智慧净水安全饮水云监测物联网系统解决方案

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解决方案

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一、系统简介

        智慧云饮水物联网系统是北京博大光通公司与宁波井亿家合作研发的解决亿万人喝上放心、安全、健康的基于CWSN物联网系统的智慧饮水系统,该系统采用中国人自主知识产权的GTiBee协议作为无线云传感网(Cloud Wireless Sensor Network—CWSN)的核心通讯协议,所有的传感节点及组网设备均由博大光通公司独立开发完成,整个系统具有高效、可靠、易操作的特点。

二、系统概述

本系统无线感知节点及传感器、智能中继、AP设备、网络通信模块、WSN网络GUI监控界面、云数据管理平台等几个部分组成。

无线感知节点及传感器包括水质传感器及无线采集控制模块;

智能中继设备的作用是保证CWSN网络无线信号的质量或增加网络的通信距离;

AP设备是CWSN网络与以太网的接口设备,该设备可以将CWSN网络的通信协议及业务数据送至云数据管理平台。

网络通信模块是CWSN网络及以太网络,与云数据库的通信接口,实现将CWSN网络数据送至云数据库并保存。

WSN网络GUI监控界面是基于GTiBee协议的用户管理图形界面,该界面可实现CWSN网络的状态监测和网络拓扑结构控制等。该界面的功能主要包括:信息显示控制、网络拓扑结构显示及调整、数据上传间隔控制、用户设置信息保存与导入、用户权限管理、数据采集信息监测、AP参数设置、网络参数设置、数据库接口设置等。

     CWSN综合管理系统云数据管理平台功能主要包括:系统配置、实时监控、报警监测、远程控制、系统消息、历史数据以及帮助等几大功能模块。用户可以通过登录系统,方便地控制AP信息、节点信息,并通过系统提供的强大查询功能检索和查看探测器的监控数据,系统提供实时监控模块,方便用户随时了解最新的监控情况。具体功能下面会详细阐述。

三、系统构成

CWSN环境节能监测物联网系统的结构示意图,如下图所示


智慧云饮水物联网系统结构示意图 

智慧云饮水物联网系统由以下几个部分组成:

1、GTiBee无线云传感网通讯协议

2、无线感知节点及传感器

3、CWSN无线云传感网智能组网设备(中继及网关设备)

4、CWSN无线云传感网服务器端云服务版通讯管理软件

5、CWSN无线云传感网客户端云服务版/网络版通讯管理软件

6、智慧云饮水管理物联网系统平台


1.CWSN无线云传感网服务器端云服务版通讯管理软件

该软件负责所有感知节点及智能组网设备的通讯管理。

产品性能特点:

1、可跨平台运行,支持多种操作系统,如:Windows、Linux等

2、采用Python语言设计,设计及维护方便;

3、提供GUI界面所需的API函数,接口丰富,可扩展;

4、可与SQL或Oracle数据库直接进行数据交互;

5、支持TCP/IP、UDP等多种通信协议:

6、支持Sockett通信;

7、支持GTiBee协议,负责网络路由管理、通信质量控制、路径优化及自组网通信等。


2.CWSN无线云传感网客户端通讯管理软件

该软件可实现无线传感网的拓扑结构管理、链路连接状态管理、链路信号强度查询、通信数据更新周期设置、无线传感器节点采集数据查询、采集结果获取时间查询、数据平台通信管理、节点历史数据存储与查询等。

CWSN无线云传感网客户端云服务版通讯管理软件产品性能特点:

1、可跨平台运行,支持多种操作系统,如:Windows、Linux等

2、图形化显示CWSN网络的拓扑结构;

3、可图形化控制网络结构、数据上传时间;

4、可与SQL或Oracle数据库直接进行数据交互;

5、可显示数据更新时间、采集数据信息、节点信息、节点编号等:

6、可设置数据库配置参数;

7、可保存所有用户配置。


3. 智慧云饮水物联网系统平台

智慧云饮水物联网系统主界面

     智慧云饮水物联网系统能够稳定、可靠地监测当前净水机水质的状态,可在水质超过预先设定的阈值后及时报警,可提供净水机当前供电状态查询。该系统适用于各企业、居民家庭等需要改善水质,替代传统桶装水的场所。

