CN201673595U - 一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置 - Google Patents

一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置 Download PDF

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高惠芳
胡炜薇
胡冀
徐军明
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Abstract

本实用新型涉及一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置。目前污水处理通过有线方式进行监控，成本较高。本实用新型包括多个传感器终端节点、多个路由节点和一个中心节点。多个传感器终端节点分布在污水处理厂内污水处理过程的各个污水处理池中，多个路由节点分布在多个传感器终端节点之间，传感器终端节点与路由节点信号连接，路由节点与中心节点信号连接，嵌入式平板电脑分别与中心节点和可编程控制器连接。本实用新型省去了布线的麻烦，可以随意更改监测网络，嵌入式平板电脑和可编程控制器的使用适合集中管理、控制，并可修改嵌入式平板电脑决策策略方便优化控制，方便维护和升级。

Description

一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置
技术领域
本实用新型属于ZigBee无线传感网络技术领域，涉及一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置，适用于污水处理过程关键参数的监测及控制。
背景技术
随着我国经济的发展，以及城市化、工业化的加速，水环境的质量越来越恶劣、水资源短缺也越来越严重，严重制约我国经济与社会的发展。因而，保护有限的水资源、增加水资源的循环利用，越来越受到企业和社会的重视。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。
一般污水处理厂的规模都相当大，尤其是工业废水的处理，一般都经过几道工序，一个中型的水处理厂都要占地几十亩到几百亩的水池用地，在这么大的区域内，为了采集放置于污水中传感器的模拟量数据，需要布置很长的数据线，很容易在这么长的线路中引进共模干扰。考虑到信号的稳定性，有时就需要采用屏蔽电缆线，而开沟布线和采用高性能导线所带来的成本将占据很大一部分工程预算，极大地制约了水处理厂的发展。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置，克服了传统做法的开沟布线的缺点，具有低成本、自组网、低功耗、安装方便的特点。现场无线监测网络与PLC和嵌入式平板电脑的结合，方便本地集中管理、控制。
本实用新型包括多个传感器终端节点、多个路由节点和一个中心节点。多个传感器终端节点分布在污水处理厂内污水处理过程的各个污水处理池中，多个路由节点分布在多个传感器终端节点之间，传感器终端节点与路由节点信号连接，路由节点与中心节点信号连接，嵌入式平板电脑分别与中心节点和可编程控制器连接。
传感器终端节点包括在线检测仪表、信号采集单片机和无线收发模块。在线检测仪表与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端通过模数转换电路与信号采集单片机连接，信号采集单片机与无线收发模块通过串口连接，无线收发模块上连接有终端天线。
路由节点包括串口连接的信号中继STM32单片机和路由通信模块，路由通信模块上连接有中继天线。
中心节点包括与STM32单片机通过串口连接的无线通信模块、与STM32单片机通过I/O口连接的按键模块和显示模块，STM32单片机连接有RS485总线接口，无线通信模块上连接有中心节点天线。
本实用新型能为污水处理管理提供实时处理状态、处理结果等参数，通过平板电脑可观测现场污水处理及设备状态，进而用PLC控制现场执行机构，为掌握、控制污水处理流程提供了方便。
本实用新型应用了无线传感器，使得网络的安装更为方便，省去了布线的麻烦。在使用过程中节点的失效、故障只需要更换相应模块即可。如果污水处理***需要增加或减少一些处理设备，由于采用无线网络的方式，可以随意增减传感器终端节点。因此，在后期维护也很方便。监控中心的集中管理，可以宏观了解整个污水处理过程，以及各个环节的处理细节，从而调整当前的处理步骤、时间等污水处理策略，有利于提高污水处理的效率和效果。
PLC(可编程控制器)在工业应用很多，稳定性比较好，适用于污水处理的控制。把无线监测的便捷性和PLC在控制领域的稳定性结合，可以更好的优化污水处理***。对于用户来说，不需要到达现场，用嵌入式平板电脑就可对整个污水处理流程了解并控制，也可由平板电脑修改决策策略，进行优化控制。此外，平板电脑和PLC用PROFIBUS总线相连，扩展方便。
本实用新型可以获得处理流程参数，处理结果，且可以长期记录，可以对建立更好的污水处理模型，提高污水处理效果，以及加强政府监督力度有很大的帮助。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中传感器终端节点的结构示意图；
图3为图1中路由节点的结构示意图；
图4为图1中中心节点的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置包括多个传感器终端节点1、多个路由节点2和一个中心节点3。多个传感器终端节点1分布在污水处理厂内污水处理过程的各个污水处理池中，多个路由节点2分布在多个传感器终端节点1之间，传感器终端节点1与路由节点2信号连接，路由节点2与中心节点3信号连接，嵌入式平板电脑4与中心节点3通过RS485总线连接，嵌入式平板电脑4与可编程控制器5通过PROFIBUS总线连接。
如图2所示，传感器终端节点1包括在线检测仪表1-1、信号采集M16单片机1-4和无线收发模块1-5。在线检测仪表1-1与信号调理电路1-2的输入端连接，信号调理电路1-3的输出端通过模数转换电路1-3与信号采集M16单片机1-4连接，信号采集M16单片机1-4与无线收发模块1-5通过串口连接，无线收发模块1-5上连接有终端天线1-6。
如图3所示，路由节点2包括串口连接的信号中继M16单片机2-1和路由通信模块2-2，路由通信模块2-2上连接有中继天线2-3。
如图4所示，中心节点3包括与STM32单片机3-1通过串口连接的无线通信模块3-2、与STM32单片机3-1通过I/O口连接的按键模块3-5和显示模块3-4，STM32单片机3-1连接有RS485总线接口3-3，无线通信模块3-2上连接有中心节点天线3-6。
工作中，传感器终端节点根据需要，将收集到的现场监测数据经由路由节点汇集到中心节点，中心节点再通过RS485总线传递到平板电脑，现场执行机构(如搅拌机、曝气机、潜水泵、污泥泵、电磁阀、电动阀等)的状态也经PLC传送给平板电脑，这些数据在平板电脑中经过预设的决策策略做决策，把决策结果送给PLC，再由PLC去控制执行机构工作。平板电脑中的决策策略可以根据需要修改，以进行优化控制。

Claims (1)

1.一种基于ZigBee无线传感网络的污水处理监控装置，包括多个传感器终端节点、多个路由节点和一个中心节点；多个传感器终端节点分布在污水处理厂内污水处理过程的各个污水处理池中，多个路由节点分布在多个传感器终端节点之间，传感器终端节点与路由节点信号连接，路由节点与中心节点信号连接，嵌入式平板电脑与中心节点通过RS485总线连接，嵌入式平板电脑与可编程控制器通过PROFIBUS总线连接，其特征在于：
所述的传感器终端节点包括在线检测仪表、信号采集单片机和无线收发模块；在线检测仪表与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端通过模数转换电路与信号采集单片机连接，信号采集单片机与无线收发模块通过串口连接，无线收发模块上连接有终端天线；
所述的路由节点包括串口连接的信号中继STM32单片机和路由通信模块，路由通信模块上连接有中继天线；
所述的中心节点包括与STM32单片机通过串口连接的无线通信模块、与STM32单片机通过I/O口连接的按键模块和显示模块，STM32单片机连接有RS485总线接口，无线通信模块上连接有中心节点天线。
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