基于物聯網的分散式生活污水處理系統設計分析

陳淑芳 郝杰 武靖博 宋金凡

【摘要】? ? 當前農的村分散式生活污水處理有設備維護難、無法長效順暢運行、地址難選、異味讓人避而遠之等問題，本研究基于物聯網技術開發設計了一套農村分散式生活污水處理平臺。具體運行結果表明，農村分散式污水處理設備和物聯網技術融合的管理系統建設，使系統具備項目立體、占地面積緊湊、穩定合格，性價比高，還易于檢查、經久耐用、管理方法簡單、能遠程操作、智能可靠等優點。物聯網技術下的農村分散式生活污水處理設備對污染物去除能力強，出水水體可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的一級B排放標準。

【關鍵詞】? ? 農村生活污水? ? 分散式? ? 物聯網技術? ? 實時監控

針對農村生活污水的特點，污水處理設備的安裝地點相對分散，污水處理設備分布在各鄉鎮，村里污水收集相對獨立，點多量大且分散。建設一個基于物聯網技術的自動化處理平臺，實時收集和匯總分散式處理設備發送的數據和信息。將智能平臺集成到APP中。然后管理方可以通過智能手機或PAD隨時隨地掌握農村分散式生活污水處理設備的運行狀態，完成監管與運營的在線信息共享，實時管理和控制以及運維服務。根據實時監控系統，政府機構可以完成設備運行狀態、水體信息內容、安全檢查維護等數據信息的在線查詢，合理支撐政府部門管控職責。運維服務公司還可以基于實時監控系統，即時掌握農村地區已運行的分散式污水處理設備的運行情況，方便維修和維護。

一、物聯網技術在農村分散式生活污水處理系統使用中的優勢

我國以可持續發展理念為指導，大力加強綠色生態環保應用工作，投入大量人力、物力和政策，完成了綠色綜合應用的各項專業化進程。物聯網技術在分散式生活污水處理系統中的應用具有多元化優勢。下面將對其進行詳細介紹：

優勢一是數據集成。分散式生活污水處理系統規模大，多樣化程度高。傳統的人力管理機制方式難免會存在漏洞，影響農村分散式生活污水處理系統的長期運行。但在物聯網技術的支持下，專業技術人員可以利用相關傳感器的靈活布置，完成對自動化污水處理信息內容的充分采集，有利于分散式生活污水處理的相關管理人員從整體角度了解系統運行情況。優勢二是運行平穩。物聯網技術具有完整的系統架構，在農村分散式生活污水處理系統中，可協助相關人員開展安全管理工作，監督生產過程，提高水檢效率，保證水檢質量，分析污水處理設備運行狀況，完成污水處理設備常見故障排查和合理維護。因此，相關管理人員可以在物聯網技術的支持下，充分整合分散式生活污水處理系統的資源，調整系統管理系統，進一步保持系統的流暢運行，為污水處理效果的提升提供支持。側面的容量。

二、基于物聯網平臺的農村分散式生活污水處理系統設計方案

2.1 生產工藝及重點設備

農村分散式生活污水處理設備的主要處理技術為生物接觸氧化。農村生活污水基本通過方便快捷的柵欄網進行分離，分離后進入多用途污水池，經潛水泵送入分散式生活污水處理設備。分散式生活污水處理設備由微生物好氧、兼性缺氧、曝氣、沉淀池組成，廢水經過處理進入外圍填充綠植區，再次使用綠植和填充材料的附著作用，完成對水環境中污染物的快速溶解和高效去除。主要設備及主要參數如下：1.多用途污水池。在原截留井內放置方便快捷的擋渣過濾器，過濾器的孔隙率為1～3mm。2.分散式生活污水處理設備。單閥方案運行規模25m3/d，直徑2.2m，高度4.5m（地上3.0m，地下1.5m），水等待時間12h。并聯2座操作。設備內填充聚氨酯海綿填料球，即將聚氨酯海綿填料（25mm×25mm×25mm）放入直徑100mm的填料球內。

2.2 物聯網云平臺建設與運營

農村分散式生活污水處理系統基于物聯網平臺，以在任何地方多臺分散式農村污水處理設備為總體目標。它將數據采集、通信網絡、物聯網技術、計算機技術和物理模型分析應用于農村污水處理技術方面，對污水處理中包含的設備進行遠程控制和智能監管，服務平臺架構模式如圖1所示。

圖1? ? 服務系統架構圖

從圖1可以看出，物聯網技術管理服務平臺系統分為“數據信息認知-數據傳輸和數據存儲-應用呈現”三個層次。數據信息認知層主要負責最底層設備各種運行信息的采集，數據傳輸和數據存儲層主要負責認知數據庫的同步傳輸和存儲，應用層作為網站的智能監管層，負責完成農村污水處理及其PC網頁和微平臺的各項功能。

服務平臺特點如下：1.農村污水處理設備配套設施為低壓成套設備，完成設備的現場運行和數據采集，與云端進行數據信息交互服務器根據數據采集終端設備和根據客戶登錄管理權限可以遠程控制賬號，對設備進行控制和實際操作。 2. 4G互聯網具有高便攜性和低資費的優點，不需要固定IP，解決了有線網絡部署中缺乏協調性的制約，具有很強的可擴展性。 3.工業級數據采集終端設備，適用于4G（全網通手機）、有線電視和WIFI，網絡冗余完善。現階段，該系統僅適用于本示范點的信息采集和監管。在中后期，可以通過簡單的添加演示點的方法來操作多個演示點。

