CN107367297A - 一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，包括分布式WSN检测模块和远程监测系统，分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N，分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输出端电连接数据处理模块的输入端。本发明通过设置分布式WSN检测模块、数据显示模块和数据查询模块，它能根据不同的环境自主完成所分配的监测任务，WSN可以配备多种水质传感器，运用短距离无线通信方式组成自组织网络，该系统相对于传统的水质实时监测系统，在保证水质监测系统中的数据采集、传输、存储及查询的同时，又降低了系统成本，且监测节点易于安装和维护，有较强的灵活性。

Description

一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置

技术领域

本发明涉及水质无线监测技术领域，具体为一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置。

背景技术

随着工业的进步，工厂废水排污不断增加，致使水污染情势日益严峻，工业生产过程中会产生大量的污水，不同工业过程排放的污水种类不同，对水环境造成污染的主要包含重金属元素、有机化合物和其他化学物质，在污水排出之前要对其进行处理，但对于某些企业来讲，由于污水处理成本高，他们就私自将废水不经处理或者将处理不达标的废水直接排出，造成了严重的水污染，治理水污染问题的关键是掐断污染水的排放源头。

水环境监测的关键任务是有效地测量水质对象的各参数的含量以辨别水质的污染程度，从而及时对个人或者企业排污进行管理，一般的说，水环境监测的对象具有成份复杂、含量易发生突变、分布广泛和难以准确实时测量等特点，有的甚至在环境比较恶劣的地方，难于监测，这一系列因素致使水质监测面临相当大的挑战。

近年来，我国的工业发展取得了相当大的成就，伴随而来的水环境治理也就面临着相当大的挑战,开发水环境实时监测系统，对于减少水污染排放源头和水环境的治理，有着极其重要的意义。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，解决了现有工厂废水难以监测的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，包括分布式WSN检测模块和远程监测系统，所述分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N，所述分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输出端电连接数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输入端电连接电源模块的输出端，所述电源模块的输出端电连接分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输入端，所述数据处理模块的输出端信号连接嵌入式网关模块的输入端，所述嵌入式网关模块包括协调器、ARM模块和GPRS模块，所述嵌入式网关模块的输出端信号连接远程监测模块的输入端，所述远程监测模块包括中央处理器，所述中央处理器分别双向电连接对比模块和数据存储模块，所述中央处理器的输出端分别电连接反馈模块、数据显示模块的输入端，所述反馈模块的输出端电连接ZigBee电耗调节模块的输入端，所述ZigBee电耗调节模块的输出端电连接模式转换模块的输入端，所述电源转换模块的输出端电连接中央处理器的输入端，所述中央处理器的输入端电连接时间节点选择模块的输出端，所述时间节点选择模块的输入端电连接数据查询模块的输出端。

优选的，所述水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N均包括温度传感器、溶解氧传感器和PH值传感器。

优选的，所述数据处理模块包括A/D转换器、8051芯片和RF射频模块。

优选的，所述对比模块包括第一对比模块、第二对比模块和第三对比模块。

优选的，所述ZigBee电耗调节模块包括待机模式模块和工作模式模块。

优选的，所述中央处理器的输出端电连接报警器的输入端。

（三）有益效果

本发明提供了一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置。具备以下有益效果：

（1）、本发明通过设置分布式WSN检测模块、数据处理模块、嵌入式网关模块、中央处理器、反馈模块、数据显示模块和数据查询模块，为了实现水环境的自动化监测，引入WSN技术，WSN技术是综合了网络技术、传感器检测技术、计算机控制技术、信息处理技术和无线通信技术于一体的自治网络系统，它能根据不同的环境自主完成所分配的监测任务，WSN可以配备多种水质传感器，运用短距离无线通信方式组成自组织网络，若要实现远程多目标监测系统，只需结合GPRS技术即可实现，基于WSN的水环境监测系统具有监测点分布范围广、组网灵活多变、系统造价低以及对周边生态环境破坏小等众多优点，分布在排污口处的各个节点的水质检测模块分别进行水质数据采集，并定时上传到协调器，进行远距离传输，嵌入式网关模块是实现水质数据的汇集，选用ARM Cortex-M3处理器芯片STM32F103ZET6实现数据处理及转发功能，GPRS模块选用三星公司的SIM300Z实现数据的远程传输，远程监测系统可以实时监测和查询，如果监测点的水质参数超出环保部门的限定范围，监测管理中心可以发出报警信号，方便工作人员进行操作，该系统相对于传统的水质实时监测系统，在保证水质监测系统中的数据采集、传输、存储及查询的同时，又降低了系统成本，且监测节点易于安装和维护，可扩展性强，有较强的灵活性。

