CN107015592A - 沼气远程监控及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沼气远程监控及控制系统，包括总部控制中心、现场交换机、现场显示器、网络视频录像机、网络摄像头、控制模块，所述总部控制中心通过TCP/IP协议，经现场交换机转发信号后，与控制模块和网络视频录像机通信，实现控制信号、仪表数据以及网络视频的传输，并且可通过总部控制中心设置现场设备的运行周期。所述网络视频录像相机与现场交换机和现场显示器连接，将网络摄像头传输回的监控信息传输到现场显示器，同时通过TCP/IP协议，经现场交换机转发信号后将监控信息传输回总部控制中心。本发明实现了对现场生产过程中重要数据的实时监控，并通过网络摄像头监控现场生产状况。

Description

沼气远程监控及控制系统

技术领域

本发明属于沼气领域，尤其涉及一种沼气远程监控及控制系统。

背景技术

我国是一个农业大国，人口众多，人均资源占有量低，农业废弃物资源十分丰富。如何有效利用农业废弃物资源，变废为宝，是一项国家长期战略。发展农村沼气，替代石化能源，是解决农村人口的生活用能，可以防止农业污染，减少疾病传播，改善农村生态、生活环境，提高农民生活质量，降低化肥农药使用量，改善土壤结构，增加农民收入。发展农村沼气是建设循环农业和建设社会主义新农村的重要举措，也为我国节能减排行动作出一项贡献。

近几年我国农村沼气建设事业发展强劲，但是大部分沼气工程未采用自动控制，少部分沼气工程采用了简单的自动控制，主要控制方式为液位自动控制及定时启动进料、发酵罐搅拌等，部分工程有气柜高位时火炬自动点火安全排放控制。部分工程具有沼气流量统计功能。在沼气利用方面：发电机、锅炉等用气设备系统只实现了基本的自动化控制。在沼渣沼液处理方面：受设备性能及物料输送等影响，自动化程度不高。以上现有技术均为实现对沼气生产过程中的远程监控以及控制、未对沼气生产过程中液位和压力等数据的收集。

发明内容

针对现有技术提到的目前沼气项目未实现远程监控及控制、未对沼气生产过程中液位和压力等数据的收集等问题。本发明提供了一种沼气远程监控及控制系统，实现了沼气生产中温度、流量、液位和压力等数据的收集、整理，并实现了现场设备的远程监控以及控制等问题，充分的发挥了沼气生产潜力、提高了运行效率，并且降低了现场人员的劳动强度。

本发明的具体方案如下：

沼气远程监控及控制系统，包括总部控制中心、现场交换机、现场触摸显示屏、现场显示器、网络视频录像机、网络摄像头、电气控制柜、现场设备、现场仪表。

所述总部控制中心通过TCP/IP协议，经现场交换机转发电信号后与控制模块和网络视频录像机通信，所述总部控制中心可以控制现场设备的运行，并且可对现场设备的运行周期进行设定。

所述现场交换机与控制模块和网络摄视频录像机连接，所述现场交换机用于转发电信号，使得总部控制中心能够通过TCP/IP协议与控制模块和网络视频录像机通信，实现总部控制中心能够观看现场监控画面，同时收集现场生产数据。

所述控制模块安装于电气控制柜，与现场仪表、现场触摸显示屏连接，并通过继电器与现场设备连接，用于控制现场设备的自动化运行、现场生产数据的采集，并将生产数据传输回总部控制中心和现场触摸显示屏。

所述电气控制柜安装于配电控制室，电气控制柜设置有自动模式和手动模式，当电气控制柜为自动模式时，现场设备通过控制模块实现自动化控制，并且可以通过总部控制中心和现场触摸显示屏进行相应的控制。当电气控制柜为手动模式时，现场工作人员通过操作电气控制柜上的控制按钮对现场设备进行控制。

所述网络视频录像机与现场显示器和网络摄像头连接，用于存储监控画面保证储存不低于7天的监控画面，并将监控画面传输到现场显示器，使得现场显示器能够观看现场监控画面。所述现场显示器安装于配电控制室内。

优选的，网络摄像头分别用于监控调节池、沼液暂存池、配电控制室控制柜、锅炉、发电机、湿式气柜压力表和现场整体监控画面，但不限定于以上监控画面。

所述现场设备包括：进料泵、沼液泵、搅拌电机、固液分离机、内循环泵、外循环泵、顶搅拌电机。

所述现场仪表包括：温度探头、液位传感器、沼气压力表和流量计。

具体的，所述温度探头共有4个，分别安装于三个发酵罐上和锅炉房内的热水箱上。所述安装于发酵罐上的温度探头，用于检测发酵罐内的温度是否符合中温发酵的标准。所述安装于热水箱上的温度探头，用于检测热水箱内热水温度是否符合发酵罐加温与保温标准。

