CN110702859B - 一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统及操作方法，涉及餐厨垃圾处理技术领域，包括餐厨垃圾类别和处理时间数据库，用于作为判断垃圾处理效果的依据；餐厨垃圾类别输入模块；工作仓状态监测模块，用于对投入的餐厨垃圾状态进行监测；垃圾处理计时模块，用于对投入的垃圾进行处理计时，计算处理时间；温度和湿度及PH值监测模块，用于对餐厨垃圾处理设备工作仓实时监测，并在参数出现异常时报警；以及菌剂活性判断模块，进行菌剂活性判断。本发明的有益效果是，对于不同时间段加入的不同垃圾种类，综合考虑各种因素，经过推理计算、分析，给出最优判断结果，起到实时监控菌剂活性，避免因菌剂死亡而影响垃圾处理效率。

Description

一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统及操作方法
技术领域
本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域，特别是一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统及操作方法。
背景技术
餐厨垃圾是指居民在日常生活及食品加工、饮食服务等过程中产生的厨房垃圾，主要包括丢弃的蔬菜、下脚料、剩菜、剩饭、剩肉片、瓜果皮等易腐有机垃圾，以固体废弃物为主。
目前，处理餐厨垃圾的设备多种多样，但大都以手动操作为主，处理效果、处理进程及菌剂活性均需开盖检察，依经验判断，这既影响了餐厨垃圾处理设备的工作效率，也易造成垃圾腐熟味道的扩散，影响环境卫生，降低餐厨垃圾处理设备性能。
菌剂是餐厨垃圾处理设备的核心部分，是降解餐厨垃圾的生力军。通常，菌剂活性是指每毫克菌剂所含微生物数量。在餐厨垃圾处理设备工作仓内的微生物是依载体生存，无法准确测算微生物密度及活动状态，只能依靠检测微生物对餐厨垃圾的降解率分析判断其活性。只有菌剂活性好，才能保证餐厨垃圾的正常处理，保证餐厨垃圾处理设备性能的正常发挥。餐厨垃圾处理设备用菌剂一般都是好氧的，一旦菌剂活性变差，垃圾在餐厨垃圾处理设备工作仓的堆积时间过长，就会腐烂，产生恶臭。因此，必须时刻掌握菌剂的工作状态，确定菌剂的活性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，旨在提高菌剂活性判断的智能化，保障餐厨垃圾处理设备的工作效率和整体性能，设计了一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统及操作方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统，包括：餐厨垃圾类别和处理时间数据库，用于作为判断垃圾处理效果的依据；餐厨垃圾类别输入模块，用于输入投入垃圾所对应的垃圾类别信息；工作仓状态监测模块，用于对投入的餐厨垃圾状态进行监测；垃圾处理计时模块，用于对投入的垃圾进行处理计时，计算处理时间；温度和湿度及PH值监测模块，用于对餐厨垃圾处理设备工作仓的温度、湿度、酸碱度实时监测，并在参数出现异常时报警；以及菌剂活性判断模块，分别与所述餐厨垃圾类别和处理时间数据库、所述餐厨垃圾类别输入模块、所述工作仓状态监测模块、所述垃圾处理计时模块、所述温度和湿度及PH值监测模块连接，用于根据垃圾类别信息和处理时间信息对照所述餐厨垃圾类别和处理时间数据库进行菌剂活性判断。
进一步的，所述餐厨垃圾类别和处理时间数据库包括数种不同种类的餐厨垃圾以及经试验测得的处理时间。
进一步的，还包括实施组件，所述实施组件包括：工作仓，所述工作仓设有开口和出口；搅拌轴，所述搅拌轴旋转设置在所述工作仓的内部，所述搅拌轴上设有搅拌叶片；扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在所述搅拌轴上，所述扭矩传感器与所述工作仓状态监测模块连接；仓盖，所述仓盖设置在所述工作仓的开口处；以及视频监控摄像头，所述视频监控摄像头设置在所述仓盖上，对工作仓内的垃圾处理进程实时监测并将监测信息传递到所述工作仓状态监测模块。
一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统的操作方法，包括以下步骤：
A、建立餐厨垃圾类别和处理时间数据库；
B、在餐厨垃圾类别输入模块输入当前所投垃圾类别；
C.将餐厨垃圾投入工作仓，工作仓状态监测模块开始计时，测量垃圾降解率，同时记录上次所投垃圾的降解率；
D、重复上述步骤B和步骤C，记录重复次数n，直至第n次所投垃圾的降解率Sn达到预定值，计算菌剂活性，并对以后加入的垃圾重新记录，其中，第n次加入的餐厨垃圾所用时间为tn+1-tn，垃圾降解率为Sn+1，若无第n+1次投料或第n+1次投料时，前面的垃圾已经完全降解，则对应取Sn＝1，Sn+1＝0；
E、计算当量处理时间
Figure GDA0003608299730000021
(式中，1-Sk≥0，若1-Sk＜0，则1-Sk＝0)；
F、计算当量垃圾类别
Figure GDA0003608299730000022
(式中，若Sn≥95％，则Sn＝1)；
G、将当量处理时间和当量垃圾类别与所述餐厨垃圾类别和处理时间数据库做对比，判断菌剂活性及相关处理。
进一步的，所述步骤G，如果同一种类的餐厨垃圾所对应的处理时间等于或小于餐厨垃圾类别和处理时间数据库内的时间数据，则说明菌剂活性良好；如果处理时间大于数据库内的时间数据，则提示报警；如果处理时间大于数据库内的时间数据的1.5倍，则说明菌剂活性较差，声、光报警，提示应该及时更换或添加新菌剂。
本发明的有益效果是：对于不同时间段加入的不同垃圾种类，其菌剂活性判断方法采用模糊控制理论，综合考虑各种因素，经过推理计算、分析，给出最优判断结果，起到实时监控菌剂活性，避免因菌剂死亡而影响垃圾处理效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是菌剂活性智能判断系统的原理框图；
图2是实施组件的原理示意图；
图3是垃圾类型处理时间一览表。
以上各图中，101、工作仓；102、搅拌轴；103、扭矩传感器；104、仓盖；105、视频监控摄像头。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统，如图1所示，包括餐厨垃圾类别和处理时间数据库，餐厨垃圾类别输入模块，工作仓状态监测模块，垃圾处理计时模块，温度和湿度及PH值监测模块和菌剂活性判断模块。
餐厨垃圾类别和处理时间数据库，其是将不同种类的餐厨垃圾经试验测得的处理时间建成数据库，供计算机软件查询，用于作为判断垃圾处理效果的依据。餐厨垃圾类别输入模块，用于输入投入垃圾所对应的垃圾类别信息，其输入界面位于餐厨垃圾处理设备操作面板上，每个按键选项代表一种垃圾类别，如长纤维蔬菜(白菜帮等)、短纤维蔬菜(青椒、洋葱等)、肉质剩菜、排骨或鸡块等，投入垃圾前按下相应的按键即可确定投入垃圾类别。工作仓状态监测模块，用于对投入的餐厨垃圾状态进行监测，时刻关注垃圾的处理效果。垃圾处理计时模块，用于对投入的垃圾进行处理计时，计算处理时间。温度和湿度及PH值监测系统是对餐厨垃圾处理设备工作仓进行温度、湿度、酸碱度实时监测，任一参数出现异常即刻报警。菌剂活性判断模块，菌剂活性判断模块分别与餐厨垃圾类别和处理时间数据库、餐厨垃圾类别输入模块、工作仓状态监测模块、垃圾处理计时模块、温度和湿度及PH值监测模块连接，用于传递数据，在工作仓温度和湿度及PH值均正常的情况下，用于根据垃圾类别信息和处理时间信息对照餐厨垃圾类别和处理时间数据库进行菌剂活性判断。
优选的，如图2所示，一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统还包括实施组件，实施组件包括工作仓101，搅拌轴102，扭矩传感器103，仓盖104和视频监控摄像头105。
工作仓101设有开口和出口。搅拌轴102旋转设置在工作仓101的内部，搅拌轴102上设有搅拌叶片。扭矩传感器103设置在搅拌轴102上，扭矩传感器103与工作仓101状态监测模块连接。仓盖104设置在工作仓101的开口处。视频监控摄像头105设置在仓盖104上，对工作仓1013内的垃圾处理进程实时监控并将监控信息传递到工作仓101状态监测模块。
工作时，搅拌轴102旋转，促使搅拌叶片刮起微生物及其载体和餐厨垃圾翻转，使微生物与餐厨垃圾充分接触，加速降解。同时，餐厨垃圾对搅拌叶片产生阻碍作用，增加搅拌轴102的扭矩，该扭矩通过扭矩传感器103测得。
在仓盖104上安装有视频监控摄像头105，对工作仓101内的垃圾处理进程实时监控，并通过计算机视频图像识别技术进行监测分析。一方面，加入餐厨垃圾后，工作仓101就会变得饱满，搅拌轴102的负载增加，但随着微生物的降解作用，工作仓101内的垃圾量逐渐变少，使搅拌轴102的负载变小并慢慢趋于稳定。另一方面，安装在仓盖104上的视频监控摄像头105，时刻记录餐厨垃圾的变化，并将监控信息传递到工作仓101状态监测模块，以此判断垃圾处理效果。
一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统方法，包括以下步骤：
A、建立餐厨垃圾类别和处理时间数据库，参考图3。
