CN209606836U - 一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，涉及污水处理技术领域。为解决如何准确有效地获取农村污水处理设施现场的各项参数的技术问题，本实用新型包括监测模块和传输模块；所述的传输模块设有传输端口，所述的传输端口包括有线传输端口和无线传输端口；所述的监测模块包括与传输端口信号连接的水压传感器、电磁流量计、超声波液位计、化学需氧量COD测试仪、PH计、溶解氧在线传感器和摄像机。本实用新型能用于构建智能化污水处理系统。本实用新型各个传感器的设置位置合理，能够准确地获取农村污水处理设施的各项参数，各个传感器的输出信号集中发送到传输模块处，使信号传输过程稳定，线路整合度高、布局合理。

Description

一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统。

背景技术

污水处理是环保工程中重要的一环，而农村污水处理是污水处理中必须面对的问题。农村污水处理主要通过建设农村污水处理设施来实现。农村污水处理设施存在着单个所需处理量小但数量多、分布离散的特点，并且农村污水处理设施所在位置大多比较偏僻，多山区、沟渠和河流，存在着交通不便、线缆铺设困难的问题。

污水处理设施在运作时需要对其运作进行监控，监控的参数包含污水的液位、水质成分、流量、水压等；根据监控的参数控制污水输送、风量控制、水泵的开停等动作的进行。针对上述农村污水处理设施所存在的特点和问题，如果通过工作人员对每个农村污水处理设施进行实地监控显然是不现实的。因此结合物联网通信技术和工业自动化控制技术对各个农村污水处理设施进行远程监控，无需人力实地监控，是解决农村污水处理设施问题的途径之一。要实现远程监控的第一步是如何准确有效地获取农村污水处理设施现场的各项参数，并将获取的参数进行传输。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统。本实用新型各个传感器的设置位置合理，能够准确地获取农村污水处理设施的各项参数，各个传感器的输出信号集中发送到传输模块处，使信号传输过程稳定，线路整合度高、布局合理。

本实用新型所述的一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，包括监测模块和传输模块；所述的传输模块设有传输端口，所述的传输端口包括有线传输端口和无线传输端口；所述的传输模块还设有I/O接口；所述的监测模块包括与传输端口信号连接的水压传感器、电磁流量计、超声波液位计、化学需氧量COD测试仪、PH计、溶解氧在线传感器和摄像机；所述的水压传感器设置在农村污水处理设施的底部，所述的电磁流量计设置在农村污水处理设施的进水口处，所述的超声波液位计设置在农村污水处理设施的上方，所述的化学需氧量COD测试仪、PH计和溶解氧在线传感器均设置在农村污水处理设施内，所述的摄像机环绕农村污水处理设施设置多个。

优选地，所述的有线传输端口为RS232端口或RS485端口或MODBUS端口。

优选地，所述的无线传输端口为Zigbee端口或WiFi端口。

优选地，所述的监测模块通过A/D转换器与传输模块连接。

本实用新型所述的一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，其优点在于：

1、水压传感器用于检测农村污水处理设施内的水压，电磁流量计检测通入的污水流量，超声波液位计检测污水液位高度，化学需氧量COD测试仪检测污水中的化学需氧量，PH计检测污水中的PH值，溶解氧在线传感器检测污水中的溶解氧含量，摄像机监控农村污水处理设施四周的安防情况。上述的各个传感器将检测的信号集中发送到传输模块处，由传输模块进行后续的信号传输和处理。通过设置监测模块和传输模块，能够准确地获取农村污水处理设施的各项参数。并且由于各个传感器的输出信号集中发送到传输模块处，使整个信号传输过程稳定，线路整合度高、布局合理。传输模块包含了有线传输端口和无线传输端口，可通过两种传输方式进行信号传输，具有更广泛的适用性。

2、有线传输端口为RS232端口或RS485端口或MODBUS端口。上述的三种传输端口适用于大部分的传感元件，能高速、稳定地与传感元件进行通讯。

3、无线传输端口为Zigbee端口或WiFi端口。Zigbee是一种低功耗局域网协议，广泛应用于工业自动化控制中。WiFi通信具有传输距离远、高速且稳定的优点。

4、监测模块通过A/D转换器与传输模块连接。A/D转换器用于进行数模转换，将各个传感器生成的电流或电压信号转换为数字信号发送至传输模块处，以便进行后续的信号传输和处理。数字信号具有抗干扰能力强、便于处理的优点。

