CN112462725B - 一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统及其方法 - Google Patents

一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统及其方法，包括主现场监控终端、辅助现场监控终端、物联网控制器、物联网通讯网关及基于云计算的远程控制服务平台，一个物联网控制器、一个主现场监控终端和一个辅助现场监控终端通过物联网与物联网通讯网关连接并构成一个控制工作组，且各控制工作组的物联网通讯网关通过物联网与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接。其控制方法包括系统组网及操控运行等两个步骤。本发明一方面使用灵活方便，通用性好，可有效的提高土壤除臭设备远程控制作业的工作效率和精度；另一方面本发明在运行中数据处理能力强，极大的提高了土壤净化处理的自动化、智能化程度。

Description

一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种土壤净化控制系统，特别是一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统及其方法。
背景技术
目前在土壤除臭净化作业中，往往需要单个或多个专用的净化设备在较大范围内进行净化作业，虽然可以一定程度满足使用的需要，但在实际使用中，当前所采用的控制系统均为传统的基于可编程控制器等设备为基础的电路系统，从而一方面导致当前的土壤除臭净化设备间往往均独立运行，且需要操控人员进行现场操控，从而导致操控难度大、净化作业劳动强度大且各净化设备控制精度及土壤净化效率低下，难以有效满足实际使用的需要；另一方面也造成了当前的多个土壤净化设备在同步运行时，无法实现多机协同运行，从而导致土壤净化作业的效率、自动化程度均较差，难以满足大范围内多机分散同步作业的需要。从而导致当前的土壤除臭净化设备在实际使用及工作中存在极大的弊端，难以有效满足实际工作作业的需要。
因此，针对这一现状，迫切需要开发一种土壤净化设备控制系统，以满足实际工作的需要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统及其方法，以达实际使用工作中使用的目的。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统，包括主现场监控终端、辅助现场监控终端、物联网控制器、物联网通讯网关及基于云计算的远程控制服务平台，主现场监控终端、辅助现场监控终端均若干，且一个物联网控制器、一个主现场监控终端和一个辅助现场监控终端通过物联网与物联网通讯网关连接并构成一个控制工作组，控制工作组若干，各控制工作组间相互并联，且各控制工作组的物联网通讯网关通过物联网与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接，控制工作组中，每个控制工作组均与一个土壤除臭设备连接，其中主现场监控终端与土壤除臭设备物料输出端连通，辅助现场监控终端与土壤除臭设备物料输入端连通，物联网控制器与土壤除臭设备的控制电路电气连接，同时另与主现场监控终端、辅助现场监控终端电气连接。
进一步的，所述的主现场监控终端、辅助现场监控终端包括机架、负压风机、承载腔、空气质量传感器、温湿度传感器、pH传感器、辐照加热机构、控制阀、托盘、转台机构及驱动电路，其中机架为轴向截面呈矩形的框架结构，与土壤除臭设备侧表面连接，且机架轴线与土壤除臭设备上端面呈30°—90°夹角，所述承载腔嵌于机架内，与机架同轴分布并为闭合腔体结构，所述承载腔上端面设加料口，下端面设排料口，所述加料口和排料口处均设控制阀，并均通过导流管与土壤除臭设备连通，且导流管与加料口和排料口间通过负压风机连通，所述托盘嵌于承载腔内，并通过转台机构与承载腔侧壁内表面铰接，且托盘上端面与承载腔轴线呈0°—90°夹角，所述托盘环绕铰接轴进行0°—360°范围旋转，且当托盘与承载腔轴线垂直分布时，托盘与承载腔同轴分布，所述空气质量传感器、温湿度传感器、pH传感器、辐照加热机构均与承载腔侧壁连接，并位于托盘上方至少10毫米位置，其中所述辐照加热机构至少两个，环绕承载腔轴线均布，且所述辐照加热机构轴线与承载腔轴线相交，交点位于托盘上方至少5毫米，所述负压风机、驱动电路均与机架连接，且驱动电路分别与负压风机、空气质量传感器、温湿度传感器、pH传感器、辐照加热机构、控制阀、转台机构及物联网控制器电气连接。
进一步的，所述的驱动电路包括基于FPGA芯片为基础的电路系统、数据通讯总线、MOS驱动电路、I/O通讯电路、晶振时钟电路、稳压电路、串口通讯电路及接线端子，其中所述基于FPGA芯片为基础的电路系统与数据通讯总线和稳压电路电气连接，所述数据通讯总线另与MOS驱动电路、I/O通讯电路、晶振时钟电路、稳压电路、串口通讯电路电气连接，所述MOS驱动电路另分别与I/O通讯电路和稳压电路电气连接，所述稳压电路、I/O通讯电路、串口通讯电路与各接线端子电气连接。
