基于物联网的生活废水智能管理与综合利用系统的设计与实现

智能灌溉系统由中央控制计算机、无线数据传输设备、测量控制单元和相应传感器、灌溉设备组成。数据采集和灌溉控制通过无线方式由计算机控制,实现对绿色植被、农作物的气象参数和灌溉参数的实时采集。

整个系统的设计与以往的废水处理系统相比较,采用了过滤网进行过滤,传感器进行判断,系统智能化抽水,系统智能化灌溉,避免了以往废水处理用化学试剂对环境产生的负面影响,节省了传统灌溉的人力资源。整个系统遵循绿色环保、节能和可持续发展的设计理念,突出体现能源再生利用、超低能耗、信息化控制、健康环保和人性化的设计理念,其工作原理如图1所示。

基于物联网的生活废水智能管理与综合利用系统的设计与实现

2.2 关键技术

整个系统引入物联网技术进行智能化控制、机械传动系统的设计,有机地集成了机械、控制和信息等学科的相关技术,实现了废水二次利用智能化管理和综合利用。系统主要将废水用于冲便器和智能灌溉。

2.2.1 废水冲便器

废水冲便器的设计首先是水的过滤,就是采用过滤器过滤一些较大的颗粒物质(泥土颗粒、菜叶、纸屑等)。经过滤器处理后,水体中的异味、有机物、胶体、铁及余氯的含量大幅下降,并降低了水体的浊度、色度,净化水质,减少对后续系统(反渗透、超滤、离子交换器)的污染。

水质传感器主要用于检测废水中所含化学物质浓度(pH值、油脂浓度和一些有毒有害化学物质等)。

在抽水泵的选择时,应注意不同高度楼层对所需抽水泵的参数要求不同。这里分别以高18 m、6层的多层建筑和高54 m、18层的高层建筑为例。多层建筑应选择流量为12.5 m3/h,扬程20 m,功率1.5 kW的抽水泵。而高层建筑应选择流量为30 m3/h,扬程67 m,功率15 kW的抽水泵。

2.2.2 智能化绿化灌溉和农业灌溉

设计首先应从地下总蓄水池引出总管道,再在总管道引出各个分管道到绿地。然后在绿地或者农田的不同区域安装传感器,以用来检测土壤的含水量。

由于不同植被或者农作物对土壤含水量的需求不同,因此需要在中央控制计算机上建立数据库。数据库中存放不同植被或者农作物需水量有关数据,将传感器采集到土壤中的含水量的数据,利用无线技术将数据传输到中央控制计算机,和数据库中的数据进行运算、比对,再由中央控制计算机发出指令,按量进行智能化灌溉。

传感器采集来的数据实时存放在中央控制计算机的数据库中,经系统分析后控制喷水设备进行智能化灌溉。为了防止降雨给植被或农作物造成水量过剩问题,中央控制计算机与互联网上的天气预报接口相连,实现及时调整灌溉时间和灌溉所需的水量。