B、在餐厨垃圾类别输入模块输入当前所投垃圾类别。
C.将餐厨垃圾投入工作仓，工作仓状态监测模块开始计时，测量垃圾降解率，同时记录上次所投垃圾的降解率。
工作仓状态监测模块在加入处理垃圾的那一刻起开始记时，在菌剂降解的作用下，餐厨垃圾慢慢减少，待处理速度降至预定值时计时结束，以此计算垃圾处理时间；工作仓温度、湿度、酸碱度从加入垃圾那一刻起即实时监测，如有任一参数异常即刻报警，并记录状态异常时长。
D、重复上述步骤B和步骤C，记录重复次数n，直至第n次所投垃圾的降解率Sn达到预定值，计算菌剂活性，并对以后加入的垃圾重新记录，其中，第n次加入的餐厨垃圾所用时间为tn+1-tn，垃圾降解率为Sn+1，若无第n+1次投料或第n+1次投料时，前面的垃圾已经完全降解，则对应取Sn＝1，Sn+1＝0。
E、计算当量处理时间
Figure GDA0003608299730000041
(式中，1-Sk≥0，若1-Sk＜0，则1-Sk＝0)。
F、计算当量垃圾类别
Figure GDA0003608299730000042
(式中，若Sn≥95％，则Sn＝1)。
G、将当量处理时间和当量垃圾类别与餐厨垃圾类别和处理时间数据库做对比，判断菌剂活性及相关处理。
综合分析工作仓温度和湿度及PH值情况、餐厨垃圾类别、垃圾处理时间与垃圾类别和处理时间数据库对比情况。如果同一种类的餐厨垃圾所对应的处理时间等于或小于餐厨垃圾类别和处理时间数据库内的时间数据，则说明菌剂活性良好；如果处理时间大于数据库内的时间数据，则提示报警；如果处理时间大于数据库内的时间数据的1.5倍，则说明菌剂活性较差，声、光报警，提示应该及时更换或添加新菌剂。
示例：2019年8月16日7:49，投入生包菜、生茄子块共3kg，投入前工作仓为空，即S1＝1；7:54又投入馒头、米饭、鸡蛋壳、炒青椒共3.5kg，投入前上次的垃圾未分解，即S2＝0；10:49投入炒包菜、炖肥肉、馒头共3.3kg，投入前上次的垃圾已经分解完毕，即S3＝1，到13:30完全降解完毕(试验表明，若非超负荷运转，垃圾处理时间不受处理量的影响)。根据上述公式：第1次完全降解所需当量处理时间为：
t(1)＝[(1-S1)(t1-t0)+(1-S2)(t2-t1)+(1-S3)(t3-t2)]/[(1-S1)+(1-S2)]＝180min
其中，由于第3次投入垃圾时，第2次投入的垃圾已经完全降解，所以此处S3＝0，此后再投入的垃圾处理时间需要从此时开始重新计算。
第2次完全降解所需当量处理时间为：
t(2)＝[(1-S3)(t3-t2)+(1-S4)(t4-t3)]/[(1-S3)+(1-S4)]＝161min
其中，由于第3次投入垃圾时，第2次投入的垃圾已经完全降解，当量处理时间由此重新开始，所以此处S3＝1，且此后再无垃圾投入，所以S4＝0。由于所加垃圾类别均属于同一个类别，所以此处无需判断。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、建立餐厨垃圾类别和处理时间数据库；
B、在餐厨垃圾类别输入模块输入当前所投垃圾类别；
C.将餐厨垃圾投入工作仓，工作仓状态监测模块开始计时，测量垃圾降解率，同时记录上次所投垃圾的降解率；
D、重复上述步骤B和步骤C，记录重复次数n，直至第n次所投垃圾前，上次的降解率S n
达到预定值，计算菌剂活性，并对以后加入的垃圾重新记录，其中，第n次加入的餐厨垃圾所用时间为t n+1 -t n ，垃圾降解率为S n+1 ，若无第n+1次投料且第n次投料时，前面的垃圾已经完全降解，则对应取S n ＝1，S n+1 ＝0；
E、计算当量处理时间，
Figure 263575DEST_PATH_IMAGE001
式中，1-S k ≥0，若1-S k ＜0，则1-S k ＝0；
F、计算当量垃圾类别
Figure 258467DEST_PATH_IMAGE002
式中，若S n ≥95％，则S n＝1；
G、将当量处理时间和当量垃圾类别与所述餐厨垃圾类别和处理时间数据库做对比，判断菌剂活性及相关处理。
2.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾处理的菌剂活性智能判断系统的操作方法，其特征在于，所述步骤G，如果同一种类的餐厨垃圾所对应的处理时间等于或小于餐厨垃圾类别和处理时间数据库内的时间数据，则说明菌剂活性良好；如果处理时间大于数据库内的时间数据，则提示报警；如果处理时间大于数据库内的时间数据的1.5倍，则说明菌剂活性较差，声、光报警，提示应该及时更换或添加新菌剂。
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