专利名称：一种基于无线传感器网络的污水处理过程监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线传感网络技术领域，涉及一种适用于污水处理控制过程的基 于无线传感器网络的污水处理过程监测装置。
背景技术：
世界上任何国家的经济发展，都伴随着人民生活水平的改善和城市化进程的不断 加快。但是相应的淡水资源的需求和消耗也在不断增多。但是，目前水环境的质量越来越 恶劣、水资源短缺也越来越严重，加重了城市的负荷，带来一系列危及城市生存与发展的生 态环境问题。我国的污水处理事业的实际情况是污水处理率低，很多老城区的排水管网甚至不 成系统。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大，将严重制约我国 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，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，提供一种基于无线传感器网络的污 水处理过程监测装置，有利于本地集中管理，以及政府、相关部门进行远程监控。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。传感器终端节点包括与信号调理电路连接的COD传感器、BOD传感器、DO传感器、 PH值传感器、厌氧菌传感器、耗氧菌传感器、混浊度传感器、水位传感器，信号调理电路通过 模数转换电路与信号采集M16单片机连接，信号采集M16单片机与ZigBee终端通信模块通 过串口连接，ZigBee终端通信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M16单片机和ZigBee路由通信模块，ZigBee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ZigBee中心节点通信模块、与 STM32单片机通过SPI串口连接WCDMA模块、与STM32单片机通过IO 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，ZigBee中心节点通信模块上连接有中心节点天线，WCDMA模块上连接有CDMA天线。本实用新型具有的有益效果是(1)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，为掌握污 水处理流程是否合理，处理结果是否合格提供了方便。无线传感器的应用，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 节点的实效、故障只需要更换相应模块即可。如果污水处理系统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。如此，在后期维护也很方 便。(2)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
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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，一种基于无线传感器网络的污水处理过程监测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。如图2所示，传感器终端节点1包括与信号调理电路1-9连接的COD传感器1_1、 BOD传感器1-2、DO传感器1-3、PH值传感器1_4、厌氧菌传感器1_5、耗氧菌传感器1-6、混 浊度传感器1-7、水位传感器1-8，信号调理电路1-9通过模数转换电路1-10与信号采集 M16单片机1-11连接，信号采集M16单片机1-11与ZigBee终端通信模块1_12通过串口连 接，ZigBee终端通信模块1-12上连接有终端天线1_13。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ZigBee路由 通信模块2-2，ZigBee路由通信模块2_2上连接有中继天线1_13。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ZigBee中心节 点通信模块3-2、与STM32单片机3-1通过SPI串口连接WCDMA模块3_4、与STM32单片机 3-1通过IO 口连接的按键模块3-5和显示模块3-6，STM32单片机3_1连接有RS485总线 接口 3-3，ZigBee中心节点通信模块3_2上连接有中心节点天线3_7，WCDMA模块3_4上连 接有CDMA天线3-8。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直接，或采用多跳方 式，经由路由节点汇集到中心节点。每个传感器终端节点都有各自的固定ID号，上传的数 据包含ID号，以识别数据的来源，在监测中心可通过识别ID号对所得数据进行分类分析。 传感器终端节点带有污水处理流程中所需的各种传感器，路由节点只负责数据的转发。这
4两种节点构成的网络，允许节点可以自由加入和退出，实现整个无线监测网络的自组织和 自恢复，可以适合不同规模、分布的污水处理厂的需求。 中心节点收集整个现场的数据，再通过RS485总线传递到工业平板电脑方便现场 监控和观测，同时通过WCDMA模块发送到远程监控设备(个人PC或者PDA等)上，方便政 府、环境相关部门随时查询、监督。
权利要求一种基于无线传感器网络的污水处理过程监测装置，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，其特征在于传感器终端节点包括与信号调理电路连接的COD传感器、BOD传感器、DO传感器、PH值传感器、厌氧菌传感器、耗氧菌传感器、混浊度传感器、水位传感器，信号调理电路通过模数转换电路与信号采集M16单片机连接，信号采集M16单片机与ZigBee终端通信模块通过串口连接，ZigBee终端通信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M16单片机和ZigBee路由通信模块，ZigBee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ZigBee中心节点通信模块、与STM32单片机通过SPI串口连接WCDMA模块、与STM32单片机通过IO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，ZigBee中心节点通信模块上连接有协调器天线，WCDMA模块上连接有CDMA天线。
专利摘要本实用新型涉及一种基于无线传感器网络的污水处理过程监测装置。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。本实用新型省去了布线的麻烦，可以随意更改，后期维护也很方便，有利于提高污水处理的效率和效果。
文档编号G01N33/18GK201732088SQ20102020790
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者汤仲华, 高惠芳 申请人:杭州肯丘科技有限公司