CN107274650A - 一种水处理工程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水处理工程监控系统，包括水处理工程监控中心、水处理设备监测模块、控制模块和通信模块；所述的水处理设备监测模块通过通信模块与水处理工程监控中心通信连接，所述的控制模块无线连接水处理工程监控中心；所述的水处理设备监测模块用于基于无线传感器网络对水处理设备进行监测，采集水处理设备状态参数并发送至水处理工程监控中心；所述的水处理工程监控中心用于对水处理设备状态参数进行分析处理，并产生相应的控制指令；控制模块用于根据接收的控制指令控制相应的水处理设备。本发明实现水处理过程的智能监控功能。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种水处理工程监控系统。
背景技术
相关技术中，水厂各设备车间相距较远，因此如何实现远程通信是一个值得关注的问题。传统的数据传输采用各种现场总线，需要对现场走线进行施工，安装不便。由于化学药品的腐蚀，造成总线老化短路，给工作人员的检修带来了很大的不便，增加了系统的维护成本。并且在偏僻地区布线困难，易被雷击，容易受到人为偷盗等因素的破坏，这都使系统的成本增加，可靠性下降。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种水处理工程监控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种水处理工程监控系统，包括水处理工程监控中心、水处理设备监测模块、控制模块和通信模块；所述的水处理设备监测模块通过通信模块与水处理工程监控中心通信连接，所述的控制模块无线连接水处理工程监控中心；所述的水处理设备监测模块用于基于无线传感器网络对水处理设备进行监测，采集水处理设备状态参数并发送至水处理工程监控中心；所述的水处理工程监控中心用于对水处理设备状态参数进行分析处理，并产生相应的控制指令；控制模块用于根据接收的控制指令控制相应的水处理设备。
本发明的有益效果为：采用无线传感器网络进行水处理设备状态参数传输，实现水处理工程的监控，同时避免采用大量总线和电气配管，减少了整个系统的施工量，也减少了总线由于腐蚀、雷击、人为偷盗等因素受到破坏而导致系统发生故障的可能。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构框图；
图2是本发明水处理工程监控中心的连接框图。
附图标记：
水处理工程监控中心1、水处理设备监测模块2、控制模块3、通信模块4、数据存储单元10、控制指令生成单元20、数据处理单元30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种水处理工程监控系统，包括水处理工程监控中心1、水处理设备监测模块2、控制模块3、通信模块4；所述的水处理设备监测模块2通过通信模块4与水处理工程监控中心1通信连接，所述的控制模块3无线连接水处理工程监控中心1；所述的水处理设备监测模块2用于基于无线传感器网络对水处理设备进行监测，采集水处理设备状态参数并发送至水处理工程监控中心1；所述的水处理工程监控中心1用于对水处理设备状态参数进行分析处理，并产生相应的控制指令；控制模块3用于根据接收的控制指令控制相应的水处理设备。
优选地，所述对水处理设备状态参数进行分析处理，包括：判断水处理设备状态参数是否满足预设的水处理设备状态参数阈值条件，当某一水处理设备状态参数不满足预设的水处理设备状态参数条件时，向控制模块3发送控制指令，控制相应的家居设备停止运作。
优选地，所述水处理工程监控中心1包括数据存储单元10和控制指令生成单元20，所述数据存储单元10与所述水处理设备监测模块2连接，用于存储所述水处理设备监测模块2采集的水处理设备状态参数，所述控制指令生成单元20与所述控制模块3无线通讯连接，用于向所述控制模块3发送控制指令；还包括数据处理单元30，用于对水处理设备状态参数进行处理，判断水处理设备状态参数是否满足预设的水处理设备状态参数阈值条件；所述数据处理单元30连接数据存储单元10和控制指令生成单元20。
