CN103936472A - 工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统。它包括进气模块、气体数据采集模块、温氧数据采集模块和数据实时显示与存储终端；进气模块包括相连通的导气软管和中空的控制手柄；气体数据采集模块包括储气室，储气室内设有气体传感器，气体传感器与数据采集/显示器电连接；储气室与导气软管相连通；温氧数据采集模块包括温度传感器、氧气浓度传感器和信号转换器，温度传感器和氧气浓度传感器均与信号转换器电连接，信号转换器将温度传感器和氧气浓度传感器获取的模拟电子信号转换成数字信号；数据实时显示与存储终端包括电脑，电脑分别与数据采集显示器和信号转换器电连接。本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统，所选取的测量点充分考虑了堆体空间梯度和差异性。

Description

工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统

技术领域

本发明涉及一种工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统，属于有机固体废弃物处置和资源化利用技术领域。

背景技术

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》指出“综合治污与废弃物循环利用”作为环境重点领域优先发展主题，“突破城市群大气污染控制等关键技术，开发废弃物等资源化利用技术，建立发展循环经济的技术示范模式”。2014年中央“一号文件”再次明确提出：“加大农业面源污染防治力度”。实现废弃物资源化利用，减少农业面源和二次污染，构建循环经济、绿色低碳工程技术模式，已成为国家重点支持的发展方向。近年来，我国有机固体废弃物的产生量巨大。

好氧堆肥是在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程，近年来已成为我国有机固体废弃物处置和资源化利用的重要途径。目前工厂化好氧堆肥主要工艺方式包括条垛式、槽式、反应器式，其中前两种为主流方式，其又分为静态和强制好氧通风型；其规模一般较大。

工厂化堆肥过程堆体温度、氧浓度是关键工艺参数，堆肥过程温室气体、氨气、硫化氢浓度等数据可有效反映好氧堆肥工况优劣和二次污染程度，因此实时获取上述数据具有重要意义。但是，目前针对我国工厂化好氧堆肥实际工况，尚无能实时获取上述数据的复合型、便携式监测分析系统，不利于工艺实时优化和智能化控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统，该系统用于实时监测获取工厂化好氧堆肥过程中空间堆体关键位置的氧浓度、温度以及主要种类温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮）、氨气、硫化氢浓度等数据。其中，对温度和氧浓度数据的监测采用连续、定点监测和测量；对温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮）、氨气、硫化氢产生量的监测和数据获取采用的是间歇式、定点、定时监测和测量方式。

本发明提供的工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统包括进气模块、气体数据采集模块、温氧数据采集模块和数据实时显示与存储终端；

所述进气模块包括相连通的导气软管和中空的控制手柄；

所述气体数据采集模块包括一储气室，所述储气室内设有气体传感器，所述气体传感器与一数据采集/显示器电连接；所述储气室与所述导气软管相连通；

所述温氧数据采集模块包括温度传感器、氧气浓度传感器和信号转换器，所述温度传感器和所述氧气浓度传感器均与所述信号转换器电连接，所述信号转换器将所述温度传感器和所述氧气浓度传感器获取的模拟电子信号转换成数字信号；

所述数据实时显示与存储终端包括一电脑，所述电脑分别与所述数据采集显示器和所述信号转换器电连接。

上述的多元立体数据实时获取系统中，所述控制手柄的游离端连接一过滤网，以防止堆料中细小颗粒与混合气体通过所述控制手柄进入所述气体数据采集模块致使气体传感器故障。具体可根据堆肥原料的种类不同选择不同规格的过滤网，在过滤网损坏后能够便捷更换。

上述的多元立体数据实时获取系统中，所述控制手柄的长度方向上设置有长度刻度，便于插入不同空间深度层次的堆料中，其可由金属制成并且耐酸碱腐蚀。

上述的多元立体数据实时获取系统中，所述储气室和所述数据采集显示器集成于一箱体内，使间歇式、定点、定时监测数据时能够便捷移动。

上述的多元立体数据实时获取系统中，所述气体传感器包括二氧化碳传感器、甲烷传感器、氨气传感器、硫化氢传感器和氧化亚氮传感器。

上述的多元立体数据实时获取系统中，所述温度传感器和所述氧气浓度传感器均通过信号传输线与所述信号转换器电连接，所述信号传输线连接于所述信号转换器的卡槽上；用于监测获取堆体在不同截面以及同一截面不同位置处的温度、氧浓度数据，以及环境温度和氧浓度变化情况。