附图说明

图1是本实用新型所述一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的结构框图。

附图标记说明：1-监测模块，11-水压传感器，12-电磁流量计，13-化学需氧量COD测试仪，14-PH计，15-溶解氧在线传感器，16-超声波液位计，2-传输模块，3-农村污水处理设施。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统,包括监测模块1和传输模块2；所述的传输模块2设有传输端口，所述的传输端口包括有线传输端口和无线传输端口；所述的传输模块2还设有I/O接口；所述的监测模块1包括与传输端口信号连接的水压传感器11、电磁流量计12、超声波液位计16、化学需氧量COD测试仪13、PH计14、溶解氧在线传感器15和摄像机；所述的水压传感器11设置在农村污水处理设施3的底部，所述的电磁流量计12设置在农村污水处理设施3的进水口处，所述的超声波液位计16设置在农村污水处理设施3的上方，所述的化学需氧量COD测试仪13、PH计14和溶解氧在线传感器15均设置在农村污水处理设施3内，所述的摄像机环绕农村污水处理设施3设置多个。

水压传感器11用于检测农村污水处理设施3内的水压，电磁流量计12检测通入的污水流量，超声波液位计16检测污水液位高度，化学需氧量COD测试仪13检测污水中的化学需氧量，PH计14检测污水中的PH值，溶解氧在线传感器15检测污水中的溶解氧含量，摄像机监控农村污水处理设施3四周的安防情况。上述的各个传感器将检测的信号集中发送到传输模块2处，由传输模块2进行后续的信号传输和处理。通过设置监测模块1和传输模块2，能够准确地获取农村污水处理设施的各项参数。并且由于各个传感器的输出信号集中发送到传输模块2处，使整个信号传输过程稳定，线路整合度高、布局合理。传输模块2包含了有线传输端口和无线传输端口，可通过两种传输方式进行信号传输，具有更广泛的适用性。

所述的有线传输端口为RS232端口或RS485端口或MODBUS端口。上述的三种传输端口适用于大部分的传感元件，能高速、稳定地与传感元件进行通讯。

所述的无线传输端口为Zigbee端口或WiFi端口。Zigbee是一种低功耗局域网协议，广泛应用于工业自动化控制中。WiFi通信具有传输距离远、高速且稳定的优点。

所述的监测模块1通过A/D转换器与传输模块2连接。A/D转换器用于进行数模转换，将各个传感器生成的电流或电压信号转换为数字信号发送至传输模块2处，以便进行后续的信号传输和处理。数字信号具有抗干扰能力强、便于处理的优点。

下面举例说明将工业自动化控制技术、云端存储和运算技术与本实用新型相结合，构成智能化污水处理系统。

如图2所示，所述的智能化污水处理系统可以分为现场监控层、中间控制层和中央监控层。本实用新型所述的监测模块1和传输模块2均属于现场监控层。中间控制层包括与传输模块2信号连接的PLC及执行元件。所述的执行元件包括电动蝶阀、提升泵、回流泵、鼓风机、污泥脱水机。PLC的控制输出端分别与上述的五个执行元件的控制输入端相连接。传输模块2还与设置在云端的数据库管理系统通信连接。数据库管理系统分别与实时监测模块、信息管理模块、日常管理模块、参数统计分析模块、辅助决策模块通信连接。

监测模块1通过各个传感器获取各项参数，包含污水的水压、流量、液位高度、化学需氧量、PH值、溶解氧含量。摄像机则通过拍照或摄像的方式获取农村污水处理设施四周的安防情况。还可以在提升泵、回流泵、鼓风机和污泥脱水机等动力设备处设置温度传感器和振动传感器，以获取动力设备的外部温度和振动频率，以此来判断动力设备的工作状态。各个传感器及摄像机获取的信号经过模数转换后集中发送到传输模块2处。传输模块2将信号发送至PLC，PLC根据接收的信号，控制各个执行元件的运行。