本发明上述实施例采用无线传感器网络进行水处理设备状态参数传输，实现水处理工程的监控，同时避免采用大量总线和电气配管，减少了整个系统的施工量，也减少了总线由于腐蚀、雷击、人为偷盗等因素受到破坏而导致系统发生故障的可能。
优选地，所述的水处理设备监测模块2包括水处理设备状态监测节点、汇聚节点、基站和无线路由器，水处理设备状态监测节点感知周围区域并将收集的水处理设备状态参数发送给汇聚节点，无线路由器将汇聚节点融合的水处理设备状态参数传输至基站，进而通过基站将水处理设备状态参数传输至水处理工程监控中心1，其中水处理设备状态监测节点每隔S时向汇聚节点发送n个长度为l的水处理设备状态参数包。
优选地，水处理设备状态监测节点以分簇路由形式将水处理设备状态参数发送至汇聚节点，分簇时，水处理设备状态监测节点作为簇成员节点，汇聚节点作为簇头节点，其中水处理设备状态监测节点选择簇头节点加入簇时，具体执行：
(1)按照下列公式计算水处理设备状态监测节点到汇聚节点的极限距离：
式中，Dmax(Ei)表示水处理设备状态监测节点Ei到汇聚节点的极限距离，表示水处理设备状态监测节点Ei的初始能量值，为水处理设备状态监测节点Ei的生命周期，表示水处理设备状态监测节点Ei单次发送n个长度为l的水处理设备状态参数包所消耗的能量，λ为设定的调整系数；
(2)按照下列公式计算符合极限距离条件内的汇聚节点相对于水处理设备状态监测节点的优选值，并从符合极限距离条件内的汇聚节点中选择优选值最大的汇聚节点加入簇：
式中，Ej表示第j个符合极限距离条件内的汇聚节点，P(Ej→Ei)表示Ej相对于水处理设备状态监测节点Ei的优选值，Ejv表示Ej的第v个邻居节点，为Ej的邻居节点数目，为Ejν的当前能量值，为Ej的当前能量值，QT为设定的能量阈值，n(Ejν∩Ejμ)表示水处理设备状态监测节点Ei的邻居节点为Ej的邻居节点的数目。
现有技术中水处理设备状态监测节点都是通过最短路径来选择簇头节点，而在实际情况中最短路径有时候并不是最有效的当选者，本优选实施例按照上述方式选择水处理设备状态监测节点的簇头节点，能够确保选择的簇头节点及其邻居节点的剩余能量能够传输该水处理设备状态监测节点的水处理设备状态参数，避免部分水处理设备状态参数的丢失，保障了水处理设备状态参数的合理有效传输，为水处理监控系统的有效运作奠定良好的基础。
优选地，汇聚节点部署于设定的水处理工程监测区域内的数目按照下列公式确定：
式中，Y表示汇聚节点部署于设定的水处理工程监测区域内的数目，Rα表示汇聚节点的感知距离，Φ为设定的水处理工程监测区域的面积，为水处理设备状态监测节点中的最小初始能量，Smin为最小初始能量对应的水处理设备状态监测节点的生命周期，Qmin(l,n)为最小初始能量对应的水处理设备状态监测节点单次发送n个长度为l的水处理设备状态参数包所消耗的能量。
本优选实施例设定了汇聚节点部署于设定的水处理工程监测区域内的数目的计算公式，该计算公式考虑了能量、感知范围和监测面积等因素，能够获得较优的汇聚节点数目，从而为汇聚节点的部署提供参考，按照上述公式计算的部署数目部署汇聚节点，能够使得汇聚节点的部署更为合理，相对于现有技术随意部署汇聚节点的方式，更能够节省水处理工程监控系统在水处理设备状态参数采集方面的网络成本。
优选地，部署水处理设备状态监测节点时，水处理设备状态监测节点的部署数目需要满足下列约束公式：
式中，Rβ为水处理设备状态监测节点的感知距离，K为水处理设备状态监测节点的部署数目，MT为设定的网络覆盖度阈值，其中网络覆盖度表示监测区域内任一点被网络水处理设备状态监测节点覆盖的概率，MT的取值范围设定为[0.7,0.85]。
本优选实施例在进行水处理设备状态监测节点的部署时，考虑了网络覆盖度因素，设定了水处理设备状态监测节点的部署数目约束公式，从而为水处理设备状态监测节点的合理部署提供必要的参考，保障一定的网络覆盖度，延长水处理设备监测模块2中无线传感器网络的生命周期，相应地提高水处理设备状态监测节点部署的效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种水处理工程监控系统，其特征是，包括水处理工程监控中心、水处理设备监测模块、控制模块和通信模块；所述的水处理设备监测模块通过通信模块与水处理工程监控中心通信连接，所述的控制模块无线连接水处理工程监控中心；所述的水处理设备监测模块用于基于无线传感器网络对水处理设备进行监测，采集水处理设备状态参数并发送至水处理工程监控中心；所述的水处理工程监控中心用于对水处理设备状态参数进行分析处理，并产生相应的控制指令；控制模块用于根据接收的控制指令控制相应的水处理设备。