上述的多元立体数据实时获取系统中，所述电脑通过USB接口与所述数据采集/显示器和所述信号转换器进行电连接。

本发明的多元立体数据实时获取系统可用于好氧堆肥堆体及环境的温度、氧浓度及产排气体数据的实时监测分析。

本发明采用以上技术方案，具有以下优点：

1、本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统根据是否需要连续监测将系统中各模块进行了初步集成。气体数据采集模块集成于一个箱体内部，温氧数据采集模块也有专门的小型箱体进行装载，整个系统重量和体积都较小，携带十分方便。

2、本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统能够实现温度和氧浓度的连续、定点监测，以及温室气体、有害气体的间歇式、定点、定时监测。温度和氧浓度作为堆肥过程中两个重要参数，对于工厂化好氧堆肥的过程实时和智能控制有着极其重要的作用，连续、定点监测和测量能够保证数据实时性和可靠性，有利于对堆肥过程工艺优化、智能控制和数值模拟研究提供基础数据支撑。而对气体的间歇式、定点、定时监测，一方面极大地延长了各气体传感器的使用寿命，缩减了成本，另一方面确保数据实时可靠。

3、本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统，所选取的测量点充分考虑了堆体空间梯度和差异性。不仅考虑了堆体长度方向上不同截面，还考虑了在同一截面上不同位置的数据差异性，空间的多点测量可有效确保实时控制和科学研究数据可靠性。

4、本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统各传感器能满足工厂化好氧堆肥堆体及环境的温度、氧浓度及产排气体数据实时监测分析。其中，氧气：量程0～30%VOL，分辨率0.01%VOL；二氧化碳：量程0～30%VOL，分辨率0.01%VOL；氨气：量程0～5000PPM，分辨率1PPM；甲烷：量程0～10%VOL，分辨率0.01%VOL；硫化氢：量程0～500PPM，分辨率0.1PPM；一氧化二氮：量程0～500PPM，分辨率1PPM。

附图说明

图1是本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统的结构示意图。

图2是本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统沿堆肥槽方向的截面示意图。

图3是本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统A截面待测点示意图。

图4是本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统B截面待测点示意图。

图5是本发明工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统C截面待测点示意图。

图1中标记如下：

1数据实时显示与存储终端，2数据线，3气体数据采集模块，4进气口，5导气软管，6控制手柄，7过滤网，8温度（氧浓度）传感器，9信号传输线，10卡槽，11信号转换器，12USB接口；

图2中标记如下：

13堆肥槽；14堆肥槽壁，15待测截面；

图3中标记如下：

16A截面堆体内待测点，17堆肥槽壁，18地面；

图4中标记如下：

19环境待测点，20B截面堆体内待测点；

图5中标记如下：

21C截面堆体内待测点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统包括进气模块、气体数据采集模块3、温氧数据采集模块和数据实时显示与存储终端1。

进气模块包括相连通的导气软管5和中空的控制手柄6，以及设置于控制手柄6的另一端的过滤网7，控制手柄6长约为1.5米，由金属制成并且耐酸碱腐蚀，上面标有不同深度的刻度线，便于插入不同深度层次的堆料中进行各气体浓度的监测和测量。安装的过滤网7用于防止堆料中细小颗粒与混合气体一起通过控制手柄6进入气体数据采集模块3中致使气体传感器故障损坏。过滤网7有不同规格，能够根据堆肥原料的不同进行选择，如过滤网损坏能够便捷更换。导气软管5的另一端与气体数据采集模块3的进气口4相连，该软管长约1米，由聚四氟材料制成，能够较高温，适用于高温好氧堆肥环境。

气体数据采集模块3包括一储气室（图中未示），在储气室内设有二氧化碳传感器、甲烷传感器、氨气传感器、硫化氢传感器和氧化亚氮传感器，二氧化碳传感器、甲烷传感器、氨气传感器、硫化氢传感器和氧化亚氮传感器均与数据采集/显示器（图中未示）电连接，上述部件均集成于一个箱体（图中未示）内。气体数据采集模块3中，这是于箱体上的进气口4是待测混合气体进入储气室的通道；储气室是待测气体临时存储的位置，待测气体进入储气室后立即为各传感器感应；USB接口12是气体数据采集模块3与数据实时显示与存储终端1之间连接的端口，可实现最终数据的汇总。

