基于物聯網的污水處理監測系統研究與設計

袁 媛，姚永衛，崔 嵬，趙海志

(河北機電職業技術學院 電氣工程系，河北 邢臺 054000)

0 引言

大量調查數據顯示，當前我國污水排放情況形式嚴峻，污水處理工作現狀不容樂觀，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。目前現有的污水處理監測系統已經不能更好地滿足經濟社會的發展要求，大量城建活動、生活水污染、工業水污染面積的增加與現有落后的水污染監測系統矛盾日益尖銳，急需研究和設計一款采用物聯網技術的污水處理監測系統。我國污水處理監測技術發展相對較晚，20世紀60年代才逐漸引進和創新污水自動化處理技術。近年來，隨著我國信息化技術的迅猛發展，物聯網技術已經在多個生產領域得到了廣泛應用，其中就包括在污水處理監測系統中的應用。據了解，采用物聯網技術的污水處理監測系統可以更好地了解和掌握不同污水排放點的實時動態，推動污水科學合理排放，減少污水排放過程中造成的環境污染，進而推動我國水資源的可持續利用。

1 污水處理現狀

污水處理調查數據顯示，目前，我國大中城市建立了相對完善、科學、系統的污水處理監測系統，但一些小城市、城鎮和農村的污水處理監測系統還不完善或者尚未建立，尤其是一些鄉鎮沒有完善的污水處理系統及監測系統，致使排放的污水不經過任何技術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展與鄉村建設，南方地區水資源相對豐富，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，勢必會給周邊環境帶來不可逆轉的有機物污染和重金屬污染，會對人們的生命財產安全帶來不可估量的威脅。加強污水處理系統及監測系統建設，對改善水質，提高生產生活環境質量意義重大。基于現代信息技術，深化研究物聯網污水處理監測系統，已成為社會普遍關注的重點話題之一。

2 物聯網技術的應用

物聯網技術是隨著現代信息技術的快速發展而興起的，它是將現代通信技術、現代智能技術、人工智能技術結合在一起的集合技術，通過對物聯網技術的應用，可以實現對工作信息的實時監控和自動識別。同時，物聯網技術也是一種遙感技術。目前，世界各國都非常重視物聯網技術的研發與應用工作，它已經成為經濟社會發展過程中比較流行的技術之一，現已被廣泛應用于生產生活的相關領域。我國物聯網技術起步于20世紀末，發展到現在已經日趨成熟，在水資源監測、環境污染監測、工業生產、農業生產等領域都得到了有效應用。將物聯網技術成功應用于污水處理監測中的成功案例已經有很多，但在具體應用中還存在一定問題，不能將物聯網技術優越性充分發揮出來。

3 基于物聯網的污水處理監測系統設計

3.1 物聯網技術的應用原理

物聯網技術是融合多種現代信息技術的集合技術，其主要分為三個功能領域，即感知功能、網絡傳輸功能、實踐應用功能，其中的感知功能可以實時采集所需的環境數據，有效提高了能源利用率。網絡功能指的是可以有效將通信網絡與信息網絡融合在一起，提高設備運行中所產生的各類信息數據的準確性、科學性。網絡功能是物聯網技術應用的基礎，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據的實際處理能力，該功能是物聯網技術有效運行的保障。物聯網技術的快速發展與完善為污水處理監測系統的智能化發展提供了強有力的技術支撐，大量實踐表明，通過物聯網技術可以有效提升污水處理質量。要想保證物聯網技術在污水處理監測系統中的科學有效應用，就要不斷創新設計理念與設計方法，將物聯網技術更好地融入到現代信息技術中，將物聯網的感知功能、網絡功能、實踐應用功能充分發揮出來，并不斷總結在應用過程中出現的問題，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測。

3.2 基于物聯網的污水處理監測系統硬件設計

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

3.3 基于物聯網的污水處理監測系統軟件設計

系統的軟件設計主要包括兩個方面，分別是數據采集流程的設計和信息數據采集系統的設計。為了保證物聯網下污水處理監測系統的科學穩定運行，數據采集流程的設計以及數據采集系統運行的設計一定要流暢，同時保證系統涵蓋的廣泛性，將污水中的氧量、氨氮、總磷、總氮等信息納入到監測系統中，為工作人員提供科學準確的依據。

4 結語

基于物聯網的污水處理監測系統能夠對污水處理的主要環節進行監控，并將下屬設備的水量、水位、水質以及設備狀態信息通過物聯網進行收集整合，然后對產生的數據進行分析處理，實現了對污水處理整個過程的實時控制。