[发明专利]基于无线传感网络的污水处理工程监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理控制技术领域，具体涉及一种基于无线传输网络的污水处理工程监控系统。

背景技术

随着经济的发展，社会的进步，环境问题越来越受到人们的重视，特别是水污染问题，已经成为当今世界最重大的资源环境问题，日益引起人们的关注。世界各国都把水当作为一种宝贵的资源去研究、开发、利用和保护。在我国随着城市化进程的不断加快，城市污水的排放量正在逐年增加，工业废水和城乡生活污水向江、河、湖、海以及土壤中的大量排放，使地表水和地下水的水质日趋恶化，严重制约了经济的发展且危害着人类的健康。因此有效保护水资源不受污染，对于提高人民生活水平、促进经济社会发展和保障国家安全均具有重大的战略意义。水污染治理的关键环节之一在于能否对水质进行正确、客观的评估，通过科学有效的手段对污水处理厂设备按照运行工艺有效、准确控制。但是水中污染物质的浓度和分布是随着时间、空间、气象条件及污染源排放情况等因素的变化而不断改变的，因此必须采用在线实时监控的方法，随时随地的得到水中的污染物信息，这样才能快速分析并控制污染源，污水的处理方法达到最佳。在污水处理控制中，数据采集系统通常采用PLC作为控制单元，PLC的数据处理能力有限，运行速度慢，限制了系统性能的进一步提高；数据传输通讯方式通常采用传统的有线方式，需要大范围布线，给现场施工带来很大麻烦，而且容易受到化学腐蚀，投入及维护成本高。本发明采用ARM内核的微处理器作为主控系统，采用无线网络的方式完成信号的传输，实现了现场监测信息在各监测站的信息共享，有效的提高了污水处理厂的运行效率，具有性能高、成本低、便于安装等特点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有污水处理控制系统需要现场布设信号传输线，安装不便的缺点，设计一种直观的、低成本、高性能、高可靠性的无线传感网络技术水处理工程监控系统。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于无线传感网络的污水处理工程监控系统，包括：多个无线监控子站、无线传输系统和无线监控主站；

每个无线监控子站包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和中央控制器模块，数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块分别与中央控制器模块采用SPI总线连接，中央控制器模块采用ARM9作为主处理器，由Linux操作系统实现污水处理设备的底层驱动和任务管理；

数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块的主处理器采用嵌入式ARM7处理器，污水处理设备的运行状态信息由数字输入模块采集，污水处理设备的启停控制则由数字输出模块控制，模拟输入模块主要用来采集污水处理设备状态的各种模拟量，如原水流量、pH值、温度和浊度信息，模拟输出模块用来输出相应的模拟量，来对污水处理设备进行控制，如控制计量泵的频率、控制加氯机调开/调关的角度和风机变频器的频率，中央控制模块主要完成两个功能，一个是将数字输入、模拟输入模块采集到的数据处理后，通过无线传输系统发送给无线监控主站；另一方面通过无线传输系统接收无线监控主站发送过来的命令，例如污水处理设备的控制、模拟量采集和数字量采集，经过转译后发出对应的命令给数字输出模块和模拟输出模块；

无线监控主站包括监控软件、服务器、客户端和以太网交换机；客户端与服务器通过以太网交换机交换数据，服务器主要负责整个污水处理厂数据的存储与管理，客户端主要负责从数据库中读取数据，按照污水处理厂的工艺需求，完成水厂图形界面的显示，并根据污水处理厂的工艺向无线传输系统发送控制命令，从而实现生产工艺设备的遥控及设备参数的遥测；