温氧数据采集模块包括温度传感器8、氧气浓度传感器8和信号转换器11，温度传感器8、氧气浓度传感器8通过信号传输线9连接于信号转换器11上专有卡槽10，温度传感器8和氧气浓度传感器8本身直接置于待测点，用于监测分析堆体在不同截面以及同一截面不同位置处的温度、氧浓度数据，以及环境温度和氧浓度变化情况。

数据实时显示与存储终端1包括一台电脑终端、数据软件以及数据线2若干，其主要作用为实现所有数据的最终汇总、实时监测与大规模存储，防止数据意外丢失。

下面详细说明本发明系统的使用方法。

本发明进行好氧堆肥过程数据实时获取时，可按照以下步骤进行：

1）根据堆肥厂实际规模和工艺路线，选取不同的待测截面和同一待测截面上不同的待测点。以80m×5m×1.2m的堆肥槽为例进行说明。

2）组装好本发明的工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统，并确保各模块和部件之间的紧密连接。开启电源，进行系统预热、参数设定、数据清零以及数据存储位置设定等。

3）将温、氧数据采集模块中的温度传感器探头分别置于A21、A22、A23、A31、A32、A33、B21、B22、B23、B31、B32、B33、C21、C22、C23、C31、C32、C33、B1和B4共20个待测量点处，将氧浓度传感器分别置于A32、B32、C32、B1和B4共5个待测点处。

4）设定好的气体数据监测和采集时间点，将控制手柄6分别伸入堆肥槽堆体物料的A21、A22、A23、A31、A32、A33、B21、B22、B23、B31、B32、B33、C21、C22、C23、C31、C32、C33、B1和B4处进行定点测量，测量深度可以根据控制手柄6上的刻度进行调整。

5）如有翻堆处理，每次对堆料进行翻堆前将置于堆料中各传感器取出，待翻堆完成后再次置于其中。

6）每天所有的监测数据自动汇总至数据实时显示与存储终端保存和备份。

本发明的工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统不仅可监测二氧化碳、甲烷、氨气、硫化氢、氧化亚氮的浓度数据，更换传感器类型，还可以监测和采集其它气体浓度；适当的增加或减少信号转换器上专有卡槽数目和温度、氧浓度传感器数目，可调控待测点数量。

Claims (8)

1.工厂化好氧堆肥多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述实时获取系统包括进气模块、气体数据采集模块、温氧数据采集模块和数据实时显示与存储终端；

所述进气模块包括相连通的导气软管和中空的控制手柄；

所述气体数据采集模块包括一储气室，所述储气室内设有气体传感器，所述气体传感器与一数据采集/显示器电连接；所述储气室与所述导气软管相连通；

所述温氧数据采集模块包括温度传感器、氧气浓度传感器和信号转换器，所述温度传感器和所述氧气浓度传感器均与所述信号转换器电连接，所述信号转换器将所述温度传感器和所述氧气浓度传感器获取的模拟电子信号转换成数字信号；

所述数据实时显示与存储终端包括一电脑，所述电脑分别与所述数据采集显示器和所述信号转换器电连接。

2.根据权利要求1所述的多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述控制手柄的游离端连接一过滤网。

3.根据权利要求1或2所述的多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述控制手柄的长度方向上设置有长度刻度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述储气室和所述数据采集/显示器集成于一箱体内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述气体传感器包括二氧化碳传感器、甲烷传感器、氨气传感器、硫化氢传感器和氧化亚氮传感器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述温度传感器和所述氧气浓度传感器均通过信号传输线与所述信号转换器电连接，所述信号传输线连接于所述信号转换器的卡槽上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的多元立体数据实时获取系统，其特征在于：所述电脑通过USB接口与所述数据采集/显示器和所述信号转换器进行电连接。

8.权利要求1-7中任一项所述多元立体数据实时获取系统在好氧堆肥堆体及环境的温度、氧浓度及产排气体数据的实时监测分析中应用。