diǎn)包括串口連接的信號(hào)中繼M16單片機(jī)和路由通信模塊，路由通信模塊上連接有中繼天線。
中心節(jié)點(diǎn)包括與STM32單片機(jī)通過(guò)串口連接的無(wú)線通信模塊、與STM32單片機(jī)通過(guò)IO口連接的按鍵模塊和顯示模塊，STM32單片機(jī)連接有RS485總線接口，無(wú)線通信模塊上連接有中心節(jié)點(diǎn)天線。
本實(shí)用新型能為污水處理管理提供實(shí)時(shí)處理狀態(tài)、處理結(jié)果等參數(shù)，為掌握污水處理流程是否合理，處理結(jié)果是否合格提供了方便。
無(wú)線傳感器的應(yīng)用，使得網(wǎng)絡(luò)的安裝更為方便，省去了布線的麻煩。在使用過(guò)程中節(jié)點(diǎn)的實(shí)效、故障只需要更換相應(yīng)模塊即可。如果污水處理系統(tǒng)需要增加或減少一些處理設(shè)備，由于采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式，可以隨意增減傳感器終端節(jié)點(diǎn)。如此，在后期維護(hù)也很方便。監(jiān)控中心的集中管理，可以宏觀了解整個(gè)污水處理過(guò)程，以及各個(gè)環(huán)節(jié)的處理細(xì)節(jié)，從而調(diào)整當(dāng)前的處理步驟、時(shí)間等污水處理策略，有利于提高污水處理的效率和效果。
PLC(可編程控制器)在工業(yè)應(yīng)用很多，穩(wěn)定性比較好，適用于污水處理的控制。把無(wú)線監(jiān)測(cè)的便捷性和PLC在控制領(lǐng)域的穩(wěn)定性結(jié)合，可以更好的優(yōu)化污水處理系統(tǒng)。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不需要達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)，用嵌入式平板電腦就可對(duì)整個(gè)污水處理流程了解并控制。此外，平板電腦和PLC用PROFIBUS總線相連，擴(kuò)展方便。
本實(shí)用新型可以獲得處理流程參數(shù)，處理結(jié)果，且可以長(zhǎng)期記錄，可以對(duì)建立更好的污水處理模型，提高污水處理效果，以及加強(qiáng)政府監(jiān)督力度有很大的幫助。
