CN102701321B - 一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统，包括自动化油水分离系统、油水控制系统和多维监控系统：开机后，驱动动力模块实现油水分离装置的运转，将流量计的脉冲输出接入单片机最小控制系统的计数器，并将数值存入时钟模块，并经Internet/GSM发送给多维监控系统，实现多维监控。本发明的特点是无散发臭味、低成本、出油量高精度检测和远程多维监控。

Description

一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统

技术领域

本发明属于机电控制技术领域，涉及一种监控系统，具体涉及一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统。

背景技术

随着餐饮业的蓬勃发展，餐饮服务业多位于闹市区和居民小区，相对分散，严重影响周围居民的生活质量。而且餐饮废水中主要含有动、植物油和食物残渣，有异味，易氧化、难溶于水，容易凝结成油脂层堵塞管道，而且油脂在分解过程中易产生有毒物质。

相比与现有的油水分离方法，其易散发臭味，不易于对分散的餐饮业实行集中的多维监控和信息管理，不利于对餐饮废油的集中收集和管理，使其再次流入市场，。本发明通过结构的特别设计利用水封的作用防止气味外泄，从而实现无散发臭味；利用Internet/GSM实现远程的多维监控和信息管理。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统，不仅能够实现餐饮废水的油水分离，收集废水中的油脂，而且能够对分散的餐饮业实行集中的、远程的、定量的和多维的监控和管理，便于管理部门对餐饮废油进行集中收集与管理，防止餐饮废油循环流入市场。

具体技术方案为：

一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统，包括自动化油水分离系统、油水控制系统和多维监控系统：

自动化油水分离系统包括油水收集装置、废料收集及排泄装置、水封及油水溅射装置、一级油水飞轮分离及废油脂收集装置、二级油水聚结板分离装置、二级废油脂粘油带收集装置、废油脂废水存储及排除装置和设备清洗装置；

油水控制系统包括流量计、时钟模块、单片机最小系统、温度监控系统、短信接发模块、流量显示模块、动力驱动模块和系统控制程序；

多维监控系统是基于网络化的多路多级监控系统，包括Internet/GSM系统、监控服务系统和数据库系统。

所述油水收集装置主要有电机和曲柄滑块机构。通过驱动电机，促使曲柄滑块机构挤压含废油脂废料，将油水挤出，实现油水收集。

所述废料收集及排泄装置主要由排泄口和存储箱组成，曲柄滑块机构挤压废料完成后，将废料推至排泄口，倒入存储箱，然后排出。

所述水封及油水溅射装置主要由U型水封管道和溅射盘组成，油水进入U型管道，利用U型管原理，实现水封功能，防止散发臭味；油水出U型管后，在重力作用下撞击溅射盘，实现细油珠的聚结。

所述一级油水飞轮分离及废油脂收集装置主要由粘油飞轮、刮油槽和集油管道组成，粘油飞轮的两端面附有粘油层，当粘油飞轮旋转时，紧贴粘油飞轮两端的刮油槽将端面废油脂刮下，经集油管道送入废油脂存储及排除装置。

所述二级油水聚结板分离装置是通过聚结材料，将数个细油珠聚结成大油滴上浮，便于废油脂的收集，实现高精度收集。本发明使用基于聚乙烯的聚结板，采用波纹板结构，波纹板与流水的的接触角大于45度，小于70度，通过研究材料发现聚乙烯板在与油水接触角度在此范围内最利于小油滴聚合成大油滴，同时波纹结构有利于增大接触面积，并且在改变油水流速方向的同时增加小油滴对波纹板的撞击。

所述二级废油脂粘油带收集装置主要由粘油带、主动轴、从动轴、刮油槽、集油管道和电机。粘油带是由同步带和吸油棉组成，同步带长度L1200mm型号为A型带，吸油棉附粘在同步带上，随着同步带转动而转动。电机驱动主动轴通过粘油带带动从动轴回转运动，利用浸入油液混合区的粘油带对水基切削液与浮油物理亲和性能上的差别，可将浮油从油液混合区粘起，最后由刮油槽刮入集油管道，送入废油脂存储及排除装置。