2.3物聯網技術管理服務平臺實現

系統配備了多個基于物聯網平臺分布式生活污水處理系統的控制模塊，包括大屏幕顯示系統、在線監控、常見故障管理、遠程操作和操作記錄管理等。

1.在線監測。根據監管系統（設備）運行過程設計流程圖，在步驟頁面自動更新監管設備運行狀態參數、處理過程主要參數和污染物指標值數據信息，完成設備整體運行概覽。可在電腦或app客戶端遠程控制，隨時完成離心風機、離心泵、泥漿閥等設備的電源開關和啟停，真正實現對現場設備的24小時監控。2.常見的故障管理方法。常見故障管理方法 控制模塊包括常見故障報警、預警信息、診斷及其記錄功能。當現場離心水泵或離心風機工作不正常或泥漿閥打開異常時，主控芯片頁面可發起常見故障報警，提示常見故障點，根據主控芯片頁面可以在設備及其閘閥出現問題時立即檢測到，從而實現遠程控制。3.遠程操作。當物聯網云平臺發出常見故障告警時，可以進入主界面遠程操作模式，根據常見故障點關閉相關設備和閘閥，防止進一步惡化的情況，同時可派員到現場檢查和報告各種設備和閘閥的運行情況。4.操作記錄管理方法的作用。服務平臺自動保存和分析設備的實際運行運動軌跡和運行信息內容，可在線追查設備異常現象時間范圍內的責任人，協助評估義務和人為因素，并對設備的運行和管理進行監督。

三、物聯網技術在分散式生活污水處理系統中的應用路徑

3.1 進行系統架構，突出技術綜合性

根據物聯網技術，農村分散式生活污水處理系統分為系統功能應用控制模塊、系統組件控制模塊、大數據平臺控制模塊和數據庫控制模塊。

系統的關鍵功能和控制模塊的使用包括組態軟件監督、生產監控、設備管理、工作狀態診斷等，可以擴展全面發揮物聯網技術數據融合優勢。在分布式生活污水處理系統中;系統組件控制模塊關鍵包括四部分：數據可視化組件、應用控制模塊、數據處理方法和數據庫管理。這四部分與程序模塊池互連，適用于系統運行控制模塊和大數據平臺控制模塊的正常運行;大數據平臺控制模塊可完成大量分布式系統存儲、大規模數據提取、實時數據操作記憶存儲和瞬時流式數據信息連接;數據庫控制模塊可高效集成大數據平臺上的數據信息與核心時序數據庫和SQL數據庫查詢相連接，適用于相關專業技術人員進行表格導入、數據整理和系統管理方法。

3.2 改進操縱方式，提高技術協調能力

相關調查統計顯示，現階段我國調控污水處理廠出水規范的主要新項目包括高錳酸鹽指數（COD）、化學需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、動植物油、原油、陽離子表面活性劑，控制等級分為一級規格、二級標準和三級規格，一級規格下分為A、B規格[4]。不難看出，在我國，我們進一步加強了污水處理廠出水和出水的調控范圍。為了更好地保證農村分散式生活污水處理系統污水處理的實際效果，應在物聯網技術應用的全過程中設置多種控制方式。詳細介紹如下：一直以來，得益于國內相關專業技術人員的堅持不懈和長期努力，物聯網技術顯著增加了自動化技術對廢水控制系統的調整方式，包括現場操作、后臺操作和網絡控制。現場操作是指相關專業人員在物聯網技術的支持下，按照智能控制箱管理方式，采集子站點下所有設備的運行數據，智能控制箱分為自動控制系統和手動控制兩種控制方式。現場控制方式的選擇可根據現場設備的實際運行情況和污水處理情況進行，后臺運行方式是基于分布式污水處理系統的各類信息與物聯網技術相結合，這種方法具有高度的網絡安全保證，根據管理權限設置，授予管理權限，提高控制碼的傳輸準確性。在分布式生活污水處理系統中，以物聯網技術搭建的信息網絡傳輸通道為基礎，建立網絡化控制方式的關鍵，可根據即時反饋的污水處理信息內容和設備運行信息內容進行系統故障監測和命令。因此，物聯網技術在分布式生活污水處理系統中具有現場操控方式、后臺操控方式和網絡化控制方式，管理人員可以根據操作要求有效地選擇操作方式，提高系統的管理效率。

四、結束語

總的來說，習近平總書記提到的“兩山”理念為我國環境保護工作提供了依據，顯著增加了污水處理基礎設施建設的供給。物聯網技術在農村分散式生活污水處理系統中的應用，可以進一步提高系統的主導地位，合理保障系統的正常運行，可以完善系統管理、系統架構和操作方法的建立方面充分利用物聯網技術優勢。

參? 考? 文? 獻

[1]陳廷玉，胡小波，夏銘遙，譚志平，吳靜平.從物聯網角度對農村生活污水處理系統的設計[J].電子世界，2021（12）：150-151.

[2]郭露，陳偉雄，沈玉東，歐陽群文，李路野，馮凌宇.基于物聯網的生態型農村污水處理設施研究及應用[J].中國給水排水，2020，36（10）：95-100.

[3]劉祥宏，潘泉涌，方寬.基于Netty+ActiveMQ的農村生活污水處理設施監測數據通信管理平臺設計[J].數字通信世界，2019（07）：117-118.

[4]王海義，楊玲.基于物聯網的農村污水處理設施監管系統構建[J].通訊世界，2018（02）：300-301.

[5]賀磊.基于物聯網的農村污水處理智能監控系統的設計與實現[J].電腦知識與技術，2017，13（26）：236-237.