所述液位传感器共有2个，分别安装于调节池和沼液暂存池内，所述安装于调节池内的液位传感器用于检测调节池内原料，当液位传感器达到高液位时，声光报警器进行报警，以便工作人员停止集料池内的电机运行，从而停止向调节池内输送原料，同时当液位传感器处于上位时，控制模块控制调节池内的搅拌电机启动，当搅拌电机运行2分钟后，启动3台进料泵中的其中1台，当1台进料泵停止运行后，方可启动另1台进料泵，使得有序的向3个发酵罐中输送原料。

所述安装于沼液暂存池内的液位传感器，用于检测沼液暂存池中沼液液位，当沼液传感器处于上位时，控制模块控制搅拌电机启动，搅拌电机运行2分钟后，启动沼液泵和固液分离机，当液位传感器处于下位时，自动停止搅拌电机、沼液泵和固液分离机。

所述沼气压力表用于检测湿式气柜内的压力是否超出额定承载量。

所述流量计安装于发酵罐到湿式气柜的沼气管道内，用于检测管道内沼气流量是否正常。

与现有技术相比本发明的有益效果：本发明通过控制模块实现了现场设备的自动化运行、通过远程监控视现场生产状态，通过远程控制对现场各设备进行相应的控制，保证现场生产有效运行。并且通过控制模块对现场生产数据进行收集和整理，并将数据传输到总部控制中心和现场触摸显示屏。本发明实现了对现场各设备的自动化控制、远程控制、远程监控以及现场生产数据的整理，从而提高现场设备的运行效率、能够及时的发现技术故障并进行处理、并且降低了现场工作人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的现场布局图；

附图标记说明：1、调节池；2、发酵罐；3、湿式气柜；4、锅炉房；5、配电控制室；6、沼液暂存池。

实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图说明和具体实施方式对本发明进行详细的说明。

如图1和图2所示的一种沼气远程监控及控制系统包括：总部控制中心、现场交换机、与现场交换机相连接的控制模块和网络视频录像机、与网络视频录像机相连接的网络摄像头和现场显示屏，所述控制模块连接有现场设备、现场仪表和现场触摸显示屏。

所述网络摄像头用于监控调节池1、沼液暂存池6、配电控制室5控制柜、锅炉、发电机、湿式气柜3压力表和现场整体监控画面，但不限定于以上监控画面。

所述网络摄像头与网络视频录像机连接，通过局域网传输监控画面，网络视频录像机通过TCP/IP协议，经现场交换机转发电信号后，将监控画面传输回总部控制中心。同时网络视频录像机通过数据线与现场显示屏连接，并将监控画面传输到现场显示屏。

所述现场仪表包括：安装于调节池1和沼气暂存池6的液位传感器、安装于湿式气柜3的沼气压力表、安装于3个发酵罐2和锅炉房4热水箱上的温度探头、安装于发酵罐2到湿式气柜3沼气管道内的流量计。

所述现场设备包括：进料泵、沼液泵、搅拌电机、固液分离机、内循环泵、外循环泵、顶搅拌电机。

具体的，所述安装于调节池1内的液位传感器用于检测调节池1内的原料液位，当调节池1内原料液位处于高位时，声光报警器发出报警信号，工作人员发现声光报警器发出报警信号后，立刻关闭集料池内的电机运行，从而停止集料池向调节池1内输送原料，避免工作人员需要随时观察调节池1内的原料液位。同时当液位传感器处于上位时，控制模块接收到控制信号后，控制调节池1内的搅拌电机启动，当搅拌电机运行2分钟后，启动3台进料泵中的其中1台，当1台进料泵停止运行后，方可启动另1台进料泵，使得有序的向3个发酵罐2中输送原料。

所述安装于沼液暂存池6的液位传感器用于检测沼液暂存池6中的沼液液位，当沼液液位处于高位时，通过控制模块控制搅拌电机运行，搅拌电机运行2分钟后，控制沼液泵和固液分离机启动，当液位传感器处于下位时，自动停止启动搅拌电机、沼液泵和固液分离机。

所述安装于湿式气柜3的沼气压力表，用于检测湿式气柜3内的压力是否正常，并且可以通过沼气压力表判断湿式气柜中的沼气含量大概是多少，其沼气压力表旁安装有一个网络摄像头，用于总部控制中心和现场显示器查看湿式气柜3内的压力是否正常。当总部控制中心或现场显示器通过网络摄像头查看到沼气压力表的压力值超出额定范围时，立即通知现场相应人员进行处理。

所述安装于发酵罐2内的温度探头，用于检测发酵罐2内的温度是否符合中温发酵的标准，并将检测数据传输到控制模块，控制模块通过TCP/IP协议，经交换机转发电信号后，将检测数据传输回总部控制中心，并且通过控制模块将检测数据传输到现场触摸显示屏，便于现场工作人员和总部工作人员掌控发酵罐内的温度情况。

