申请日2013.08.12
公开(公告)日2014.04.09
IPC分类号G01N33/18
摘要
本实用新型公开了一种分散式微动力污水处理水质监测平台，它基于3G网络和无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)，主要包括一数据路由器、一个监控中心，若干个通过3G网络与所述监控中心相连的、基于无线传感器网络的农村微动力污水处理站点，每一农村微动力污水处理站点均包括一与所述3G网络通信的通信模块、一与所述通信模块相连的数据处理模块、一与所述数据处理模块相连的基站、若干个与所述基站相连的传感器节点。本实用新型利用3G网络技术和WSN技术实现污水处理站点的远程在线监测和水质监测数据的采集，及时掌握各站点水质的实时变化情况，具有重要的应用前景。
权利要求书
1.一种分散式微动力污水处理水质监测平台，它包括一个数据路由器、一个监控中心， 若干个与监控中心相连的、基于无线传感器网络的污水处理站点;所述污水处理站点均包括 一个与监控中心通信的通信模块、一个与通信模块相连的数据处理模块、一个与数据处理模 块相连的基站、若干个与基站相连的传感器节点，其中：
所述传感器节点感知污水处理站出水水质监测参数，并将感知数据通过无线传感器网络 传送至所述基站;
所述基站接收它所在污水处理站的每一个传感器节点传送过来的水质监测数据，并将该 数据输出给所述数据处理模块;
所述数据处理单元对由基站传送来的感知数据进行预处理和融合，并将处理后的数据输 出给所述通信模块;
所述通讯模块将融合结果经无线网络传输给监控中心。
2.如权利要求1所述的分散式微动力污水处理水质监测平台，其特征在于所述监控中心包 括一个水质远程监控数据服务器及与该水质远程监控数据服务器相连的数据备份服务器、云 平台应用程序服务器及云平台客户端，所述云平台客户端与壁挂式监控大屏幕和激光打印机 相连。
3.如权利要求1所述的分散式微动力污水处理水质监测平台，其特征在于所述污水处理 站点通过3G网络与监控中心相连。
说明书
一种分散式微动力污水处理水质监测平台
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理水质监测平台，尤其涉及一种分散式微动力污水处理水质 监测平台。
背景技术
环境保护是我国的一项基本国策，农村环境整治又是环保工作的重点，因此，加快农村 污水、垃圾处理，改善农村人居环境，对环境保护具有十分重要的作用和现实意义。农村污 水主要来自生活用水，具有来源多、面广、分散、水量小、处理率低、增长快的特点，微动 力污水处理工艺是针对农村污水处理应用的，能在满足农村污水处理要求的前提下，降低污 水处理成本。微动力污水处理站点分布在各乡村，由于交通不便、站点量大且分散，以及行 政区域划分等原因，导致各站点很难形成统一管理。另外，由于缺乏专业人员进行设备维护 和管理，设备运行状态及出水水质无法保证。
目前，污水处理站出水水质监测主要采用定时采样化验和实时在线监测两种方式。定时 采样化验是由站点管理人员携带水质采样设备定时到污水处理装置出水口进行人工采样，再 由化验人员在实验室进行化验分析。存在耗费人力大、水质监测周期长、工作量大、数据采 集不及时等问题。且该方式无法实现对污水处理装置出水水质的远程实时监测，水质化验结 果不能有效反映污水处理装置出水水质的连续变化情况，这种方式不能满足对污水处理装置 出水水质实时监测的要求，实时性较差。
实时在线监测通过在现场安装相应的数据采集设备实现对污水处理装置出水水质的就地 检测，并将监测结果通过网络发送到控制中心实现对污水处理装置出水水质的实时在线监测， 其监测数据的传输主要通过有线宽带和无线网络进行。实时在线监测有效解决了污水处理装 置出水水质的实时监测问题，与定时采样化验方式相比，有效降低了人力资源成本和人员工 作量，提高了水质监测数据的实时性，缩短了监测周期。但实时在线监测方式存在网络覆盖 范围小、设备投入大、监测范围有限、网络搭建周期长、维护成本高等不足之处。
