CN104237477A - 一种基于无线网络的大型工业污水监测*** - Google Patents

一种基于无线网络的大型工业污水监测*** Download PDF

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胡晓荣
俞娟
胡瑜
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Abstract

本发明公开了一种基于无线网络的大型工业污水监测***，包含路由节点、协调器节点、监控中心，还包含多个具有检测污水参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述路由节点包含一参数对比单元，所述无线传感器网络将传感器采集的污水参数传至路由节点；路由节点的参数对比单元对采集的参数进行对比，当无线传感器网络采集的参数超过参数对比单元的对比值，所述路由节点将接受的污水参数数据传输至协调器节点进行汇总，并将污水参数数据传送至监控中心，当无线传感器网络采集的参数小于参数对比单元的对比值，则取消此次数据传输。本发明低成本、低功耗、高可靠性的，且能够实现污水信息的远距离、自动化监测与传输的大型工业污水监测***。

Description

一种基于无线网络的大型工业污水监测***
技术领域
本发明涉及一种监测***，特别涉及一种基于无线网络的大型工业污水监测***，属于环境污染监测领域。
背景技术
随着我国工业生产能力的迅猛发展，工业污水的排放量曰益增加，达不到排放标准的污水排入水体后，将对地表及地下水造成巨大的污染，因此对污水进行实时而准确的监测就显得尤为重要。目前我国的工业污水监测手段仍主要停留在手工测量阶段，效率低下、数据采集难度大、污水监测缺乏实效性，对后续的污水处理带来诸多不便。部分企业以及厂家虽然己采用了有线污水监控***，但是由于污水源众多且分布较零散，采用有线的监测方式无论在成本上还是***的可靠性上都难以达到理想的效果。
网络技术逐步成熟的背景下，传统的工业污水监测***存在设备管理不完善、不易维护等问题，并且已有***多是处理单个命令的直接控制，对于负责批命令控制的研究还有待深入。无线传感网是物联网技术的重要基础，解决了互联的问题，由具有感知、处理和无线通信能力的大量传感器节点形成一个多跳的自组织网络***，完成既定的任务。目前工业污水监测***大多利用以太网络进行数据的有线传输，存在着成本高、综合布线复杂、通信电缆选择等实际工程问题，限制了工业污水监测***的发展前景。
例如：申请号为“201210044316.1”的无线ZigBee污水排放在线监测***，包括：传感器模块，采集个监测点与污水处理有关的参数；网络型监控终端机，用于获取监测现场的音视频信息；在线监测中心接受传感器模块和网络型监控终端机传送的信息，并根据这些信息进行数据汇总、整理和综合分析，实现了水排放量及理化参数量数据的自动提取和随机抽取、污水处理设备运转情况的自动提取监控和非正常情况下的报警、污水排放主要理化指标超标自动报警、排污费的自动计费、数据统计报表自动生成；同时可以与图像监控***配合使用，增加现场监控力度。本发明结构简单，价格低廉；可在现场设置现场中控室，遇突发事件及时处理；无需支付高额的通讯费用。该发明虽然实现了污水的无线监测与传输，但是功耗高，成本较高，检测数据存在误差，不适宜大型污水监测***的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于无线网络技术的低成本、低功耗、高可靠性的，且能够实现污水信息的远距离、自动化监测与传输的大型工业污水监测***。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
    一种基于无线网络的大型工业污水监测***，包含路由节点、协调器节点、监控中心，还包含多个具有检测污水参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述路由节点包含一参数对比单元，所述无线传感器网络将传感器采集的污水参数传至路由节点；路由节点的参数对比单元对采集的参数进行对比，当无线传感器网络采集的参数超过参数对比单元的对比值，所述路由节点将接受的污水参数数据传输至协调器节点进行汇总，并将污水参数数据传送至监控中心，当无线传感器网络采集的参数小于参数对比单元的对比值，则取消此次数据传输。
优选的，所述传感器节点包含处理器模块、传感器模块、通信模块和电源模块；所述传感器模块、传感器模块、通信模块均连接在处理器模块的相应端口上。所述电源模块用于提供处理器模块、传感器模块和通信模块所需电源。
 优选的，所述协调器节点通过无线的方式发送数据给监控中心。
 优选的，所述处理器模块为ARM11。
 优选的，所述通信模块为CC2530。
 优选的，所述传感器包含PH值传感器和溶解氧传感器。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、低功耗、低成本、高可靠性，利于构建工业污水远程监控***能大大降低整个***的成本，提高***的灵活性和智能化。
2、传感器节点通过无线通信方式形成多跳、自组织的无线传感器网络，该自组网能力强，可实时同步对工业污水的监测参数。
3、无线传感器网络的工业污水远程监控有着广泛的市场空间，对于环保节能有着重大的意义。
附图说明
图1是本发明大型工业污水监测***结构图；
图2是本发明传感器节点的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