4.智慧云饮水物联网微信平台

  

智慧云饮水物联网微信平台界面

智慧云饮水物联网微信平台能够稳定、可靠地监测当前净水机水质的状态,可在水质超过预先设定的阈值后及时报警,可提供净水机当前供电状态查询。该系统适用于各企业、居民家庭等需要改善水质,替代传统桶装水的场所。

四、应用领域

        目前,国家对水污染治理越来越重视,特别是自来水二次污染严重,水中有害物质达765种,其中20种确认致癌,24种可疑致癌,18种致结石,约有80%的疾病尤其是慢性疾病是因为水污染引发的。为了杀菌,有些人烧开水喝。事实上,自来水烧开后,虽然细菌被杀死,但细菌的尸体仍然残留在水里,成为人体发热的根源,即医学上所说的“致热质”。加氯消毒的传统沉淀过滤过程中,氯与水中的腐黑素合成为三氯甲烷,是世界上公认的致癌物质。水烧至90至100度之间三氯甲烷是生水的3至4倍。自来水未经过沉淀直接养鱼鱼会死,但人和鱼相比体积大,氯对人体的毒害不会立刻显现出来。井水、地下水也不安全。地球上的酸雨、工农业废水渗入地下造成污染,致使深井水虽然没有自来水污染严重,但其钙、镁离子含量高,长期饮用易得心脑血管、胆结石等疾病。深井水碱性大,而人体需酸碱平衡,人体对水的要求是弱碱性的。

        本系统中的净水机也称净水器,按滤芯组成结构分为RO反渗透净水机和超滤膜净水机、能量净水机等。RO反渗透净水机标配的是5级过滤,即:PP棉、颗粒炭、压缩炭、 RO反渗透膜、后置活性炭(也称小T33)5级;超滤净水器是以超滤膜为主、其它滤芯如活性炭(不包括能量滤芯)为辅,超滤净水器按照安装方式分为立式与卧式两种,立式超滤净水器由PP棉、颗粒活性碳、压缩活性炭、外压超滤膜、T33组成;卧式超滤净水器由不锈钢外壳及内压超滤膜、KDF组成。

        反渗透纯水机原理:反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压,就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

       反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质,从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单,能耗低,近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水(见卤水)淡化、锅炉用水软化和废水处理,并与离子交换结合制取高纯水,目前其应用范围正在扩大,已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。


五、建设意义

1. 健康意义

       饮用水和地表水水源95%受污染;自来水厂传统水处理工艺不能彻底去除新的有机污染物和藻毒素,环境激素;管网污染:陈旧老化,渗漏率高,出厂水→用户自来水龙头,水质不合格率增加20%左右;二次供水污染:高层水箱,蓄水池不清洗消毒,水质安全得不到保证;桶装水,家用净水器管理不当致二次污染。直饮水作为继自来水、桶装水之后的第三次饮水革命,解决了传统自来水煮沸法无法解决的健康问题、同时杜绝了饮用桶装水存在的二次污染问题。是未来30年内最具安全性、健康性、经济性的饮水解决方案。


2. 节能环保

       直饮水是是符合国家建设节能减排、绿色环保型社会的公共饮水解决方案。创建可持续发展、集约型的企业,减少社会公共资源的浪费。企事业单位导入办公直饮水是必然趋势。

        新华网引述《环球科学》报导,在过去几年,瓶装水、桶装水的能量消耗直冲云霄。至2013年,全球销售了3兆升瓶装水,其中以美国为最多,每年销售3800亿升,平均每人每年消费1200升。对瓶装水的首次综合能量分析证实了许多环境保护主义者的矛头指向。从开始生产到消费者饮用,瓶装水消耗的能量是自来水(经过净化、可以饮用的水)的1100-2000倍。从生产塑胶瓶到冷藏,每一瓶水所耗掉的能源就相当于1/4瓶石油。

        实际上制作桶装水每桶不到1元的成本经过层层环节后,到消费环节一桶水的销售价格达到10元以上,在办公场所自制桶装水实际上就是将桶装水制作工厂小型化到饮水终端,减少大量流通环节,减少社会劳动力的浪费,降低社会支出,建设节约、高效型的社会、建设节能型企业。


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