CN103398746B - 一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法 - Google Patents

Abstract

一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，涉及一种高温厌氧发酵监测系统。本发明解决了现有的监测系统布线困难、信号不稳定与系统抗干扰性能差的问题。本发明利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统实现对高温厌氧发酵运行参数的监测，本发明的PLC控制系统通过无线收发电路分别控制温度传感器、流量传感器、压力传感器和PH值传感器对高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量进行采集；PLC控制系统通过无线收发电路接收到高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息；WINCC监控系统对PLC控制系统获得的信息进行显示。本发明适用于对高温厌氧发酵运行参数的监测。

Description

一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法

技术领域

本发明涉及一种高温厌氧发酵监测系统。

背景技术

随着农业产业结构的不断调整，集约化养殖已成为我国畜牧业生产稳定发展的主力军，且朝着标准化生产、规模化管理、产业化经营的方向迈进。这种集约化的饲养方式虽然有利于提高畜禽场的饲养技术，防疫水平，饲料利用率和管理水平，大大提高经济效益，其在为我们提供丰富的肉、蛋、奶的同时，也带来了严重的环境污染。而高温厌氧发酵能够将固定在生物质内的能量转化为甲烷气能，而且彻底消除致病的有害病菌，特别适应于牛粪便、污水、有机垃圾的处理，因此是一种既具有环保作用，又能开发生物质能的技术手段。

但是，随着生物工程技术的迅速发展，发酵工业的生产规模不断扩大，生产过程不断强化，迫切要求对发酵过程的温度、压力等关键参数的实时监测，而传统的有线监测系统布线困难、信号不稳定与系统抗干扰性能差。

发明内容

本发明为了解决现有的监测系统布线困难、信号不稳定与系统抗干扰性能差的问题，提出了利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法。

本发明所述利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法，该方法利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统实现，高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统包括数据采集单元、无线中转单元和检测与控制单元；数据采集单元包括温度传感器、流量传感器、压力传感器和PH值传感器；无线中转单元包括一号模数转换电路、一号数模转换电路、一号无线收发电路、二号无线收发电路、二号数模转换电路和二号模数转换电路；检测与控制单元包括PLC控制系统1和WINCC监控系统；

温度传感器温度采集信号输出端、流量传感器流量采集信号输出端、压力传感器压力采集信号输出端和PH值传感器的PH值采集信号输出端同时连接模数转换电路的模拟信号输入端，温度传感器温度采集开关信号输入端、流量传感器流量采集开关信号输入端、压力传感器压力采集开关信号输入端和PH值传感器的PH值采集开关信号输入端同时连接一号数模转换电路的模拟信号输出端，

一号模数转换电路的数字信号输出端连接一号无线收发电路的数据信号输入端，一号数模转换电路的数字信号输入端连接一号无线收发电路的数据信号输出端，一号无线收发电路与二号无线收发电路通过无线进行数据传输，二号无线收发电路的数字信号输出端连接二号数模转换电路的数字信号输入端，二号无线收发电路的数字信号输入端连接二号模数转换电路的数字信号输出端，

二号数模转换电路的模拟信号输出端连接PLC控制系统的模拟信号输入端，PLC控制系统的模拟信号输出端连接二号模数转换电路的模拟信号输入端，PLC控制系统的控制信号输出端连接WINCC监控系统的控制信号输入端；

其特征是，利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法的具体步骤为：

步骤一、将温度传感器、流量传感器、压力传感器和PH值传感器安装于高温厌氧发酵池内，PLC控制系统对传感器进行初始化；

步骤二、PLC控制系统通过无线收发电路分别控制温度传感器、流量传感器、压力传感器和PH值传感器对高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量进行采集；

步骤三、PLC控制系统通过无线收发电路接收到高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息；

步骤四、WINCC监控系统对PLC控制系统获得的高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息进行显示，实现采用高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监控。

本发明能够对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测，同时能够实时监测发酵运行过程的第一手关键数据，无线进行数据传输，采集避免了现场布线，实现了信号的稳定传输、提高了系统抗干扰性能力，且本发明所述的高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统与现有的监控系统相比系统抗干扰性能力提高了5％。

附图说明

图1为本发明所述高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统的电气结构示意图；

图2为本发明所述利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式所述一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，该方法利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统实现，高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统包括数据采集单元1、无线中转单元2和检测与控制单元3；数据采集单元包括温度传感器1-1、流量传感器1-2、压力传感器1-3和PH值传感器1-4；无线中转单元2包括一号模数转换电路2-1、一号数模转换电路2-2、一号无线收发电路2-3、二号无线收发电路2-4、二号数模转换电路2-5和二号模数转换电路2-5；检测与控制单元3包括PLC控制系统3-1和WINCC监控系统3-2；

温度传感器1-1温度采集信号输出端、流量传感器1-2流量采集信号输出端、压力传感器1-3压力采集信号输出端和PH值传感器1-4的PH值采集信号输出端同时连接模数转换电路2-1的模拟信号输入端，温度传感器1-1温度采集开关信号输入端、流量传感器1-2流量采集开关信号输入端、压力传感器1-3压力采集开关信号输入端和PH值传感器1-4的PH值采集开关信号输入端同时连接一号数模转换电路2-2的模拟信号输出端，一号模数转换电路2-1的数字信号输出端连接一号无线收发电路2-3的数据信号输入端，一号数模转换电路2-2的数字信号输入端连接一号无线收发电路2-3的数据信号输出端，一号无线收发电路2-3与二号无线收发电路2-4通过无线进行数据传输，二号无线收发电路2-4的数字信号输出端连接二号数模转换电路2-5的数字信号输入端，二号无线收发电路2-4的数字信号输入端连接二号模数转换电路2-6的数字信号输出端，