    如图1所示，一种基于无线网络的大型工业污水监测***，包含路由节点、协调器节点、监控中心，还包含多个具有检测污水参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述路由节点包含一参数对比单元，所述无线传感器网络将传感器采集的污水参数传至路由节点；路由节点的参数对比单元对采集的参数进行对比，当无线传感器网络采集的参数超过参数对比单元的对比值，所述路由节点将接受的污水参数数据传输至协调器节点进行汇总，并将污水参数数据传送至监控中心，当无线传感器网络采集的参数小于参数对比单元的对比值，则取消此次数据传输。
其中，传感器节点组成的无线传感器网络主要负责污水数据的采集、处理和发送 ；路由节点和协调器节点主要负责组建无线传输网络，管理节点的加入和离开，当现有网络节点发生变化时，可以对原油网络进行刷新以组建新的网络，并把终端节点采集的数据传输到监控中心。
协调器节点作为信息汇聚节点，主要负责将无线传感器网络采集发送过来的数据进行汇总，利用无线传输协议，将数据通过无线或者有线的方式传输到监控中心。
如图2所示,所述传感器节点包含处理器模块、传感器模块、通信模块和电源模块；所述传感器模块、传感器模块、通信模块均连接在处理器模块的相应端口上。所述电源模块用于提供处理器模块、传感器模块和通信模块所需电源。
其中，所述处理器模块为ARM11，ARM11处理器是为了有效的提供高性能处理能力而设计的。在这里需要强调的是，ARM并不是不能设计出运行在更高频率的处理器，而是，在处理器能提供超高性能的同时，还要保证功耗、面积的有效性。ARM11优秀的流水线设计是这些功能的重要保证。ARM11处理器的流水线和以前的ARM内核不同，它由8级流水线组成，比以前的ARM内核提高了至少40%的吞吐量。8级流水线可以使8条指令同时被执行。从通常的角度说，过长的流水线往往会削弱指令的执行效率。一方面，如果随后的指令需要用到前面指令的执行结果作为输入，它就需要等到前面指令执行完。ARM11处理器通过forwarding来避免这种流水线中的数据冲突，它可以让指令执行的结果快速进入到后面指令的流水线中。另一方面，如果指令执行的正常顺序被打断（如出现跳转指令），普通流水线处理器往往要付出更大的代价，ARM11通过实现跳转预测技术来保持最佳的流水线效率。这些特殊技术的使用，使ARM11处理器优化到更高的流水线吞吐量的同时，还能保持和5级流水线（如ARM9处理器中的流水结构）一样的有效性。
所述通信模块为CC2530，所述传感器包含PH值传感器和溶解氧传感器。
无线传感器网络是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。
无线传感器网络虽然与无线自组网有相似之处，但同时也存在很大的差别。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络***，节点数目更为庞大，节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的。另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源；而传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。
其中，传感器节点的电源模块可选可充电的锂电池，由于无线传感器网络的耗电量很低，锂电池完全可以满足应用。
上位机是监控中心工作人员获取污水指标的主要媒介，可以提供良好的人机交互界面，上位机界面主要包括数据显示、数据存储、信息反馈，通信等功能，显示模块主要显示污水的PH值和溶解氧等参数。工作人员可以方面实时的掌握污水区域的各项指标，实现对污水指标的全天候不间断监控，也便于去及时解决发现问题。
本发明具有低功耗、低成本、高可靠性，利于构建工业污水远程监控***能大大降低整个***的成本，提高***的灵活性和智能化。传感器节点通过无线通信方式形成多跳、自组织的无线传感器网络，该自组网能力强，可实时同步对工业污水的监测参数。无线传感器网络的工业污水远程监控有着广泛的市场空间，对于环保节能有着重大的意义。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于无线网络的大型工业污水监测***，包含路由节点、协调器节点、监控中心，其特征在于：还包含多个具有检测污水参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述路由节点包含一参数对比单元，所述无线传感器网络将传感器采集的污水参数传至路由节点；路由节点的参数对比单元对采集的参数进行对比，当无线传感器网络采集的参数超过参数对比单元的对比值，所述路由节点将接受的污水参数数据传输至协调器节点进行汇总，并将污水参数数据传送至监控中心，当无线传感器网络采集的参数小于参数对比单元的对比值，则取消此次数据传输。
2.根据权利要求1所述基于无线网络的大型工业污水监测***，其特征在于：所述传感器节点包含处理器模块、传感器模块、通信模块和电源模块；所述传感器模块、传感器模块、通信模块均连接在处理器模块的相应端口上；所述电源模块用于提供处理器模块、传感器模块和通信模块所需电源。
3.根据权利要求1所述基于无线网络的大型工业污水监测***，其特征在于：所述协调器节点通过无线的方式发送数据给监控中心。
4.根据权利要求2所述基于无线网络的大型工业污水监测***，其特征在于：所述处理器模块为ARM11。
5.根据权利要求2所述基于无线网络的大型工业污水监测***，其特征在于：所述通信模块为CC2530。
6.根据权利要求1所述基于无线网络的大型工业污水监测***，其特征在于：所述传感器包含PH值传感器和溶解氧传感器。
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