综上所述，从监测数据的实时性、站点运营成本及后期维护方面考虑，这两种水质监测 模式均不适宜在分散式微动力污水处理装置出水水质监测中应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决农村分散式微动力污水处理站点出水水质的远程监测问题， 而提供一种分散式微动力污水处理水质监测平台，利用无线传感器网络技术实现农村分散式 污水处理站点水质的实时监测，根据实时监测结果发现各污水处理站点出水水质的实时变化 情况，及时发现和处理污水处理过程中出现的异常情况。
实现上述目的的技术方案是：包括一个数据路由器、一个监控中心，若干个与监控中心 相连的、基于无线传感器网络的污水处理站点;所述污水处理站点均包括一个与监控中心通 信的通信模块、一个与通信模块相连的数据处理模块、一个与数据处理模块相连的基站、若 干个与基站相连的传感器节点，其中：
所述传感器节点感知污水处理站出水水质，获取监测参数感知数据，并将感知数据通过 无线传感器网络传送至所述基站;
所述基站接收它所在污水处理站的各传感器节点传送过来的水质监测参数数据，并将该 数据输出给所述数据处理模块;
所述数据处理单元对由基站传送来的感知数据进行预处理和融合，并将融合结果输出给 所述通信模块;所述通讯模块将处理后的数据传输给监控中心。
所述监控中心包括一个水质远程监控数据服务器及与该水质远程监控数据服务器相连的 数据备份服务器、云平台应用程序服务器及云平台客户端，所述云平台客户端与壁挂式监控 大屏幕和激光打印机相连。
所述污水处理站点优选通过3G网络与监控中心相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用3G网络和无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)实现了对分散式微动力污水处理装置出水水质的远程监测，并大大降低了监测 成本。3G网络数据传输速度快、可覆盖到较为偏远的农村地区，因此，通过3G网络可实现农 村分散式微动力污水处理水质监测数据从站点到监测中心的传输，有效解决农村微动力污水 处理装置分散、交通不便等因素造成的分散式农村微动力污水处理装置出水水质远程监测困 难的问题。WSN由各种低功耗的、具有感知、通信及有限数据处理和计算能力的无线传感器节 点组成的自组织网络，能根据任务要求通过自组织的形式构成针对监测目标的无线监测网络， 自主完成所赋予的监测任务。与现有集散型水质监测网络相比，基于3G网络和WSN的微动力污 水处理装置出水水质实时监测系统能通过密集部署低功耗的各类传感器节点，自组织形成无 线通信感知网络，协作完成针对某一目标或环境的实时感知和数据采集工作。通过传感器节 点感知数据的处理和融合，获取有关监测目标的全面而准确的信息。本实用新型针对目前农 村微动力污水处理出水水质监测中面临的站点分散、交通不便，有线网络覆盖不全且布线困 难、成本高等问题，提出了基于3G网络和WSN的微动力污水处理水质远程监测系统。
基于3G网络和WSN的微动力污水处理水质监测网络结构具有以下优点：
(1)系统应用范围广：3G网络覆盖能有效覆盖到偏远农村地区，可实现对网络覆盖范围内 任何位置的微动力污水处理装置出水水质的远程监测，应用范围较广。
(2)监测网络易部署：只需在监测区域部署无线传感器节点，这些部署的节点通过低功率 的无线通信，自组织地形成针对该监测区域的无线监测网络，无需进行布线操作，对站点及 周围环境影响较小。
(3)监测数据精度高：在微动力污水处理装置出水口周边区域密集部署传感器节点，可实 现微动力污水处理装置出水水质的监测，通过对传感器监测数据的融合，能有效降低数据冗 余度，提高监测数据精度，获取针对监测目标的完整一致性描述。
(4)网络搭建成本低：无线传感器价格低廉，且传感器部署后只需另外部署一数据接收和 3G通信装置即可，设备费用较低。与现有自动采集监测系统及人工采样化验方法相比，网络 搭建和人工费用都得到了有效降低。
因此，3G网络能有效扩大系统适用范围，而WSN能有效解决现有水质监测方法存在的监测 网络施工难度大、远程监测困难、监测成本高、监测数据精度低等问题。本实用新型基于3G 网络和WSN、数据融合技术等对分散式农村微动力污水处理装置出水水质进行远程实时在线监 测，并对其中的若干关键技术进行了研究。这些关键技术能有效提高监测系统的监测数据精 度和水质监测参数的种类数。