进一步的，所述的托盘为横断面呈“凵”字形槽状结构，其下端面设倾角传感器，所述转台机构为步进电机驱动的二维转台，其轴线与承载腔轴线垂直并相交，所述转台机构上另设一个编码器，所述倾角传感器和编码器均与驱动电路电气连接。
进一步的，所述的基于云计算的远程控制服务平台包括基于云计算的数据服务器、操控台及操控终端，其中所述操控台及操控终端均至少一个，并通过通讯网络分别与基于云计算的数据服务器连接，所述操控台及操控终端间通过通讯网络相互连接。
进一步的，所述的操控台为基于工业计算机为基础的电路系统，所述操控终端为工业计算机、PC计算机及移动通讯终端中的任意一种或几种共用。
进一步的，所述的基于云计算内设包括基于BP神经网络系统及CNN卷积神经网络中任意一种或两种共用为基础的数据处理系统。
一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统的控制方法，包括如下步骤；
S1，系统组网，首先对构成本发明的主现场监控终端、辅助现场监控终端、物联网控制器进行装配，然后将装配后的主现场监控终端、辅助现场监控终端通过与各土壤除臭设备连接，并将各主现场监控终端、辅助现场监控终端、物联网控制器通过物联网通讯网关与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接，并由基于云计算的远程控制服务平台为各主现场监控终端、辅助现场监控终端、物联网控制器及相应的土壤除臭设备分配通讯地址和通讯协议，即可完成系统组网；
S2，操控运行，完成S1步骤后，首先由基于云计算的远程控制服务平台向物联网控制器发送控制信号，由控制器驱动土壤除臭设备运行，并对土壤除臭设备运行状态进行监控，满足土壤除臭设备顺利运行作业的需要；然后驱动主现场监控终端、辅助现场监控终端定期运行，由主现场监控终端、辅助现场监控终端对输送至土壤除臭设备的原始土壤及从土壤除臭设备输出的净化后土壤进行检测，并将检测结果发送至基于云计算的远程控制服务平台，由基于云计算的远程控制服务平台对输入和输出土壤品质进行比对运算，然后根据比对运算后的结果驱动物联网控制器运行，由物联网控制器对土壤除臭设备运行状态进行同步调整，即可完成操控作业的需要。
本发明一方面系统构成结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效的提高土壤除臭设备远程控制作业的工作效率和精度，从而极大的提高土壤净化治理作业的工作效率和质量；另一方面本发明在运行中数据处理能力强，运行自动化程度高，同时另具有良好的系统拓展及调整能力，从而极大的提高了土壤净化处理的自动化、智能化程度，并可达到降低土壤净化作业成本的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。
图1为本发明系统结构示意图；
图2为承载腔剖视局部结构示意图；
图3为驱动电路电气原理结构意图；
图4为基于云计算的远程控制服务平台系统构成结构示意图；
图5为本发明方法流程图。
图中各标号：主现场监控终端1、辅助现场监控终端2、物联网控制器3、土壤除臭设备6、机架101、负压风机102、承载腔103、空气质量传感器104、温湿度传感器105、pH传感器106、辐照加热机构107、控制阀108、托盘109、转台机构110、驱动电路111、加料口112、排料口113、导流管114、倾角传感器115、编码器116、基于云计算的数据服务器51、操控台52、操控终端53 。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-4所示，一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统，包括主现场监控终端1、辅助现场监控终端2、物联网控制器3、物联网通讯网关及基于云计算的远程控制服务平台，主现场监控终端1、辅助现场监控终端2均若干，且一个物联网控制器3、一个主现场监控终端1和一个辅助现场监控终端2通过物联网与物联网通讯网关连接并构成一个控制工作组，控制工作组若干，各控制工作组间相互并联，且各控制工作组的物联网通讯网关通过物联网与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接，控制工作组中，每个控制工作组均与一个土壤除臭设备6连接，其中主现场监控终端1与土壤除臭设备6物料输出端连通，辅助现场监控终端2与土壤除臭设备6物料输入端连通，物联网控制器3与土壤除臭设备6的控制电路电气连接，同时另与主现场监控终端1、辅助现场监控终端2电气连接。