附图说明

图1为本发明框图的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，引入WSN技术，WSN技术是综合了网络技术、传感器检测技术、计算机控制技术、信息处理技术和无线通信技术于一体的自治网络系统，它能根据不同的环境自主完成所分配的监测任务，WSN可以配备多种水质传感器，运用短距离无线通信方式组成自组织网络，若要实现远程多目标监测系统，只需结合GPRS技术即可实现，包括分布式WSN检测模块和远程监测系统，分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N，试验结果表明，系统的WSN检测模块稳定，可扩展性良好，可以即时增减监测节点，监测点采集到的水质数据能够实时地传送给远程监测管理中心，数据传输高效可靠，能实现对排污企业的及时管理，具有良好的应用前景，分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输出端电连接数据处理模块的输入端，水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N均包括温度传感器、溶解氧传感器和PH值传感器，温度传感器选用美国Dallas公司推出的数字式防水型封装的DS18B20温度传感器，该传感器由于体积非常小，主要应用于狭小空间的测温，PH值传感器选用的是雷磁E-201-C型PH电极传感器。本电极是塑壳可充式复合电极，它将玻璃电极和参比电极组合，用于测量水溶液的pH值（氢离子活度），电极的易碎部分用塑料栅保护，防碰撞，且测量时可作搅拌棒用，电极为全屏蔽式，防止测量时外电场干扰，抗干扰性能较强，浊度传感器采用的是带防水探头的GE-TS型浊度传感器。它是利用光学原理，综合液体中的透光率和散射率来判断液体的浊度情况，其中浊度值是动态的渐变量，监测环境一般是动态变化的，温度传感器、溶解氧传感器和PH值传感器可以对废水中的温度、浊度和PH值进行实时检测，数据处理模块的输入端电连接电源模块的输出端，数据处理模块包括A/D转换器、8051芯片和RF射频模块，浊度传感器测量出来的是模拟信号，需要外接AD转换电路，经过换算才能得到对应环境下的浊度值，RF射频模块包含一个高性能的2.4GHz的DSSS射频收发器，一个8通道12位ADC，ADC有数字和模拟两种不同的通道，不同类型的传感器根据传感器输出信号类型分别选用不同的通道进行采集，具有良好的通用性，电源模块的输出端电连接分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输入端，数据处理模块的输出端信号连接嵌入式网关模块的输入端，嵌入式网关模块包括协调器、ARM模块和GPRS模块，嵌入式网关模块选用ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6芯片和SAMSUNG公司的SIM300Z GPRS数据传输模块，实现水质数据的远程传输，协调器选用的芯片也选用CC2530芯片，此处是实现水质数据的汇集，基于WSN的水环境监测系统具有监测点分布范围广、组网灵活多变、系统造价低以及对周边生态环境破坏小等众多优点，分布在排污口处的各个节点的水质检测模块分别进行水质数据采集，并定时上传到协调器，进行远距离传输，嵌入式网关模块的输出端信号连接远程监测模块的输入端，嵌入式网关模块是实现水质数据的汇集，选用ARM Cortex-M3处理器芯片STM32F103ZET6实现数据处理及转发功能，GPRS模块选用三星公司的SIM300Z实现数据的远程传输，远程监测系统可以实时监测和查询，该系统相对于传统的水质实时监测系统，在保证水质监测系统中的数据采集、传输、存储及查询的同时，又降低了系统成本，且监测节点易于安装和维护，可扩展性强，有较强的灵活性，远程监测模块包括中央处理器，中央处理器分别双向电连接对比模块和数据存储模块，对比模块包括第一对比模块、第二对比模块和第三对比模块，中央处理器的输出端分别电连接反馈模块、数据显示模块的输入端，反馈模块的输出端电连接ZigBee电耗调节模块的输入端，ZigBee电耗调节模块包括待机模式模块和工作模式模块，ZigBee电耗调节模块的输出端电连接模式转换模块的输入端，电源转换模块的输出端电连接中央处理器的输入端，在系统初始化硬件平台和软件架构完成之后，如果没有事件发生，系统将处于低功耗的待机模式，直到有事件发生才唤醒系统，系统被唤醒后进入工作模式，处理事件，事件处理结束后再切换到低功耗模式，这种工作方式很大程度上降低了系统的功耗，中央处理器的输入端电连接时间节点选择模块的输出端，时间节点选择模块的输入端电连接数据查询模块的输出端，中央处理器的输出端电连接报警器的输入端，如果监测点的水质参数超出环保部门的限定范围，监测管理中心可以发出报警信号，方便工作人员进行操作。

