基于物联网的分散式生活污水处理系统设计分析

陈淑芳 郝杰 武靖博 宋金凡

【摘要】    当前农的村分散式生活污水处理有设备维护难、无法长效顺畅运行、地址难选、异味让人避而远之等问题，本研究基于物联网技术开发设计了一套农村分散式生活污水处理平台。具体运行结果表明，农村分散式污水处理设备和物联网技术融合的管理系统建设，使系统具备项目立体、占地面积紧凑、稳定合格，性价比高，还易于检查、经久耐用、管理方法简单、能远程操作、智能可靠等优点。物联网技术下的农村分散式生活污水处理设备对污染物去除能力强，出水水体可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级B排放标准。

【关键词】    农村生活污水    分散式    物联网技术    实时监控

针对农村生活污水的特点，污水处理设备的安装地点相对分散，污水处理设备分布在各乡镇，村里污水收集相对独立，点多量大且分散。建设一个基于物联网技术的自动化处理平台，实时收集和汇总分散式处理设备发送的数据和信息。将智能平台集成到APP中。然后管理方可以通过智能手机或PAD随时随地掌握农村分散式生活污水处理设备的运行状态，完成监管与运营的在线信息共享，实时管理和控制以及运维服务。根据实时监控系统，政府机构可以完成设备运行状态、水体信息内容、安全检查维护等数据信息的在线查询，合理支撑政府部门管控职责。运维服务公司还可以基于实时监控系统，即时掌握农村地区已运行的分散式污水处理设备的运行情况，方便维修和维护。

一、物联网技术在农村分散式生活污水处理系统使用中的优势

我国以可持续发展理念为指导，大力加强绿色生态环保应用工作，投入大量人力、物力和政策，完成了绿色综合应用的各项专业化进程。物联网技术在分散式生活污水处理系统中的应用具有多元化优势。下面将对其进行详细介绍：

优势一是数据集成。分散式生活污水处理系统规模大，多样化程度高。传统的人力管理机制方式难免会存在漏洞，影响农村分散式生活污水处理系统的长期运行。但在物联网技术的支持下，专业技术人员可以利用相关传感器的灵活布置，完成对自动化污水处理信息内容的充分采集，有利于分散式生活污水处理的相关管理人员从整体角度了解系统运行情况。优势二是运行平稳。物联网技术具有完整的系统架构，在农村分散式生活污水处理系统中，可协助相关人员开展安全管理工作，监督生产过程，提高水检效率，保证水检质量，分析污水处理设备运行状况，完成污水处理设备常见故障排查和合理维护。因此，相关管理人员可以在物联网技术的支持下，充分整合分散式生活污水处理系统的资源，调整系统管理系统，进一步保持系统的流畅运行，为污水处理效果的提升提供支持。侧面的容量。

二、基于物联网平台的农村分散式生活污水处理系统设计方案

2.1 生产工艺及重点设备

农村分散式生活污水处理设备的主要处理技术为生物接触氧化。农村生活污水基本通过方便快捷的栅栏网进行分离，分离后进入多用途污水池，经潜水泵送入分散式生活污水处理设备。分散式生活污水处理设备由微生物好氧、兼性缺氧、曝气、沉淀池组成，废水经过处理进入外围填充绿植区，再次使用绿植和填充材料的附着作用，完成对水环境中污染物的快速溶解和高效去除。主要設备及主要参数如下：1.多用途污水池。在原截留井内放置方便快捷的挡渣过滤器，过滤器的孔隙率为1～3mm。2.分散式生活污水处理设备。单阀方案运行规模25m3/d，直径2.2m，高度4.5m（地上3.0m，地下1.5m），水等待时间12h。并联2座操作。设备内填充聚氨酯海绵填料球，即将聚氨酯海绵填料（25mm×25mm×25mm）放入直径100mm的填料球内。

2.2 物联网云平台建设与运营

农村分散式生活污水处理系统基于物联网平台，以在任何地方多台分散式农村污水处理设备为总体目标。它将数据采集、通信网络、物联网技术、计算机技术和物理模型分析应用于农村污水处理技术方面，对污水处理中包含的设备进行远程控制和智能监管，服务平台架构模式如图1所示。

图1    服务系统架构图

从图1可以看出，物联网技术管理服务平台系统分为“数据信息认知-数据传输和数据存储-应用呈现”三个层次。数据信息认知层主要负责最底层设备各种运行信息的采集，数据传输和数据存储层主要负责认知数据库的同步传输和存储，应用层作为网站的智能监管层，负责完成农村污水处理及其PC网页和微平台的各项功能。

服务平台特点如下：1.农村污水处理设备配套设施为低压成套设备，完成设备的现场运行和数据采集，与云端进行数据信息交互服务器根据数据采集终端设备和根据客户登录管理权限可以远程控制账号，对设备进行控制和实际操作。 2. 4G互联网具有高便携性和低资费的优点，不需要固定IP，解决了有线网络部署中缺乏协调性的制约，具有很强的可扩展性。 3.工业级数据采集终端设备，适用于4G（全网通手机）、有线电视和WIFI，网络冗余完善。现阶段，该系统仅适用于本示范点的信息采集和监管。在中后期，可以通过简单的添加演示点的方法来操作多个演示点。