所述发酵罐2内安装有顶搅拌电机，所述顶搅拌电机通过控制模块控制运行，并设置有软启动，使得原料能够充分发酵。

所述安装于锅炉房4热水箱上的温度探头，用于检测热水箱中的水温是否符合发酵罐1加温与保温标准，并将检测数据通过TCP/IP协议，经交换机转发电信号后，将检测数据传输回总部控制中心，同时通过控制模块将信号传输到现场触摸显示屏。当热水箱中水温不符合发酵罐2加温与保温标准时，通过控制模块控制与热水箱连接的内循环泵或外循环泵，达到水箱内水温温度升温或降温的目的，使得水箱中的温度符合发酵罐2加温与保温的标准。

所述安装于发酵罐2到湿式气柜3沼气管道内的流量计，用于检测沼气流量是否正常，并将检测数据通过TCP/IP协议，经交换机转发电信号后，将检测数据传输回总部控制中心，同时通过控制模块将信号传输到现场触摸显示屏。

进一步的，现场设备可通过总部控制中心和现场触摸显示屏进行控制，以及对现场设备的运行周期进行设定。

具体的，当总部控制中心下发控制命令后，通过TCP/IP协议，经交换机转发信号后，将控制信息发送到控制模块，控制模块接收到指令后与预先设定指令匹配，匹配成功后控制现场设备运行。

所述现场触摸显示屏与控制模块连接，现场触摸屏直接下发控制指令到控制模块，控制模块接收到指令后与预先设定指令匹配，匹配成功后控制现场设备运行。

下面通过调节池设备的启停举例，对远程控制进行详细的说明。

当工作人员通过监控视频观看到沼气压力表的压力值过小，且不能满足当天用户的需求时，现场工作人员通过现场触摸显示屏设置调节池1内三台进料泵和搅拌电机的启动时间点和工作时间，将控制信息发送到控制模块，控制模块接收控制信息后，控制现场设备运行。

同时可通过总部控制中心进行控制，具体的为，总部控制中心设置调节池1内3台进料泵和搅拌电机的启动时间点和工作时间，通过TCP/IP协议，经现场交换机将控制信号发送到控制模块，控制模块控制现场设备运行。

Claims (7)

1.沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述系统包括总部控制中心、现场交换机、现场触摸显示屏、现场显示器、网络视频录像机、网络摄像头、控制模块、现场设备、现场仪表；

所述总部控制中心通过TCP/IP协议，经现场交换机转发电信号后与控制模块和网络视频录像机通信，实现控制信号、仪表数据以及网络视频的传输，并且可通过总部控制中心设置现场设备的运行周期；

所述现场交换机与控制模块和网络视频录像机连接，用于转发信号；

所述控制模块与现场设备、现场仪表和现场触摸显示屏连接，用于控制现场设备，保证现场设备的自动化运行，同时采集生产过程中的各仪表数据，将各仪表数据传输回总部控制中心和现场触摸显示屏；

所述网络摄像头用于监控现场生产状况，并通过网络硬盘录像机存储监控信息，保证储存不低于7天的监控画面；同时通过TCP/IP协议，经现场交换机转发信号后，将监控画面传回总部控制中心；

所述现场显示器与网络硬盘录像机连接，使得现场显示器能够查看现场监控画面；

所述现场仪表包括温度探头、液位传感器、沼气压力表、流量计；

所述现场设备包括进料泵、沼液泵、搅拌电机、固液分离机、内循环泵、外循环泵、顶搅拌电机。

2.如权利要求1所述的沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述网络摄像头分别用于但不限于监控调节池(1)、沼液暂存池(6)、配电控制室(5)控制柜、锅炉、发电机、湿式气柜(3)压力表和现场整体监控画面。

3.如权利要求1所述的沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述控制模块将各仪表通过TCP/IP协议，经现场交换机转发信号后，将各仪表数据传输回总部控制中心；所述控制模块安装于配电控制室(5)电气控制柜中，所述电气控制柜设置有自动操控模式和手动操控模式，自动操控模式通过控制模块接收控制信号对各现场设备进行自动化控制，同时可通过总部控制中心和现场触摸显示屏控制，手动操控模式用于现场工作人员在电气控制柜上控制。

4.如权利要求1所述的沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述温度探头共有4个，分别安装于三个发酵罐(2)上和锅炉房(4)内的热水箱上。

5.如权利要求1所述的沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述液位传感器用于检测调节池(1)内原料液位，当液位传感器达到高液位时，声光报警器进行报警，以便工作人员停止集料池内的电机运行，停止向调节池(1)内输送原料。

6.如权利要求1所述的沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述沼气压力表用于检测湿式气柜(3)内的压力。

7.如权利要求1所述的沼气远程监控及控制系统，其特征在于，所述流量计安装于发酵罐(2)到湿式气柜(3)的管道内，用于监控沼气流量。