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。

2.3 创新点

住户家中产生的废水(洗菜水、洗衣服水、洗澡水等)经过滤网过滤掉杂质后，流经每栋建筑物水质传感器进行是否可二次利用的判断(pH值、油脂浓度、一些有毒有害化学物质等)。本设计的水质传感器与三通电磁阀相连，可进行水质检测判断。若废水可二次利用，则经管道流入地面下总蓄水池，否则流入下水管道。

为防止地面下蓄水池中的水出现无水状态，本设计在蓄水池中安装水位传感器(该水位传感器用来控制水位高度和判断总蓄水池中是否有水)。这样，在总蓄水池无水的状态下，自来水管道的电磁阀门自动打开，开始往总蓄水池中注水，当水位达到水位传感器上端探头时停止注水。

楼顶水箱采用智能化管理进行抽水。即：在楼顶水箱安装水位传感器，并与抽水泵相连，实现智能化抽水管理(当水位过低时，抽水泵开始抽水;当水位过高时，抽水泵停止抽水)。

此外，本设计还利用传感器技术实现对绿色植被、农作物的气象参数和灌溉参数的实时采集，并可进行智能化灌溉。

2.4 系统优点

针对目前的节水便器设计和智能化灌溉系统，提出了基于物联网技术，对整栋楼的废水进行智能化统一管理和处理，以实现废水的分类、处理，把可二次利用的水储存起来进行二次利用(如：用于冲便器、智能化农业灌溉、智能化绿化灌溉等)。

实验结果表明，本系统进行废水处理时，实现了废水的分类处理，废水的智能化处理，智能化灌溉，节省了以往的人工处理所耗费的资源，提高了废水处理的效率。

3 结语

本系统集成了机械、控制和信息等学科的相关技术，因而具有电力驱动、节能环保等优势。同时利用物联网技术对废水进行智能化处理、管理和智能化综合利用，从而避免了以往用化学试剂对废水处理所产生的对环境的负面影响，节省了以往的人工处理所耗费的资源，提高了废水处理和综合利用的效率。

本系统可一次性投资，终身永久受益，同时可对绿色植被、农作物等进行智能化灌溉。另外，本系统通用性强，可实施性强，可用于小区、学校、酒店、企业等不同建筑。