[ 導讀 ] 物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。

       0 引言

        物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是：通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

        隨著物聯網技術的不斷發展，其技術也廣泛應用到各個領域。利用物聯網的傳感器技術，對生活廢水進行二次利用，可以有效地保護環境、緩解水資源等問題，為創建節水型城鎮，實施可持續發展，共建和諧社會起到了推動作用。

        1 相關技術及現狀

        本系統的設計主要是針對生活廢水的智能化處理，把可二次利用的廢水儲存起來，用于沖便器、智能化綠化和灌溉等。

        經查閱相關資料，現有節水系統對日常生活廢水只能進行人為的判斷，即人為地進行三通閥的開關。

        隨著農業的不斷發展，生產工具也在日新月異地更新，其中，灌溉系統對農業生產效率起著不可替代的作用。原有的節水灌溉系統雖然在降低作物灌溉制度，提高作物產量上有明顯的作用，但由于人工操作的可變性過大，致使灌溉的合理性無法得到進一步的提高。

        本系統基于傳感器技術，對土壤含水量進行數據采集。把采集到的數據通過無線傳輸的方式發送給中央控制計算機，通過軟件，進行運算，以精確實現智能化灌溉。

        2 基于物聯網的生活廢水二次利用系統設計

        2.1 系統的基本設計

        系統基于物聯網技術(IOT)，通過系統智能化管理，對日常生活中的廢水(洗菜水、洗衣水、洗澡水等)進行統一的判斷、處理、分類，把可二次利用的廢水儲存在地面下的總蓄水池中，通過智能化控制，把廢水進行綜合利用。

        據統計，日常生活中沖便器所需要的水量遠遠小于生活中產生的可二次利用的廢水。因此，依據此特點，本系統另一用途：利用傳感器技術、自動控制技術、計算機技術、無線通信技術等對綠色植被、農作物進行智能化灌溉。

        智能灌溉系統由中央控制計算機、無線數據傳輸設備、測量控制單元和相應傳感器、灌溉設備組成。數據采集和灌溉控制通過無線方式由計算機控制，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。

        整個系統的設計與以往的廢水處理系統相比較，采用了過濾網進行過濾，傳感器進行判斷，系統智能化抽水，系統智能化灌溉，避免了以往廢水處理用化學試劑對環境產生的負面影響，節省了傳統灌溉的人力資源。整個系統遵循綠色環保、節能和可持續發展的設計理念，突出體現能源再生利用、超低能耗、信息化控制、健康環保和人性化的設計理念，其工作原理如圖1所示。

        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。

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