[發明專利]基于無線傳感器網絡的水處理工程監控系統

有效

• 申請號: 201010515846.0
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN101995865A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 劉曉為;張海峰;鮑立新;唐佳祿;李建政;范宇飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學環保科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04W84/18
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種基于無線傳感器網絡的水處理工程監控系統。

背景技術：

污水處理具有處理工藝復雜、連續生產、多采集變量、干擾多等特點。傳統的監控系統采用PLC或嵌入式處理器作為控制單元，對各設備進行數據采集與控制。例如專利公開號為200951966的實用新型“智能水處理系統自動控制裝置”，以PLC作為控制核心，在各個設備上安裝信號傳輸控制閥，PLC負責將控制信號送至各個設備。而專利公開號為2511977的實用新型“水廠水質多參數在線測量監控裝置”，以單片微機作為控制核心，對外圍電路進行控制。

然而，PLC的數據處理能力有限，運行速度慢，限制了系統性能的進一步提高。而當前的許多監控系統采用單片機、ARM或者DSP作為系統的核心控制單元，雖說應用廣泛，技術比較成熟，但也存在著開發周期長、成本高、設計靈活性不強等弊端，且I/O資源有限，不利于升級換代。

目前我國的大型水廠憑借著雄厚的資金基礎，可以引進國外的先進設備，已基本實現水處理的自動化控制。但對于中小型水廠而言，資金有限，無法承受引進國外設備的高成本和高維修費用，這就造成中小型水廠的自動化程度不高，生產效率低，維護困難的現狀，因此急需新技術來降低成本，提高效率，以滿足中小型水廠的需求。

水廠各設備車間相距較遠，因此如何實現遠程通信是另一個值得關注的問題。傳統的數據傳輸采用各種現場總線，需要對現場走線進行施工，安裝不便。由于化學藥品的腐蝕，造成總線老化短路，給工作人員的檢修帶來了很大的不便，增加了系統的維護成本。并且在偏僻地區布線困難，易被雷擊，容易受到人為偷盜等因素的破壞，這都使系統的成本增加，可靠性下降。

發明內容：

本發明的目的是針對上述現有污水處理監控系統所存在的問題提供一種基于無線傳感器網絡的水處理工程監控系統，實時性、智能化、靈活性強、可靠性高、性價比高的污水處理監控系統，該系統可以實時監控水廠各設備的工作狀態，并在中控室計算機上顯示出來，經軟件分析處理，發送控制命令實現遠程控制。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

基于無線傳感器網絡的水處理工程監控系統，其組成包括：中心控制系統，所述的中心控制系統連接一組無線傳感器網絡節點，所述的中心控制系統包括工控機，所述的工控機連接無線傳感器主站，所述的無線傳感器網絡節點包括數據采集模塊，所述的數據采集模塊連接數據處理和控制模塊，所述的數據處理和控制模塊連接通信模塊。

所述的基于無線傳感器網絡的水處理工程監控系統，所述的數據采集模塊包括以FPGA9作為控制核心，并在其中定制Nios?II軟核處理器，所述的FPGA9控制核心分別連接數字輸入模塊、數字輸出模塊、模擬輸入模塊、模擬輸出模塊。

有益效果：

本發明實現了對水廠各設備的實時監測和控制功能，FPGA在數據采集模塊以及數據處理和控制模塊中的使用增強了系統的數據處理能力，降低了成本和開發周期，并大大提高了系統設計的靈活性，有利于今后的擴展升級。而采用無線傳感器網絡進行遠程數據傳輸，則避免采用大量總線和電氣配管，減少了整個系統的施工量，也減少了總線由于腐蝕、雷擊、人為偷盜等因素受到破壞而導致系統發生故障的可能。整個系統具有自動化程度高、系統安全可靠、性價比高、靈活性和擴展性強、易于維護的優點，便于在中小型水廠和偏遠地區進行推廣和使用。

其他記載在說明書實施例部分的優點和特點這里不再重復。

附圖說明：

附圖1為本發明的結構示意圖。

附圖2為數據采集模塊的結構框圖。

附圖3為Nios?II系統的整體結構框圖。

附圖4為數據處理和控制模塊4的結構框圖。

附圖5為數據采集模塊的程序流程圖。

具體實施方式：

實施例1：