所述废油脂存储及排除装置主要由集油箱、电子锁、液面传感器和电磁阀组成；集油箱主要用于收集并存储废油脂，电子锁用于紧锁和监控集油箱，防止人工放油，液面传感器和电磁阀配合使用，当废油脂液面达到设定高度，油水控制系统驱动电磁阀打开，实现排油，当液面下降到一定高度，关闭电磁阀。

所述设备清洗装置主要由水箱、水泵和清洗管道组成；水泵抽取水箱中的水，经清洗管道冲洗设备，达到清洁水箱的目的。

所述流量计采用LWGY-A涡轮流量计，LWGY-A涡轮流量计通过单脉冲输出将数据送至单片机最小控制系统连接；

所述时钟模块使用的是DS12887时钟模块；

所述单片机最小系统使用的是基于STC89C52RC芯片的单片机最小系统，其使用11.0952MHz晶振系统和上电复位系统；

所述温度监控系统使用的是基于DS18B20芯片的温度控制系统，DS18B20芯片直接将温度转化成串行数字信号，与单片机连接，通过程序编程，实现温度控制在25度；

所述短信接发模块使用的是基于TG105A芯片的短信模块，油水控制系统的短信接发模块用于通过Internet/GSM给多维监控系统发送信息，并可接受多维监控系统发送的控制信息，实现多维监控系统对自动化油水分离系统的控制；

所述流量显示模块使用的是2排8位数码管显示瞬时和总成流量值。

所述电机驱动模块使用的是基于SSR 25DA固态继电器驱动的电机驱动模块；

所述控制系统程序使用的是基于KEIL3.0软件的编程程序；

所述多维监控系统使用的是基于JSP/Servlet/JavaBean开发模式和Mysql开源数据库，利用Java语言，采取Struts框架和Hibernate数据库处理方法，进行了多维监控系统的软件实现，所述多维监控系统的软件包括两部分：数据接收子系统和监管服务系统。

所述数据接收子系统是将油脂分离、回收和分解过程中的每一个网点的油脂量的定量数据信息进行采集、发送和接收管理，数据的采集和发送由流量控制系统完成，由GSM网络发送数据到GSM收发模块，采用RS232串口通信方式，通过RS232通讯数据接收子系统，将数据存储在Mysql类型的GreaseMonitor数据库中，用于对油脂从分离到分解的全过程进行油量数据的定量监控；

所述监管服务系统是用于对油脂的分离、回收和分解网点以及各监管机构提供信息服务的系统，该系统包括系统管理、油脂分离网点信息管理、油脂回收网点信息管理、油脂分解处理网点信息管理、监管组织信息管理、油脂量数据全程监控管理共六个模块。

所述系统管理是进行多维监控系统的系统配置，包括权限管理、基础数据维护和运行监控三个模块，权限管理用于创建和维护组织机构、人员及用户，分配各组织机构/用户的权限；基础数据维护用于维护系统的常用量、单位、值列表和用于维护支撑多维监控系统软件系统正常运行的全局参数。运行监控是用于在多维监控软件系统中，监控用户的Session会话信息、Request请求跟踪、JDBC执行监控和Service监控；

所述油脂分离网点信息管理是用于对进行分离油脂的网点信息进行管理，这些网点可以是用自动化油水分离系统分离油脂的餐厅、食堂、餐馆，维护这些网点的地址、联系电话、负责人、负责人身份证号码、营业执照许可证代码、食品卫生许可证代码等信息；

所述油脂回收网点信息管理是用于对回收油脂的网点信息进行管理，管理该类网点的地址、联系电话、负责人、负责人身份证号码、营业执照许可证代码等信息；

所述油脂分解处理网点信息管理是用于对回收后的油脂进行分解处理的网点进行管理，管理该类网点的地址、联系电话、负责人、负责人身份证号码、营业执照许可证代码等信息；

所述监管组织信息管理是用于对监管的油脂的各级食品、卫生和环境等部门信息进行维护和管理，管理各监管机构的地址、联系电话、负责人、所属辖区等信息，形成一个多级级联的组织机构信息，该功能还用于管理各辖区的油脂分离、回收和分解网点的信息，形成多维监控监管体系；

