基于物聯網的生活廢水智能管理與綜合利用系統的設計與實現

2.2 關鍵技術

整個系統引入物聯網技術進行智能化控制、機械傳動系統的設計，有機地集成了機械、控制和信息等學科的相關技術，實現了廢水二次利用智能化管理和綜合利用。系統主要將廢水用于沖便器和智能灌溉。

2.2.1 廢水沖便器

廢水沖便器的設計首先是水的過濾，就是采用過濾器過濾一些較大的顆粒物質(泥土顆粒、菜葉、紙屑等)。經過濾器處理后，水體中的異味、有機物、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，減少對后續系統(反滲透、超濾、離子交換器)的污染。

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

在抽水泵的選擇時，應注意不同高度樓層對所需抽水泵的參數要求不同。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。多層建筑應選擇流量為12.5 m3/h，揚程20 m，功率1.5 kW的抽水泵。而高層建筑應選擇流量為30 m3/h，揚程67 m，功率15 kW的抽水泵。

2.2.2 智能化綠化灌溉和農業灌溉

設計首先應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。然后在綠地或者農田的不同區域安裝傳感器，以用來檢測土壤的含水量。

由于不同植被或者農作物對土壤含水量的需求不同，因此需要在中央控制計算機上建立數據庫。數據庫中存放不同植被或者農作物需水量有關數據，將傳感器采集到土壤中的含水量的數據，利用無線技術將數據傳輸到中央控制計算機，和數據庫中的數據進行運算、比對，再由中央控制計算機發出指令，按量進行智能化灌溉。

傳感器采集來的數據實時存放在中央控制計算機的數據庫中，經系統分析后控制噴水設備進行智能化灌溉。為了防止降雨給植被或農作物造成水量過剩問題，中央控制計算機與互聯網上的天氣預報接口相連，實現及時調整灌溉時間和灌溉所需的水量。

2.3 創新點

住戶家中產生的廢水(洗菜水、洗衣服水、洗澡水等)經過濾網過濾掉雜質后，流經每棟建筑物水質傳感器進行是否可二次利用的判斷(pH值、油脂濃度、一些有毒有害化學物質等)。本設計的水質傳感器與三通電磁閥相連，可進行水質檢測判斷。若廢水可二次利用，則經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無水狀態，本設計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，在總蓄水池無水的狀態下，自來水管道的電磁閥門自動打開，開始往總蓄水池中注水，當水位達到水位傳感器上端探頭時停止注水。

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

此外，本設計還利用傳感器技術實現對綠色植被、農作物的氣象參數和灌溉參數的實時采集，并可進行智能化灌溉。

2.4 系統優點

針對目前的節水便器設計和智能化灌溉系統，提出了基于物聯網技術，對整棟樓的廢水進行智能化統一管理和處理，以實現廢水的分類、處理，把可二次利用的水儲存起來進行二次利用(如：用于沖便器、智能化農業灌溉、智能化綠化灌溉等)。

實驗結果表明，本系統進行廢水處理時，實現了廢水的分類處理，廢水的智能化處理，智能化灌溉，節省了以往的人工處理所耗費的資源，提高了廢水處理的效率。

3 結語

本系統集成了機械、控制和信息等學科的相關技術，因而具有電力驅動、節能環保等優勢。同時利用物聯網技術對廢水進行智能化處理、管理和智能化綜合利用，從而避免了以往用化學試劑對廢水處理所產生的對環境的負面影響，節省了以往的人工處理所耗費的資源，提高了廢水處理和綜合利用的效率。

本系統可一次性投資，終身永久受益，同時可對綠色植被、農作物等進行智能化灌溉。另外，本系統通用性強，可實施性強，可用于小區、學校、酒店、企業等不同建筑。