申请日2017.12.07
公开(公告)日2018.05.18
IPC分类号H04L29/08; H04W84/18; G05B19/418; G01N33/18
摘要
本发明提供了基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，包括设置在监控现场的水质感知监测装置、基站，基站与中央监控终端连接，中央监控终端与调节曝气量的自控调节阀，所述的水质感知监测装置包括多个传感器节点，传感器节点对监控现场的水质进行监测，并向基站发送相应的水质参数数据，由基站将水质参数数据传输至中央监控终端。本发明利用无线传感器网络技术实现了污水曝气的监控。
权利要求书
1.基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，其特征是，包括设置在监控现场的水质感知监测装置、基站，基站与中央监控终端连接，中央监控终端与调节曝气量的自控调节阀，所述的水质感知监测装置包括多个传感器节点，传感器节点对监控现场的水质进行监测，并向基站发送相应的水质参数数据，由基站将水质参数数据传输至中央监控终端。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，其特征是，所述的中央监控终端包括用于接收水质参数数据的接收器、用于对水质参数数据进行异常分析的分析处理器，用于存储水质参数数据和由分析处理器数据输出的数据分析结果的存储器、以及用于向自控调节阀发送开/合动作指令的发送器，所述的接收器、存储器、发送器皆与分析处理器通信连接。
3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，其特征是，所述的自控调节阀为电动菱形调节阀。
4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，其特征是，多个传感器节点自组织协作构成对监控现场的水质进行监测的无线传感器网络，在网络初始化时，多个传感器节点通过网络分簇多跳路由协议进行分簇，从中动态选出簇头节点，其中簇头节点用于收集簇内传感器节点采集的水质参数数据并向基站传输。
5.根据权利要求4所述的基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，其特征是，所述的网络分簇多跳路由协议具体包括：
(1)基站对传感器节点形成的感知区域进行虚拟网格划分，根据传感器节点的地理位置信息和通信半径，将传感器节点划分到相应的大小相等的正方形虚拟网格之中，每个正方形虚拟网格即为一个簇;
(2)传感器节点根据自己的地理位置信息，判断自己所属的簇，同一正方形虚拟网格之中的传感器节点相互获取信息，形成邻居节点列表;
(3)当传感器节点收到基站向整个网络发送选举簇头节点的消息后，等待一段时间，就向自己所在的正方形虚拟网格中的其他传感器节点发送竞选消息;
(4)传感器节点在等待时间内收到来自同一个正方形虚拟网格内的其他传感器节点发送的竞选消息时，取消自己的等待时间并放弃簇头节点竞选，在同一个正方形虚拟网格中，第一个广播竞选消息的传感器节点成为该正方形虚拟网格的簇头节点，每个簇头节点收集所在正方形虚拟网格内的其他传感器节点发送的水质参数数据。
6.根据权利要求5所述的基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，其特征是，传感器节点根据下列公式确定等待时间：
式中，Wi为传感器节点i确定的等待时间，Wmin和Wmax是两个提前设定的时间参数，分别为最小等待时间、最大等待时间，Qi、Qio分别为传感器节点i的剩余能量、初始能量，d(i,sink)为传感器节点i到基站的距离，Strans为传感器节点的传输距离。
说明书
基于无线传感器网络的污水曝气监控系统
技术领域
本发明涉及污水监测技术领域，具体涉及基于无线传感器网络的污水曝气监控系统。
背景技术
污水处理是保护生态环境的重要手段与方法，它不仅具有保护水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候和维护生物多样性等多种独特的不可替代的生态功能，还为人类提供丰富的生产、生活资源，具有巨大的经济、社会效益和科学、文化价值。基于无线传感器网络的污水监测可以有效改进污水监测几乎失控的现状。目前污水监测的主要技术还是采用人工定点定期采样，不仅耗费人力物力，成本较高，且不能实时监测污水排放出入口流量和水质的变化。研发基于无线传感器网络的污水监测系统，将极大地提升水资源保护的水平，提高人们的环保意识。因此，面向污水监测的无线传感器网络及其监测系统的研发成功和应用，必将取得显著的社会效益。
发明内容
针对上述问题，本发明提供基于无线传感器网络的污水曝气监控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了基于无线传感器网络的污水曝气监控系统，包括设置在监控现场的水质感知监测装置、基站，基站与中央监控终端连接，中央监控终端与调节曝气量的自控调节阀，所述的水质感知监测装置包括多个传感器节点，传感器节点对监控现场的水质进行监测，并向基站发送相应的水质参数数据，由基站将水质参数数据传输至中央监控终端。
优选地，所述的中央监控终端包括用于接收水质参数数据的接收器、用于对水质参数数据进行异常分析的分析处理器，用于存储水质参数数据和由分析处理器数据输出的数据分析结果的存储器、以及用于向自控调节阀发送开/合动作指令的发送器，所述的接收器、存储器、发送器皆与分析处理器通信连接。
优选地，所述的自控调节阀为电动菱形调节阀。
本发明的有益效果为：组网配置灵活方便，适用范围广泛，能够大大降低生化池中的溶解氧浓度，优化鼓风机的运行，提高污水处理水平。