使用时，为了实现水环境的自动化监测，引入WSN技术，WSN技术是综合了网络技术、传感器检测技术、计算机控制技术、信息处理技术和无线通信技术于一体的自治网络系统，它能根据不同的环境自主完成所分配的监测任务，WSN可以配备多种水质传感器，运用短距离无线通信方式组成自组织网络，若要实现远程多目标监测系统，只需结合GPRS技术即可实现，基于WSN的水环境监测系统具有监测点分布范围广、组网灵活多变、系统造价低以及对周边生态环境破坏小等众多优点，分布在排污口处的各个节点的水质检测模块分别进行水质数据采集，并定时上传到协调器，进行远距离传输，嵌入式网关模块是实现水质数据的汇集，选用ARM Cortex-M3处理器芯片STM32F103ZET6实现数据处理及转发功能，GPRS模块选用三星公司的SIM300Z实现数据的远程传输，远程监测系统可以实时监测和查询，如果监测点的水质参数超出环保部门的限定范围，监测管理中心可以发出报警信号，方便工作人员进行操作，该系统相对于传统的水质实时监测系统，在保证水质监测系统中的数据采集、传输、存储及查询的同时，又降低了系统成本，且监测节点易于安装和维护，可扩展性强，有较强的灵活性。

综上可得，该便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，通过设置分布式WSN检测模块、数据处理模块、嵌入式网关模块、中央处理器、反馈模块、数据显示模块和数据查询模块，解决了现有工厂废水难以监测的问题。

需要说明的是，该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，包括分布式WSN检测模块和远程监测系统，其特征在于：所述分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N，所述分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输出端电连接数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输入端电连接电源模块的输出端，所述电源模块的输出端电连接分布式WSN检测模块包括水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N的输入端，所述数据处理模块的输出端信号连接嵌入式网关模块的输入端，所述嵌入式网关模块包括协调器、ARM模块和GPRS模块，所述嵌入式网关模块的输出端信号连接远程监测模块的输入端，所述远程监测模块包括中央处理器，所述中央处理器分别双向电连接对比模块和数据存储模块，所述中央处理器的输出端分别电连接反馈模块、数据显示模块的输入端，所述反馈模块的输出端电连接ZigBee电耗调节模块的输入端，所述ZigBee电耗调节模块的输出端电连接模式转换模块的输入端，所述电源转换模块的输出端电连接中央处理器的输入端，所述中央处理器的输入端电连接时间节点选择模块的输出端，所述时间节点选择模块的输入端电连接数据查询模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，其特征在于：所述水质检测模块一、水质检测模块二和水质检测模块N均包括温度传感器、溶解氧传感器和PH值传感器。

3.根据权利要求1所述的一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，其特征在于：所述数据处理模块包括A/D转换器、8051芯片和RF射频模块。

4.根据权利要求1所述的一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，其特征在于：所述对比模块包括第一对比模块、第二对比模块和第三对比模块。

5.根据权利要求1所述的一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，其特征在于：所述ZigBee电耗调节模块包括待机模式模块和工作模式模块。

6.根据权利要求1所述的一种便于管理的嵌入式工厂废水远程检测装置，其特征在于：所述中央处理器的输出端电连接报警器的输入端。