所述油脂量数据全程监控管理用于管理各油脂分离网点的油脂分离量、回收网点的油脂回收量和油脂分解网点的油脂分解处理量的数据管理，形成油脂从分离到分解的全过程油量定量监控，杜绝此过程中油脂用于它途。数据的采集是通过流量控制系统进行网点数据的采集，它将采集的数据发送到数据采集接收与数据存储管理模块中，从而进行数据存储和监控。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述系统开机后，驱动动力模块实现油水分离装置的运转，将流量计的脉冲输出接入单片机最小控制系统的计数器，并将数值存入时钟模块，并经Internet/GSM发送给多维监控系统，实现多维监控；

(2)自动化分离系统采用重力分离原理和聚结原理相结合的技术，使含油污水在重力作用下，采用自然上浮法分离浮油，采用波纹板使小油滴聚结成大油滴从而达到高效分离的效果；

(3)二级油水聚结板分离装置是通过聚结材料，将数个细油珠聚结成大油滴上浮，便于废油脂的收集，实现高精度收集。本发明使用基于聚乙烯的聚结板，采用波纹板结构，波纹板与流水的的接触角大于45度，小于70度，通过研究材料发现聚乙烯板在与油水接触角度在此范围内最利于小油滴聚合成大油滴，同时波纹结构有利于增大接触面积，并且在改变油水流速方向的同时增加小油滴对波纹板的撞击；

(4)所述水封及油水溅射装置主要由U型水封管道和溅射盘组成，油水进入U型管道，利用U型管原理，实现水封功能，防止散发臭味；油水出U型管后，在重力作用下撞击溅射盘，实现细油珠的聚结。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图；

图2是自动化分离系统的结构示意图；

图3是油水控制系统的结构示意图；

图4是多维监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明的方法作进一步详细地说明。

图1是本发明系统的结构示意图。

自动化油水分离系统负责对油水进行自动化、高效分离；油水控制系统利用各种压力传感器和流量计等，负责对自动化油水分离系统提取相关数据和信号，并在接收多维监控系统控制信号后，驱动相关执行部件，如电磁阀和电机等，实现对自动化油水分离系统的控制；多维监控系统负责通过Internet/GSM对自动化油水分离系统进行实时数据的收集、监控、上报和存储，通过监控数据，管理部门可以实现对自动化油水分离系统的控制。

图2是自动化油水分离系统的结构示意图。

物料进入油水收集装置后，通过逐步挤压，油水被收集进入水封装置及油水溅射装置，废料被送入废料收集及排泄装置，油水进入水封装置及油水溅射装置，待油水控制系统驱动电机后，经一级油水飞轮分离及收集装置，实现一级、高效废油脂收集，再经二级油水聚结板分离装置，实现小油珠聚结，再经二级废油脂粘油带收集装置，实现高精度废油脂收集。收集完成后，通过设备清洗装置，可实现对设备中各管道的清理。收集后的废油脂和水进入废油废水存储及排泄装置，实现废油脂和水的排出。

图3是油水控制系统的结构示意图。

DS18B20温度控制模块与单片机最小系统连接，通过控制加热棒，控制自动化油水分离系统的环境温度；单片机最小系统连接接收油水液面压力传感器和废油脂油面压力传感器的信号，通过电磁阀控制排水状态；流量计与单片机最小系统连接，收集自动化油水分离系统的流量数据，存入DS12887时钟模块，送入流量显示模块用于显示数值，并经短信模块发送至多维监控系统，短信模块也可接收多维监控系统的指令，通过控制电机，实现控制自动化油水分离系统的目标。

图4是多维监控系统的结构示意图。

多维监控系统通过GSM接发模块接收油水控制系统的信息数据，并将数据存入GreaseMonitor数据库，监控服务子系统通过RS232通讯模块实现与GSM模块通讯，并通过Internet网络系统和网关防火墙实现数据信息的多维监控。