2.3物联网技术管理服务平台实现

系统配备了多个基于物联网平台分布式生活污水处理系统的控制模块，包括大屏幕显示系统、在线监控、常见故障管理、远程操作和操作记录管理等。

1.在线监测。根据监管系统（设备）运行过程设计流程图，在步骤页面自动更新监管设备运行状态参数、处理过程主要参数和污染物指标值数据信息，完成设备整体运行概览。可在电脑或app客户端远程控制，随时完成离心风机、离心泵、泥浆阀等设备的电源开关和启停，真正实现对现场设备的24小时监控。2.常见的故障管理方法。常见故障管理方法 控制模块包括常见故障报警、预警信息、诊断及其记录功能。当现场离心水泵或离心风机工作不正常或泥浆阀打开异常时，主控芯片页面可发起常见故障报警，提示常见故障点，根据主控芯片页面可以在设备及其闸阀出现问题时立即检测到，从而实现远程控制。3.远程操作。当物联网云平台发出常见故障告警时，可以进入主界面远程操作模式，根据常见故障点关闭相关设备和闸阀，防止进一步恶化的情况，同时可派员到现场检查和报告各种设备和闸阀的运行情况。4.操作记录管理方法的作用。服务平台自动保存和分析设备的实际运行运动轨迹和运行信息内容，可在线追查设备异常现象时间范围内的责任人，协助评估义务和人为因素，并对设备的运行和管理进行监督。

三、物联网技术在分散式生活污水处理系统中的应用路径

3.1 进行系统架构，突出技术综合性

根据物联网技术，农村分散式生活污水处理系统分为系统功能应用控制模块、系统组件控制模块、大数据平台控制模块和数据库控制模块。

系统的关键功能和控制模块的使用包括组态软件监督、生产监控、设备管理、工作状态诊断等，可以扩展全面发挥物联网技术数据融合优势。在分布式生活污水处理系统中;系统组件控制模块关键包括四部分：数据可视化组件、应用控制模块、数据处理方法和数据库管理。这四部分与程序模块池互连，适用于系统运行控制模块和大数据平台控制模块的正常运行;大数据平台控制模块可完成大量分布式系统存储、大规模数据提取、实时数据操作记忆存储和瞬时流式数据信息连接;数据库控制模块可高效集成大数据平台上的数据信息与核心时序数据库和SQL数据库查询相连接，适用于相关专业技术人员进行表格导入、数据整理和系统管理方法。

3.2 改进操纵方式，提高技术协调能力

相关调查统计显示，现阶段我国调控污水处理厂出水规范的主要新项目包括高锰酸盐指数（COD）、化学需氧量（BOD5）、悬浮物（SS）、动植物油、原油、阳离子表面活性剂，控制等级分为一级规格、二级标准和三级规格，一级规格下分为A、B规格[4]。不难看出，在我国，我们进一步加强了污水处理厂出水和出水的调控范围。为了更好地保证农村分散式生活污水处理系统污水处理的实际效果，应在物联网技术应用的全过程中设置多种控制方式。详细介绍如下：一直以来，得益于国内相关专业技术人员的坚持不懈和长期努力，物联网技术显著增加了自动化技术对废水控制系统的调整方式，包括现场操作、后台操作和网络控制。现场操作是指相关专业人员在物联网技术的支持下，按照智能控制箱管理方式，采集子站点下所有设备的运行数据，智能控制箱分为自动控制系统和手动控制两种控制方式。现场控制方式的选择可根据现场设备的实际运行情况和污水处理情况进行，后台运行方式是基于分布式污水处理系统的各类信息与物联网技术相结合，这种方法具有高度的网络安全保证，根据管理权限设置，授予管理权限，提高控制码的传输准确性。在分布式生活污水处理系统中，以物联网技术搭建的信息网络传输通道为基础，建立网络化控制方式的关键，可根据即时反馈的污水处理信息内容和设备运行信息内容进行系统故障监测和命令。因此，物联网技术在分布式生活污水处理系统中具有现场操控方式、后台操控方式和网络化控制方式，管理人员可以根据操作要求有效地选择操作方式，提高系统的管理效率。

四、结束语

总的来说，习近平总书记提到的“两山”理念为我国环境保护工作提供了依据，显著增加了污水处理基础设施建设的供给。物联网技术在农村分散式生活污水处理系统中的应用，可以进一步提高系统的主导地位，合理保障系统的正常运行，可以完善系统管理、系统架构和操作方法的建立方面充分利用物联网技术优势。

参  考  文  献

[1]陈廷玉，胡小波，夏铭遥，谭志平，吴静平.从物联网角度对农村生活污水处理系统的设计[J].电子世界，2021（12）：150-151.

[2]郭露，陈伟雄，沈玉东，欧阳群文，李路野，冯凌宇.基于物联网的生态型农村污水处理设施研究及应用[J].中国给水排水，2020，36（10）：95-100.

[3]劉祥宏，潘泉涌，方宽.基于Netty+ActiveMQ的农村生活污水处理设施监测数据通信管理平台设计[J].数字通信世界，2019（07）：117-118.

[4]王海义，杨玲.基于物联网的农村污水处理设施监管系统构建[J].通讯世界，2018（02）：300-301.

[5]贺磊.基于物联网的农村污水处理智能监控系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2017，13（26）：236-237.