基于物聯(lián)網(wǎng)的生活廢水智能管理與綜合利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

整個系統(tǒng)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能化控制、機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有機(jī)地集成了機(jī)械、控制和信息等學(xué)科的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了廢水二次利用智能化管理和綜合利用。系統(tǒng)主要將廢水用于沖便器和智能灌溉。

2.2.1 廢水沖便器

廢水沖便器的設(shè)計(jì)首先是水的過濾，就是采用過濾器過濾一些較大的顆粒物質(zhì)(泥土顆粒、菜葉、紙屑等)。經(jīng)過濾器處理后，水體中的異味、有機(jī)物、膠體、鐵及余氯的含量大幅下降，并降低了水體的濁度、色度，凈化水質(zhì)，減少對后續(xù)系統(tǒng)(反滲透、超濾、離子交換器)的污染。

水質(zhì)傳感器主要用于檢測廢水中所含化學(xué)物質(zhì)濃度(pH值、油脂濃度和一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)等)。

在抽水泵的選擇時(shí)，應(yīng)注意不同高度樓層對所需抽水泵的參數(shù)要求不同。這里分別以高18 m、6層的多層建筑和高54 m、18層的高層建筑為例。多層建筑應(yīng)選擇流量為12.5 m3/h，揚(yáng)程20 m，功率1.5 kW的抽水泵。而高層建筑應(yīng)選擇流量為30 m3/h，揚(yáng)程67 m，功率15 kW的抽水泵。

2.2.2 智能化綠化灌溉和農(nóng)業(yè)灌溉

設(shè)計(jì)首先應(yīng)從地下總蓄水池引出總管道，再在總管道引出各個分管道到綠地。然后在綠地或者農(nóng)田的不同區(qū)域安裝傳感器，以用來檢測土壤的含水量。

由于不同植被或者農(nóng)作物對土壤含水量的需求不同，因此需要在中央控制計(jì)算機(jī)上建立數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中存放不同植被或者農(nóng)作物需水量有關(guān)數(shù)據(jù)，將傳感器采集到土壤中的含水量的數(shù)據(jù)，利用無線技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂朴?jì)算機(jī)，和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、比對，再由中央控制計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，按量進(jìn)行智能化灌溉。

傳感器采集來的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存放在中央控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)系統(tǒng)分析后控制噴水設(shè)備進(jìn)行智能化灌溉。為了防止降雨給植被或農(nóng)作物造成水量過剩問題，中央控制計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)上的天氣預(yù)報(bào)接口相連，實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整灌溉時(shí)間和灌溉所需的水量。

2.3 創(chuàng)新點(diǎn)

住戶家中產(chǎn)生的廢水(洗菜水、洗衣服水、洗澡水等)經(jīng)過濾網(wǎng)過濾掉雜質(zhì)后，流經(jīng)每棟建筑物水質(zhì)傳感器進(jìn)行是否可二次利用的判斷(pH值、油脂濃度、一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)等)。本設(shè)計(jì)的水質(zhì)傳感器與三通電磁閥相連，可進(jìn)行水質(zhì)檢測判斷。若廢水可二次利用，則經(jīng)管道流入地面下總蓄水池，否則流入下水管道。

為防止地面下蓄水池中的水出現(xiàn)無水狀態(tài)，本設(shè)計(jì)在蓄水池中安裝水位傳感器(該水位傳感器用來控制水位高度和判斷總蓄水池中是否有水)。這樣，在總蓄水池?zé)o水的狀態(tài)下，自來水管道的電磁閥門自動打開，開始往總蓄水池中注水，當(dāng)水位達(dá)到水位傳感器上端探頭時(shí)停止注水。

樓頂水箱采用智能化管理進(jìn)行抽水。即：在樓頂水箱安裝水位傳感器，并與抽水泵相連，實(shí)現(xiàn)智能化抽水管理(當(dāng)水位過低時(shí)，抽水泵開始抽水;當(dāng)水位過高時(shí)，抽水泵停止抽水)。

此外，本設(shè)計(jì)還利用傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對綠色植被、農(nóng)作物的氣象參數(shù)和灌溉參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，并可進(jìn)行智能化灌溉。

2.4 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

針對目前的節(jié)水便器設(shè)計(jì)和智能化灌溉系統(tǒng)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對整棟樓的廢水進(jìn)行智能化統(tǒng)一管理和處理，以實(shí)現(xiàn)廢水的分類、處理，把可二次利用的水儲存起來進(jìn)行二次利用(如：用于沖便器、智能化農(nóng)業(yè)灌溉、智能化綠化灌溉等)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理時(shí)，實(shí)現(xiàn)了廢水的分類處理，廢水的智能化處理，智能化灌溉，節(jié)省了以往的人工處理所耗費(fèi)的資源，提高了廢水處理的效率。

3 結(jié)語

本系統(tǒng)集成了機(jī)械、控制和信息等學(xué)科的相關(guān)技術(shù)，因而具有電力驅(qū)動、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。同時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對廢水進(jìn)行智能化處理、管理和智能化綜合利用，從而避免了以往用化學(xué)試劑對廢水處理所產(chǎn)生的對環(huán)境的負(fù)面影響，節(jié)省了以往的人工處理所耗費(fèi)的資源，提高了廢水處理和綜合利用的效率。

本系統(tǒng)可一次性投資，終身永久受益，同時(shí)可對綠色植被、農(nóng)作物等進(jìn)行智能化灌溉。另外，本系統(tǒng)通用性強(qiáng)，可實(shí)施性強(qiáng)，可用于小區(qū)、學(xué)校、酒店、企業(yè)等不同建筑。