本发明的操作方法，步骤如下：

①开启电源，启动油水分离器，如果在温度低于20摄氏度时，先预热10分钟。

②系统处于工作状态，当集油箱压力达到设定压力，油水控制系统控制电磁阀开启，系统出油，流量计检测出油量，并送油水控制系统显示和存储。

③油水液面压力传感器根据压力与液面高度的正比关系设定自动化油水分离系统的起始工作高度、超额排水高度和停机排水高度，当油水液面高度达到起始工作高度，启动电机驱动模块，使自动化油水分离系统开始工作，低于起始工作高度时，电机停止工作；当油水液面高度达到超额排水高度，启动电磁阀驱动模块，实现排水功能，降低油水液面直至停机排水高度；停机前，必须通过启动电磁阀检测信号，通过排水将油水液面控制在停机排水高度。当电机连续正常工作15min，打开电磁阀，排水至停机排水高度。

④油水控制系统通过流量计采集流量信息，通过显示模块显示流量瞬时和总成值，通过GSM模块将数据发送给多维监控系统。

⑤如有需要，各级监管部门可以通过多维监控系统实现对油水控制系统和油水分离系统的控制。

⑥系统工作结束后，在关机之前，将系统内水位排放至指定位置，然后关机。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种油水分离及出油量远程定量多维监控系统，其特征在于，包括自动化油水分

离系统、油水控制系统和多维监控系统：

自动化油水分离系统包括油水收集装置、废料收集及排泄装置、水封及油水溅射装置、一级油水飞轮分离及废油脂收集装置、二级油水聚结板分离装置、二级废油脂粘油带收集装置、废油脂废水存储及排除装置和设备清洗装置；

油水控制系统包括流量计、时钟模块、单片机最小系统、温度监控系统、短信接发模块、流量显示模块、电机驱动模块和系统控制程序；

多维监控系统是基于网络化的多路多级监控系统，包括Internet/GSM系统、监控服务系统和数据库系统；

所述温度监控系统使用的是基于DS18B20芯片的温度控制系统，所述时钟模块使用的是DS12887时钟模块，DS18B20温度控制模块与单片机最小系统连接，通过控制加热棒，控制自动化油水分离系统的环境温度；单片机最小系统连接接收油水液面压力传感器和废油脂油面压力传感器的信号，通过电磁阀控制排水状态；流量计与单片机最小系统连接，收集自动化油水分离系统的流量数据，存入DS12887时钟模块，送入流量显示模块用于显示数值，并经短信模块发送至多维监控系统，短信模块也可接收多维监控系统的指令，通过控制电机，实现控制自动化油水分离系统的目标；

多维监控系统通过GSM接发模块接收油水控制系统的信息数据，并将数据存入GreaseMonitor数据库，监控服务子系统通过RS232通讯模块实现与GSM模块通讯，并通过Internet网络系统和网关防火墙实现数据信息的多维监控。

2.根据权利要求1所述油水分离及出油量远程定量多维监控系统，其特征在于，

所述油水收集装置主要包括电机和曲柄滑块机构，通过驱动电机，促使曲柄滑块机构挤压含废油脂废料，将油水挤出，实现油水收集；

所述废料收集及排泄装置主要由排泄口和存储箱组成，曲柄滑块机构挤压废料完成后，将废料推至排泄口，倒入存储箱，然后排出；

所述水封及油水溅射装置主要由U型水封管道和溅射盘组成；

所述一级油水飞轮分离及废油脂收集装置主要由粘油飞轮、刮油槽和集油管道组成，粘油飞轮的两端面附有粘油层，当粘油飞轮旋转时，紧贴粘油飞轮两端的刮油槽将端面废油脂刮下，经集油管道送入废油脂废水存储及排除装置；

所述二级油水聚结板分离装置是采用聚结材料，使用基于聚乙烯的聚结板，采用波纹板结构，波纹板与流水的的接触角大于45度，小于70度；

所述二级废油脂粘油带收集装置主要包括粘油带、主动轴、从动轴、刮油槽、集油管道和电机，所述粘油带是由同步带和吸油棉组成，同步带长度L1200mm型号为A型带，吸油棉附粘在同步带上，随着同步带转动而转动；

所述废油脂废水存储及排除装置主要由集油箱、电子锁、液面传感器和电磁阀组成；

所述设备清洗装置主要由水箱、水泵和清洗管道组成。

3.根据权利要求1所述油水分离及出油量远程定量多维监控系统，其特征在于，所述流量计采用LWGY-A涡轮流量计，LWGY-A涡轮流量计通过单脉冲输出将数据送至单片机最小控制系统连接；