PLC采用西门子、欧姆龙、三菱等品牌，编程语言主要采用梯形图(LD)，功能块图(FBD)、顺序功能图(SFC)，结构化文本(ST)及指令表(IL)等。

应当说明的是，PLC根据接收的信号控制各个执行元件的控制方法属于现有技术，本实用新型中不对上述的控制方法做出改进。传感器与传输模块2之间通过RS232端口或RS485端口或MODBUS端口进行有线通信。上述的三种通信端口所代表的通信方式均为现有技术中的通信方式，且常用于工业自动化控制过程。传感器与传输模块2之间通过Zigbee端口或WiFi端口进行无线通信，上述的两种无线通信端口所代表的通信方式均为现有技术中的通信方式。

传输模块2与数据库管理系统之间通过GPRS或CDMA或光缆的方式进行通信，GPRS和CDMA均属于现有技术中的无线通信技术，光缆为有线通信。传输模块2的I/O接口用于与上位机相连接，在本实施例所述的系统中，上位机为数据库管理系统。

中央控制层是系统中用于实现人机交互的部分，中央控制层包括数据库管理系统、实时监测模块、信息管理模块、日常管理模块、参数统计分析模块和辅助决策模块。中央控制层可以同时接收多个现场监控层传输的信号，即同时对多个农村污水处理设施进行监控。主要负责过程量的信息集中化，把各个现场配置的控制子站的数据进行收集，并通过简单的操作完成过程的显示、图形的显示、趋势曲线的显示和控制系统生成等工作。它由2套相互热备的监控服务器、4套监控操作员终端、报表打印机、1套UPS(UninterruptiblePower System，不间断电源)等组成。主要对农村污水处理设施的数据进行监控处理，包括对各个执行元件进行控制和各种仪表参数的信息采集，以达到最终的出水时的水质标准；对生产过程参数、设备工况、能耗物耗进行自动检测、采集、显示、修改、编辑，提供历史数据的存储、查询、浏览、分析、报表生成等，过程故障信号、报警信息的收集、显示、警报、存储、列表、打印，实现生产过程无人为干预，生产现场无人值守。

各个农村污水处理设施的各项数据进入海量存储设备，经剔除错误数据后，进入相应数据库，中央处理层通过数据分析或利用云端进行数据分析，判断农村污水处理设施各个工艺流程的运行状态，生成各种生产报表；通过对长期水质数据的分析，判断处理工艺是否合适，是否需要调整，投药量是否需要增加或减少，执行元件的运行间隔及周期是否合适，能源利用是否可以优化，并下发指令进行控制调整或指导工作人员现场调整；通过对长期运行水量的分析，描绘污水量增长的速度及全年变化特点，判断是否需要增加污水处理的规模；通过对全域药剂及物料的消耗特点，安排药剂及物料采购、物流及储存；通过对关键设备运行数据的监控，安排设备检修和保养，测算大修周期及预算，进行全生命周期管理；将关键数据推送到云端构建完善的农村污水处理系统物联网。

根据采集到海量数据，可设计基于安卓手机APP/微信的监控系统，能够实时的监控农村污水处理设施内设备及查询报表等相关数据。安卓APP监控系统通过无线Wifi或移动数据连接，在任何地方只要打开手机数据网络或连接Wifi，就能监控到农村污水处理设施的情况，没有距离的限制且使用方便。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，其特征在于，包括监测模块(1)和传输模块(2)；所述的传输模块(2)设有传输端口，所述的传输端口包括有线传输端口和无线传输端口；所述的传输模块(2)还设有I/O接口；所述的监测模块(1)包括与传输端口信号连接的水压传感器(11)、电磁流量计(12)、超声波液位计(16)、化学需氧量COD测试仪(13)、PH计(14)、溶解氧在线传感器(15)和摄像机；所述的水压传感器(11)设置在农村污水处理设施(3)的底部，所述的电磁流量计(12)设置在农村污水处理设施(3)的进水口处，所述的超声波液位计(16)设置在农村污水处理设施(3)的上方，所述的化学需氧量COD测试仪(13)、PH计(14)和溶解氧在线传感器(15)均设置在农村污水处理设施(3)内，所述的摄像机环绕农村污水处理设施(3)设置多个。

2.根据权利要求1所述一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，其特征在于，所述的有线传输端口为RS232端口或RS485端口或MODBUS端口。

3.根据权利要求1所述一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，其特征在于，所述的无线传输端口为Zigbee端口或WiFi端口。

4.根据权利要求1所述一种基于物联网的农村污水处理设施远程监控系统，其特征在于，所述的监测模块(1)通过A/D转换器与传输模块(2)连接。