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1前言 物联网（TheInternetofthings）是"物物相连的互联网"，即通过射频技术、红外感应器、全球定位系统等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与因特网连接起来，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种智能网络。物联网技术已成为当前各国科技和产业竞争的热点，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。2010年"物联网"首次写入政府工作报告，是我国推动经济转型升级和产业结构调整，推动"两化融合"的重要举措。 随着经济的发展，我国的污水排放量已越来越大，已造成地表水的严重污染，环境质量呈现不断恶化趋势。目前全国各地对污染源和排污河渠的水质监测仍停留在手工监测阶段，时间覆盖率低，样品缺乏科学性和代表性，难以反映企业及城市污水排放连续变化的情况。因此在污水的处理方面，提供一个有效、实用、先进的污水监控处理系统和解决方法，极为迫切，势在必行。 2系统总体设计 本系统基于物联网相关理念和架构进行设计，总体按照物联网架构理论上分为三个层次，从下到上，依次是感知层、网络层和应用层。 感知层：包括所有监测点所需要的专业监测设备，数字电表、数字水表、流量计、重金属离子传感器以及各种气体所用到的专业传感器。感知层要求传感器及其接口设备具有高速、数字化、高精度作为其主要特征。 网络层：包括所有可用于数据传输的网络，3G网络、GPRS网络、WiFi网络及工业以太网将用于将感知层的数据接入后端的应用层。传输层上实现物理链路的互通性，交互协议的稳定性，数据传输的实时性、安全性将成为该层的主要特征。 应用层：主要完成对采集到的各类传感器数据进行快速处理、系统化分析、直观化展示以及海量存储等功能，从而能够实现动态监测和预警，从而预防各类事故的发生，提高应急事件处理效率，及时发现问题、处理问题和解决问题。 3感知层设计方案 3.1分析 生活污水处理厂项目主要消耗能源包括电力消耗、水消耗，其生产过程主要是通过生物反应改善水质，生产过程中只消耗电力用于电机等机械设备，并不排放其他有毒废弃物或有毒、有害气体，故监测需求有几种。 A污水处理用电消耗监测，包括处理污水使用的总电压、总电流、总用电量。 B溶解氧含量监测，包括污水进水、及排放出水口。 CPH值监测，包括污水进水、及排放出水口。 3.2传感器及数据变送器 针对上述监测需求，传感器及变送器设计方案有几种。 A串行连接现有数字化水表及电表设备。 在原有电力总线与水管总线以串行连接方式加装数字式计量装置，装置要求如表1。 B溶解氧传感器。 溶解氧传感器要求如表2。 C数据变送器。 数据变送器用于前端传感器的模拟量信号（电流或电压）转换成为标称的数字量信息，以用于数据传输和存储，并向传感器提供必要的电源输出和补偿电压（或电流）。 4网络层设计方案 本项目工程中传输层主要用于将各类传感器的变送器采集获取的数据传输至后台服务应用平台，为了实现传输层的稳定性、可扩展性以及数据协议的一致性，所有传输层设备均使用统一的接入方式和单一的数据交互协议。 4.1功能 数据传输节点是传感器节点与后台服务应用之间的桥梁，其主要功能包括通过MODBUS协议将传感器数据采集至节点上进行数据处理及封装；通过数据传输节点进行数据采集频率的控制；对数据进行校验及加密；对数据进行缓存；提供统一的Internet物理链路，方便系统扩展与维护。 4.2网络选择 针对目前项目中的三种场景，采用GSM/GPRS网络作为首选数据传输网络，该网络具有一定的数据带宽及较高的覆盖范围，无需铺设网络线路，同时对于较为复杂的电磁环境能够进行稳定传输，包括建筑物阻隔等无线传输障碍问题都能很好的应对，从最大程度上保证了物理链路的稳定性与可靠性。 （1）硬件需求 根据项目需求及网络特性，数据传输节点硬件需求如表3。 5应用层设计方案 应用层所需硬件系统主要用于处理、存储、展示感知层所采集的物理数据，按照功能可分为Web服务器、数据存储服务器、数据响应处理服务器，硬件系统组织及功能如图1所示。 目前服务器硬件平台技术已非常成熟，商业级服务器即可满足项目需求。 6结束语 采用物联网技术实现无线传感网络中信息的传输，通过传感器采集的信息来监测污水情况，并采用行之有效的方法进行污水处理，实现实时、精确的污水处理监测。基于物联网技术应用在污水处理上是行之有效的方案，将进一步促进物联网在环境保护领域的应用，推动环境保护整体水平的提高。 参考文献 [1]赵静，王岩等.物联网在农业病虫灾害中的应用[J].通信技术，2010，11（43）. [2]沈苏彬，范曲立，宗平等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报，2006，29（6）. [3]任丰原，黄海宁，林闯.无线传感器网络[J].软件学报，2003，14（7）. [4]王向明，黄文.上海市环境监测质量管理规划探讨[J].环境监测管理与技术. [5]周明，黄作维.基于GPRS技术的生态环境监测系统设计[J].计算机测量与控制，2010，18（5）. 作者简介： 朱宝华（1980-），男，江苏南通人，本科，讲师；主要研究方向和关注领域：物联网应用技术。 姜飞（1983-），男，江苏南通人，本科，讲师；主要研究方向和关注领域：计算机应用。 |
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