所述单片机最小系统使用的是基于STC89C52RC芯片的单片机最小系统，其使用11.0952MHz晶振系统和上电复位系统；

所述DS18B20芯片直接将温度转化成串行数字信号，与单片机连接，通过程序编程，实现温度控制在25℃；

所述短信接发模块使用的是基于TG105A芯片的短信模块，油水控制系统的短信接发模块用于通过Internet/GSM给多维监控系统发送信息，并可接受多维监控系统发送的控制信息，实现多维监控系统对自动化油水分离系统的控制；

所述流量显示模块使用的是2排8位数码管显示瞬时和总成流量值；

所述电机驱动模块使用的是基于SSR25DA固态继电器驱动的电机驱动模块；

所述系统控制程序使用的是基于KEIL3.0软件的编程程序。

4.根据权利要求1所述油水分离及出油量远程定量多维监控系统，其特征在于，所述多维监控系统使用的是基于JSP/Servlet/JavaBean开发模式和Mysql开源数据库，利用Java语言，采取Struts框架和Hibernate数据库处理方法，进行了多维监控系统的软件实现，所述多维监控系统的软件包括两部分：数据接收子系统和监管服务系统。

5.根据权利要求4所述油水分离及出油量远程定量多维监控系统，其特征在于，所述数据接收子系统是将油脂分离、回收和分解过程中的每一个网点的油脂量的定量数据信息进行采集、发送和接收管理，数据的采集和发送由流量控制系统完成，由GSM网络发送数据到GSM收发模块，采用RS232串口通信方式，通过RS232通讯数据接收子系统，将数据存储在Mysql类型的GreaseMonitor数据库中，用于对油脂从分离到分解的全过程进行油量数据的定量监控；

所述监管服务系统是用于对油脂的分离、回收和分解网点以及各监管机构提供信息服务的系统，该系统包括系统管理、油脂分离网点信息管理、油脂回收网点信息管理、油脂分解处理网点信息管理、监管组织信息管理、油脂量数据全程监控管理共六个模块。

6.根据权利要求5所述油水分离及出油量远程定量多维监控系统，其特征在于，所述系统管理是进行多维监控系统的系统配置，包括权限管理、基础数据维护和运行监控三个模块，权限管理用于创建和维护组织机构、人员及用户，分配各组织机构/用户的权限；基础数据维护用于维护系统的常用量、单位、值列表和用于维护支撑多维监控系统软件系统正常运行的全局参数，运行监控是用于在多维监控软件系统中，监控用户的Session会话信息、Request请求跟踪、JDBC执行监控和Service监控；

所述油脂分离网点信息管理是用于对进行分离油脂的网点信息进行管理，这些网点为用自动化油水分离系统分离油脂的餐厅、食堂、餐馆，维护这些网点的地址、联系电话、负责人、负责人身份证号码、营业执照许可证代码、食品卫生许可证代码信息；

所述油脂回收网点信息管理是用于对回收油脂的网点信息进行管理，管理该类网点的地址、联系电话、负责人、负责人身份证号码、营业执照许可证代码信息；

所述油脂分解处理网点信息管理是用于对回收后的油脂进行分解处理的网点进行管理，管理该类网点的地址、联系电话、负责人、负责人身份证号码、营业执照许可证代码信息；

所述监管组织信息管理是用于对监管的油脂的各级食品、卫生和环境部门信息进行维护和管理，管理各监管机构的地址、联系电话、负责人、所属辖区信息，形成一个多级级联的组织机构信息，该监管组织信息管理功能还用于管理各辖区的油脂分离、回收和分解网点的信息，形成多维监控监管体系；

所述油脂量数据全程监控管理用于管理各油脂分离网点的油脂分离量、回收网点的油脂回收量和油脂分解网点的油脂分解处理量的数据管理，形成油脂从分离到分解的全过程油量定量监控，杜绝此过程中油脂用于它途，数据的采集是通过流量控制系统进行网点数据的采集，它将采集的数据发送到数据采集接收与数据存储管理模块中，从而进行数据存储和监控。

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