2.根据权利要求1所述的一种水处理工程监控系统，其特征是，所述对水处理设备状态参数进行分析处理，包括：判断水处理设备状态参数是否满足预设的水处理设备状态参数阈值条件，当某一水处理设备状态参数不满足预设的水处理设备状态参数条件时，向控制模块发送控制指令，控制相应的家居设备停止运作。
3.根据权利要求2所述的一种水处理工程监控系统，其特征是，所述水处理工程监控中心包括数据存储单元和控制指令生成单元，所述数据存储单元与所述水处理设备监测模块连接，用于存储所述水处理设备监测模块采集的水处理设备状态参数，所述控制指令生成单元与所述控制模块无线通讯连接，用于向所述控制模块发送控制指令；还包括数据处理单元，用于对水处理设备状态参数进行处理，判断水处理设备状态参数是否满足预设的水处理设备状态参数阈值条件；所述数据处理单元连接数据存储单元和控制指令生成单元。
4.根据权利要求1所述的一种水处理工程监控系统，其特征是，所述的水处理设备监测模块包括水处理设备状态监测节点、汇聚节点、基站和无线路由器，水处理设备状态监测节点感知周围区域并将收集的水处理设备状态参数发送给汇聚节点，进而通过基站将水处理设备状态参数传输至水处理工程监控中心，无线路由器将汇聚节点融合的水处理设备状态参数传输至基站，其中水处理设备状态监测节点每隔S时向汇聚节点发送n个长度为l的水处理设备状态参数包。
5.根据权利要求4所述的一种水处理工程监控系统，其特征是，水处理设备状态监测节点以分簇路由形式将水处理设备状态参数发送至汇聚节点，分簇时，水处理设备状态监测节点作为簇成员节点，汇聚节点作为簇头节点，其中水处理设备状态监测节点选择簇头节点加入簇时，具体执行：
(1)按照下列公式计算水处理设备状态监测节点到汇聚节点的极限距离：
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式中，Dmax(Ei)表示水处理设备状态监测节点Ei到汇聚节点的极限距离，表示水处理设备状态监测节点Ei的初始能量值，为水处理设备状态监测节点Ei的生命周期，表示水处理设备状态监测节点Ei单次发送n个长度为l的水处理设备状态参数包所消耗的能量，λ为设定的调整系数；
(2)按照下列公式计算符合极限距离条件内的汇聚节点相对于水处理设备状态监测节点的优选值，并从符合极限距离条件内的汇聚节点中选择优选值最大的汇聚节点加入簇：
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式中，Ej表示第j个符合极限距离条件内的汇聚节点，P(Ej→Ei)表示Ej相对于水处理设备状态监测节点Ei的优选值，Ejv表示Ej的第v个邻居节点，为Ej的邻居节点数目，为Ejv的当前能量值，为Ej的当前能量值，QT为设定的能量阈值，n(Ejv∩Ejμ)表示水处理设备状态监测节点Ei的邻居节点为Ej的邻居节点的数目。
6.根据权利要求4所述的一种水处理工程监控系统，其特征是，汇聚节点部署于设定的水处理工程监测区域内的数目按照下列公式确定：
<mrow>
<mi>Y</mi>
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式中，Y表示汇聚节点部署于设定的水处理工程监测区域内的数目，Rα表示汇聚节点的感知距离，Φ为设定的水处理工程监测区域的面积，为水处理设备状态监测节点中的最小初始能量，Smin为最小初始能量对应的水处理设备状态监测节点的生命周期，Qmin(l,n)为最小初始能量对应的水处理设备状态监测节点单次发送n个长度为l的水处理设备状态参数包所消耗的能量。
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |