CN108225426A - 一种便携式膜堆肥智能监测控制装置及其使用方法 - Google Patents

一种便携式膜堆肥智能监测控制装置及其使用方法 Download PDF

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孙晓曦
韩鲁佳
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Abstract

本发明涉及一种便携式膜堆肥智能监测控制装置及其使用方法，其特征在于：其包括智能控制平台、通风控制平台、通风系统、传感器系统以及PC终端或移动终端；通风控制平台通过无线通讯将采集的通风系统的通风流量发送至智能控制平台以及PC终端或移动终端相连，并根据返回的控制信号对通风系统的通风量进行控制；传感器系统设置在待检测堆体内，用于实时采集待检测堆体内的相关数据并发送到智能控制平台；智能控制平台用于将接收到的相关数据上传到PC终端或移动终端，同时根据堆体的相关监测数据，对通风系统进行就地控制；PC终端或移动终端根据堆体的相关监测数据，对通风系统进行远程控制。本发明可以广泛应用于膜堆肥的智能监测领域。

Description

一种便携式膜堆肥智能监测控制装置及其使用方法
技术领域
本发明属于有机固体废弃物处置和资源化利用技术领域，具体涉及一种便携式膜堆肥智能监测控制装置及其使用方法。
背景技术
生物质资源的肥料化利用是解决我国目前农业废弃物资源量大、利用不充分等问题的一个有效途径，好氧堆肥技术是生物质资源肥料化利用过程中的主要技术。膜覆盖好氧堆肥模式作为目前全球领先的好氧堆肥技术可以很好的解决我国传统好氧堆肥过程中的二次污染、效率低下、能耗过高等问题，所以应用并逐步推广膜覆盖好氧堆肥技术是我国未来的好氧堆肥发展方向。堆肥过程的监测及评价可以有效的根据其过程中的温度、氧浓度等指标对堆体的通风状况进行调整从而达到最优的发酵效果。目前国内外所应用的堆肥过程指标监测方法多以便携式传感器或者体积较大的控制柜为主，而且存在监测指标较为有限、不灵活、控制方式不智能等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种便携式膜堆肥智能监测控制装置及其使用方法，旨在解决目前工厂化膜覆盖好氧堆肥过程指标监测中存在功能单一、平台便携式较差、监测不灵活、操作方式智能程度不足等问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：其包括智能控制平台、通风控制平台、通风系统、传感器系统以及PC终端或移动终端；所述通风控制平台通过无线通讯将采集的所述通风系统的通风流量发送至所述智能控制平台以及所述PC终端或移动终端相连，并根据返回的控制信号对所述通风系统的通风量进行控制；所述传感器系统设置在待检测堆体内，用于实时采集待检测堆体内的温度、氧浓度和压力数据并发送到所述智能控制平台；所述智能控制平台用于将接收到的堆体温度、氧浓度和压力数据上传到所述PC终端或移动终端，同时根据堆体的温度、氧浓度和压力以及通风流量，通过所述通风控制平台对所述通风系统的通风流量进行就地控制；所述PC终端或移动终端根据堆体的温度、氧浓度和压力以及通风流量数据，通过所述通风控制平台对所述通风系统进行远程控制。
所述智能控制平台包括外部壳体以及设置在所述外部壳体内的内部控制元件；所述内部控制元件包括PLC主机、无线通讯模块、热电阻模块、模拟量模块以及防止瞬间电流过大起保护作用的空气开关；所述外部壳体上设置有一个以上温度传感器接口、一个以上氧浓度传感器接口、一个以上压力传感器接口以及无线通讯触摸屏；其中，所述PLC主机通过所述热电阻模块与各所述温度传感器接口相连；通过所述模拟量模块与各所述氧浓度传感器接口和压力传感器接口相连；通过所述无线通讯模块与所述无线通讯触摸屏、通风控制平台以及所述PC终端或移动终端相连。
所述外部壳体上还设置有外接电源插口、备用接口、供电插口、电源开关以及用于数据导出的USB接口、用于与所述PC终端有线连接的网线接口、用于与所述PC终端或移动终端无线连接的无线天线和用于电流过大保护的保险丝。
所述智能控制平台中，各所述温度传感器接口、氧浓度传感器接口和压力传感器接口均采用航插插头。
所述通风控制平台也包括外部壳体以及设置在外部壳体内的内部控制元件；所述内部控制元件包括无线通讯模块、模拟量模块、变频器以及防止瞬间电流过大起保护作用的空气开关；所述外部壳体上设置有流量计接口和风机接口；所述变频器和模拟量模块通过所述无线通讯模块与所述智能控制平台相连，同时所述变频器和模拟量模块分别与所述风机接口和流量计接口相连。
所述通风控制平台的外部壳体上还设置有电源开关、外接电源接口以及用于显示工作状态的指示灯、用于电流过大保护的保险丝以及用于散热的两散热器。
所述通风控制平台中，所述流量计接口和风机接口均采用航插插头。
所述通风系统包括变频风机、通风管路和流量计，所述变频风机与所述通风控制平台相连，由所述通风控制平台控制，其出风口与所述通风管路相连，所述通风管路的另一端插入到待检测堆体中；所述流量计一端插设在所述通风管路中，另一端与所述通风控制平台相连，用于将采集的通风流量数据实时发送到所述通风控制平台。
所述传感器系统包括若干插入式压力传感器、若干插入式氧浓度传感器以及若干插入式温度传感器；各所述插入式压力传感器、插入式氧浓度传感器和插入式温度传感器一端分别插设在待检测的堆体内，另一端与所述智能控制平台上相对应的接口相连，用于对堆体的压力、氧浓度和温度进行监测，并将监测数据发送到所述智能控制平台。
一种便携式膜堆肥智能监测控制装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：1)将堆肥原料装备掺混好堆积在堆肥槽内并覆膜，保证堆体进入即将开始好氧发酵的状态；2)将变频风机、流量计、压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器分别与智能控制平台和通风控制平台上对应的接口连接，并将各压力传感器、氧浓度传感器和温度传感器插入相应堆体中；3)根据堆肥槽的数量以及每一条堆肥槽对应的变频风机及流量计对其进行堆体归属分类，根据每个堆体所要使用的传感器的编号对其进行堆体归属分类；4)根据不同目标堆肥厂的垛体数量、风机数量、传感器数量，通过编程在智能控制平台中的PLC主机中设置不同的反馈控制方案及参数；5)开始试验，通过智能控制平台上的无线通讯触摸屏对堆体的相关参数进行监测和设定，或者通过PC终端或者移动终端安装相应的app，通过因特网无线监控、导出相应的数据并且实现远程对堆体相关参数设定的更改。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用可插拔接口实现智能监测平台和传感器、流量计、变频风机的灵活对接从而实现对膜覆盖好氧堆肥堆体的风机频率、通风流量、温度、氧浓度、压力值的灵活监测。2、本发明采用无线云传输功能，可实现智能控制平台、风机控制平台、PC终端以及移动终端的局域网和英特网互联，从而实现PC和手机对实验的远程监测和控制。3、本发明通过PLC系统编程可以实现根据不同目标堆肥厂的垛体数量、风机数量、传感器数量、不同的监测方案实现灵活反馈，适用性广泛。4、本发明的所有元器件都集成在一个轻便的拉杆箱内，具有较高的便携性。因此，本发明可以广泛应用于膜堆肥智能监测领域。
附图说明
图1是本发明便携式膜堆肥智能监测控制装置的组成分布示意图；
图2是本发明智能控制平台的三维立体结构示意图；
图3是本发明智能控制平台的主视图；
图4是本发明通风控制平台的三维立体结构示意图；
图5是本发明通风控制平台的和主视图；
图6是反馈控制工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，包括智能控制平台1、通风控制平台2、通风系统3、传感器系统4、以及PC终端或移动终端5。通风控制平台2通过无线通讯将采集的通风系统3的通风流量发送至智能控制平台1以及PC终端或移动终端5相连，并根据返回的控制信号对通风系统的通风量进行控制；传感器系统4设置在待检测堆体内，用于实时采集待检测堆体内的温度、氧浓度和压力数据并发送到智能控制平台1；智能控制平台1用于将接收到的堆体温度、氧浓度和压力数据上传到PC终端或移动终端5，同时根据堆体的温度、氧浓度和压力以及通风流量，通过通风控制平台2对通风系统3的通风量进行就地控制；PC终端或移动终端5根据堆体的温度、氧浓度和压力以及通风流量数据，通过通风控制平台2对通风系统3进行远程控制。
如图2、图3所示，智能控制平台1包括外部壳体以及设置在外部壳体内的内部控制元件。内部控制元件包括PLC主机101、无线通讯模块102、热电阻模块103、模拟量模块104以及防止瞬间电流过大起保护作用的空气开关105。外部壳体上设置有一个以上温度传感器接口106、一个以上氧浓度传感器接口107、一个以上压力传感器接口108以及无线通讯触摸屏109。其中，PLC主机101通过热电阻模块103与各温度传感器接口106相连；通过模拟量模块104与各氧浓度传感器接口107和压力传感器接口108相连；通过无线通讯模块102与无线通讯触摸屏109、通风控制平台以及PC终端或移动终端5相连。另外，外部壳体上还设置有外接电源插口110、备用接口111、供电插口112、电源开关113以及用于数据导出的USB接口114、用于与PC端有线连接的网线接口115、用于与PC端或移动终端无线连接的无线天线116和用于电流过大保护的保险丝117。
如图4、图5所示，通风控制平台2也包括外部壳体以及设置在外部壳体内的内部控制元件。其中，内部控制元件包括无线通讯模块201、模拟量模块202、变频器203以及防止瞬间电流过大起保护作用的空气开关204。外部壳体上设置有流量计接口205和风机接口206。变频器203和模拟量模块202通过无线通讯模块201与智能控制平台1中的PLC主机100相连，同时变频器203和模拟量模块202分别与风机接口206和流量计接口205相连。另外，外部壳体上还设置有电源开关207、外接电源接口208以及用于显示工作状态的指示灯209、用于电流过大保护的保险丝210以及用于散热的两散热器211。
通风系统3包括变频风机301、通风管路302和流量计303，变频风机301与通风控制平台2相连，由通风控制平台控制，其出风口与通风管路302相连，通风管路302的另一端插入到待检测堆体中；流量计303一端插设在通风管路302中，另一端与通风控制平台2相连，用于将采集的通风流量数据实时发送到通风控制平台2。
传感器系统4包括若干插入式压力传感器401、若干插入式氧浓度传感器402以及若干插入式温度传感器403。各插入式压力传感器401、插入式氧浓度传感器402和插入式温度传感器403一端分别插设在待检测的堆体内，另一端与智能控制平台1上相对应的接口相连，用于对堆体的压力、氧浓度和温度进行监测，并将监测数据发送到智能控制平台1。
上述实施例中，智能控制平台1中，各温度传感器接口106、氧浓度传感器接口107和压力传感器接口108均采用航插插头。
上述各实施例中，通风控制平台2中，流量计接口205和风机接口206均采用航插插头。
上述各实施例中，智能控制平台1、通风控制平台2以及传感器系统4集成为一体。
如图6所示，下面对本发明便携式膜堆肥智能检测控制装置的使用方法进行阐述：
1)将堆肥原料装备掺混好堆积在堆肥槽内并覆膜，保证堆体进入即将开始好氧发酵的状态。
2)将变频风机301、流量计303、压力传感器401、氧浓度传感器402、温度传感器403分别与智能控制平台1和通风控制平台2上对应的接口连接，并将各压力传感器401、氧浓度传感器402和温度传感器403插入相应堆体中。
3)根据堆肥槽的数量以及每一条堆肥槽对应的变频风机301及流量计303对其进行堆体归属分类、根据每个堆体所要使用的传感器的编号对其进行堆体归属分类，以上操作可以通过智能控制平台触摸屏实现，也可以通过PC终端或者手机终端安装相应app后控制实现。
4)根据不同目标堆肥厂的垛体数量、风机数量、传感器数量，通过编程在智能控制平台1中的PLC主机101中设置不同的反馈控制方案及参数。
5)开始试验，通过智能控制平台1上的无线通讯触摸屏109对堆体的相关参数进行监测和设定，或者通过PC终端或者移动终端5安装相应的app，通过因特网无线监控、导出相应的数据并且实现远程对堆体相关参数设定的更改。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：其包括智能控制平台、通风控制平台、通风系统、传感器系统以及PC终端或移动终端；
所述通风控制平台通过无线通讯将采集的所述通风系统的通风流量发送至所述智能控制平台以及所述PC终端或移动终端相连，并根据返回的控制信号对所述通风系统的通风量进行控制；
所述传感器系统设置在待检测堆体内，用于实时采集待检测堆体内的温度、氧浓度和压力数据并发送到所述智能控制平台；
所述智能控制平台用于将接收到的堆体温度、氧浓度和压力数据上传到所述PC终端或移动终端，同时根据堆体的温度、氧浓度和压力以及通风流量，通过所述通风控制平台对所述通风系统的通风流量进行就地控制；
所述PC终端或移动终端根据堆体的温度、氧浓度和压力以及通风流量数据，通过所述通风控制平台对所述通风系统进行远程控制。
2.如权利要求1所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述智能控制平台包括外部壳体以及设置在所述外部壳体内的内部控制元件；所述内部控制元件包括PLC主机、无线通讯模块、热电阻模块、模拟量模块以及防止瞬间电流过大起保护作用的空气开关；所述外部壳体上设置有一个以上温度传感器接口、一个以上氧浓度传感器接口、一个以上压力传感器接口以及无线通讯触摸屏；其中，所述PLC主机通过所述热电阻模块与各所述温度传感器接口相连；通过所述模拟量模块与各所述氧浓度传感器接口和压力传感器接口相连；通过所述无线通讯模块与所述无线通讯触摸屏、通风控制平台以及所述PC终端或移动终端相连。
3.如权利要求2所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述外部壳体上还设置有外接电源插口、备用接口、供电插口、电源开关以及用于数据导出的USB接口、用于与所述PC终端有线连接的网线接口、用于与所述PC终端或移动终端无线连接的无线天线和用于电流过大保护的保险丝。
4.如权利要求2所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述智能控制平台中，各所述温度传感器接口、氧浓度传感器接口和压力传感器接口均采用航插插头。
5.如权利要求1所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述通风控制平台也包括外部壳体以及设置在外部壳体内的内部控制元件；所述内部控制元件包括无线通讯模块、模拟量模块、变频器以及防止瞬间电流过大起保护作用的空气开关；所述外部壳体上设置有流量计接口和风机接口；所述变频器和模拟量模块通过所述无线通讯模块与所述智能控制平台相连，同时所述变频器和模拟量模块分别与所述风机接口和流量计接口相连。
6.如权利要求2所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述通风控制平台的外部壳体上还设置有电源开关、外接电源接口以及用于显示工作状态的指示灯、用于电流过大保护的保险丝以及用于散热的两散热器。
7.如权利要求2所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述通风控制平台中，所述流量计接口和风机接口均采用航插插头。
8.如权利要求1所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述通风系统包括变频风机、通风管路和流量计，所述变频风机与所述通风控制平台相连，由所述通风控制平台控制，其出风口与所述通风管路相连，所述通风管路的另一端插入到待检测堆体中；所述流量计一端插设在所述通风管路中，另一端与所述通风控制平台相连，用于将采集的通风流量数据实时发送到所述通风控制平台。
9.如权利要求1所述的一种便携式膜堆肥智能监测控制装置，其特征在于：所述传感器系统包括若干插入式压力传感器、若干插入式氧浓度传感器以及若干插入式温度传感器；各所述插入式压力传感器、插入式氧浓度传感器和插入式温度传感器一端分别插设在待检测的堆体内，另一端与所述智能控制平台上相对应的接口相连，用于对堆体的压力、氧浓度和温度进行监测，并将监测数据发送到所述智能控制平台。
10.一种采用如权利要求1所述便携式膜堆肥智能监测控制装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将堆肥原料装备掺混好堆积在堆肥槽内并覆膜，保证堆体进入即将开始好氧发酵的状态；
2)将变频风机、流量计、压力传感器、氧浓度传感器、温度传感器分别与智能控制平台和通风控制平台上对应的接口连接，并将各压力传感器、氧浓度传感器和温度传感器插入相应堆体中；
3)根据堆肥槽的数量以及每一条堆肥槽对应的变频风机及流量计对其进行堆体归属分类，根据每个堆体所要使用的传感器的编号对其进行堆体归属分类；
4)根据不同目标堆肥厂的垛体数量、风机数量、传感器数量，通过编程在智能控制平台中的PLC主机中设置不同的反馈控制方案及参数；
5)开始试验，通过智能控制平台上的无线通讯触摸屏对堆体的相关参数进行监测和设定，或者通过PC终端或者移动终端安装相应的app，通过因特网无线监控、导出相应的数据并且实现远程对堆体相关参数设定的更改。
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