二号数模转换电路2-6的模拟信号输出端连接PLC控制系统3-1的模拟信号输入端，PLC控制系统3-1的模拟信号输出端连接二号模数转换电路2-6的模拟信号输入端，PLC控制系统3-1的控制信号输出端连接WINCC监控系统3-2的控制信号输入端；

其特征是，利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法的具体步骤为：

步骤一、将温度传感器1-1、流量传感器1-2、压力传感器1-3和PH值传感器1-4安装于高温厌氧发酵池内，PLC控制系统3-1对传感器进行初始化；

步骤二、PLC控制系统3-1通过无线收发电路分别控制温度传感器1-1、流量传感器1-2、压力传感器1-3和PH值传感器1-4对高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量进行采集；

步骤三、PLC控制系统3-1通过无线收发电路接收到高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息；

步骤四、WINCC监控系统3-2对PLC控制系统3-1获得的高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息进行显示，实现采用高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监控。

本实施方式所述高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统解决了现有监控系统传感器的布局灵活性和扩展性差的问题，实现了对高温厌氧发酵关键参数实时监控与无线传输，且成本低廉、运行稳定性和可靠性高。

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法的进一步说明，一号模数转换电路2-1和二号模数转换电路2-6均采用单片机实现。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一或具体实施方式二所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法的进一步说明，一号数模转换电路2-2和二号数模转换电路2-5均采用单片机实现。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式三所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法的进一步说明，一号无线收发电路2-3采用型号为NRF401的芯片实现。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式三所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法的进一步说明，二号无线收发电路2-4采用型号为NRF401的芯片实现。

所述的数据采集部分的输出信号为4-20mA或0-20mA电流信号；所述的模数转换电路和数模转换电路内部均采用单片机；所述的无线发射电路和无线接收电路均采用NRF401无线数据收发芯片。

当高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统工作时，数据采集部分的温度传感器、流量传感器、压力传感器和PH传感器将信号传输给模数转换电路，将信号变为数字信号，然后在依次通过无线发射电路、无线接收电路和数模转换电路，将模拟信号接入PLC控制系统进行相关处理，最后与WINCC(Windows Control center)监控系统连接，实现关键参数的实时监测。

Claims (5)

1.一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，该方法利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统实现，高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统包括数据采集单元(1)、无线中转单元(2)和检测与控制单元(3)；数据采集单元包括温度传感器(1-1)、流量传感器(1-2)、压力传感器(1-3)和PH值传感器(1-4)；无线中转单元(2)包括一号模数转换电路(2-1)、一号数模转换电路(2-2)、一号无线收发电路(2-3)、二号无线收发电路(2-4)、二号数模转换电路(2-5)和二号模数转换电路(2-6)；检测与控制单元(3)包括PLC控制系统(3-1)和WINCC监控系统(3-2)；

温度传感器(1-1)温度采集信号输出端、流量传感器(1-2)流量采集信号输出端、压力传感器(1-3)压力采集信号输出端和PH值传感器(1-4)的PH值采集信号输出端同时连接模数转换电路(2-1)的模拟信号输入端，温度传感器(1-1)温度采集开关信号输入端、流量传感器(1-2)流量采集开关信号输入端、压力传感器(1-3)压力采集开关信号输入端和PH值传感器(1-4)的PH值采集开关信号输入端同时连接一号数模转换电路(2-2)的模拟信号输出端，

一号模数转换电路(2-1)的数字信号输出端连接一号无线收发电路(2-3)的数据信号输入端，一号数模转换电路(2-2)的数字信号输入端连接一号无线收发电路(2-3)的数据信号输出端，一号无线收发电路(2-3)与二号无线收发电路(2-4)通过无线进行数据传输，二号无线收发电路(2-4)的数字信号输出端连接二号数模转换电路(2-5)的数字信号输入端，二号无线收发电路(2-4)的数字信号输入端连接二号模数转换电路(2-6)的数字信号输出端，

二号数模转换电路(2-5)的模拟信号输出端连接PLC控制系统(3-1)的模拟信号输入端，PLC控制系统(3-1)的模拟信号输出端连接二号模数转换电路(2-6)的模拟信号输入端，PLC控制系统(3-1)的控制信号输出端连接WINCC监控系统(3-2)的控制信号输入端；

其特征是，利用高温厌氧发酵运行参数无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监测的方法的具体步骤为：

步骤一、将温度传感器(1-1)、流量传感器(1-2)、压力传感器(1-3)和PH值传感器(1-4)安装于高温厌氧发酵池内，PLC控制系统(3-1)对传感器进行初始化；

步骤二、PLC控制系统(3-1)通过无线收发电路分别控制温度传感器(1-1)、流量传感器(1-2)、压力传感器(1-3)和PH值传感器(1-4)对高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量进行采集；

步骤三、PLC控制系统(3-1)通过无线收发电路接收到高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息；

步骤四、WINCC监控系统(3-2)对PLC控制系统(3-1)获得的高温厌氧发酵池内的温度、压力、PH值和发酵液的流量信息进行显示，实现采用高温厌氧发酵运行参数的无线实时监测系统对高温厌氧发酵运行参数监控。

2.根据权利要求1所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，其特征在于，一号模数转换电路(2-1)和二号模数转换电路(2-6)均采用单片机实现。

3.根据权利要求1或2所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，其特征在于，一号数模转换电路(2-2)和二号数模转换电路(2-5)均采用单片机实现。

4.根据权利要求3所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，其特征在于，一号无线收发电路(2-3)采用型号为NRF401的芯片实现。

5.根据权利要求3所述的一种对高温厌氧发酵运行参数进行实时监测的方法，其特征在于，二号无线收发电路(2-4)采用型号为NRF401的芯片实现。