重点说明的，所述的主现场监控终端1、辅助现场监控终端2包括机架101、负压风机102、承载腔103、空气质量传感器104、温湿度传感器105、pH传感器106、辐照加热机构107、控制阀108、托盘109、转台机构110及驱动电路111，其中机架101为轴向截面呈矩形的框架结构，与土壤除臭设备6侧表面连接，且机架101轴线与土壤除臭设备6上端面呈30°—90°夹角，所述承载腔103嵌于机架101内，与机架101同轴分布并为闭合腔体结构，所述承载腔103上端面设加料口112，下端面设排料口113，所述加料口112和排料口113处均设控制阀108，并均通过导流管114与土壤除臭设备6连通，且导流管114与加料口112和排料口113间通过负压风机102连通，所述托盘109嵌于承载腔103内，并通过转台机构110与承载腔103侧壁内表面铰接，且托盘109上端面与承载腔103轴线呈0°—90°夹角，所述托盘109环绕铰接轴进行0°—360°范围旋转，且当托盘109与承载腔103轴线垂直分布时，托盘109与承载腔103同轴分布，所述空气质量传感器104、温湿度传感器105、pH传感器106、辐照加热机构107均与承载腔103侧壁内表面连接，并位于托盘109上方至少10毫米位置，其中所述辐照加热机构107至少两个，环绕承载腔103轴线均布，且所述辐照加热机构107轴线与承载腔103轴线相交，交点位于托盘109上方至少5毫米，所述负压风机102、驱动电路111均与机架101连接，且驱动电路111分别与负压风机102、空气质量传感器104、温湿度传感器105、pH传感器106、辐照加热机构107、控制阀108、转台机构110及物联网控制器3电气连接。
其中，所述的驱动电路111包括基于FPGA芯片为基础的电路系统、数据通讯总线、MOS驱动电路、I/O通讯电路、晶振时钟电路、稳压电路、串口通讯电路及接线端子，其中所述基于FPGA芯片为基础的电路系统与数据通讯总线和稳压电路电气连接，所述数据通讯总线另与MOS驱动电路、I/O通讯电路、晶振时钟电路、稳压电路、串口通讯电路电气连接，所述MOS驱动电路另分别与I/O通讯电路和稳压电路电气连接，所述稳压电路、I/O通讯电路、串口通讯电路与各接线端子电气连接。
同时，所述的托盘109为横断面呈“凵”字形槽状结构，其下端面设倾角传感器115，所述转台机构110为步进电机驱动的二维转台，其轴线与承载腔103轴线垂直并相交，所述转台机构110上另设一个编码器116，所述倾角传感器115和编码器116均与驱动电路111电气连接。
本实施例中，所述的基于云计算的远程控制服务平台包括基于云计算的数据服务器51、操控台52及操控终端53，其中所述操控台52及操控终端53均至少一个，并通过通讯网络分别与基于云计算的数据服务器51连接，所述操控台52及操控终端53间通过通讯网络相互连接。
进一步优化的，所述的操控台52为基于工业计算机为基础的电路系统，所述操控终端53为工业计算机、PC计算机及移动通讯终端中的任意一种或几种共用。
本实施例中，所述的基于云计算的远程控制服务平台内设包括基于BP神经网络系统及CNN卷积神经网络中任意一种或两种共用为基础的数据处理系统。
如图5所示，一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统的控制方法，包括如下步骤；
S1，系统组网，首先对构成本发明的主现场监控终端1、辅助现场监控终端2、物联网控制器3进行装配，然后将装配后的主现场监控终端1、辅助现场监控终端2通过与各土壤除臭设备6连接，并将各主现场监控终端1、辅助现场监控终端2、物联网控制器3通过物联网通讯网关与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接，并由基于云计算的远程控制服务平台为各主现场监控终端1、辅助现场监控终端2、物联网控制器3及相应的土壤除臭设备6分配通讯地址和通讯协议，即可完成系统组网；
S2，操控运行，完成S1步骤后，首先由基于云计算的远程控制服务平台向物联网控制器3发送控制信号，由控制器驱动土壤除臭设备6运行，并对土壤除臭设备6运行状态进行监控，满足土壤除臭设备6顺利运行作业的需要；然后驱动主现场监控终端1、辅助现场监控终端2定期运行，由主现场监控终端1、辅助现场监控终端2对输送至土壤除臭设备6的原始土壤及从土壤除臭设备6输出的净化后土壤进行检测，并将检测结果发送至基于云计算的远程控制服务平台，由基于云计算的远程控制服务平台对输入和输出土壤品质进行比对运算，然后根据比对运算后的结果驱动物联网控制器3运行，由物联网控制器3对土壤除臭设备6运行状态进行同步调整，即可完成操控作业的需要。
本发明一方面系统构成结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效的提高土壤除臭设备远程控制作业的工作效率和精度，从而极大的提高土壤净化治理作业的工作效率和质量；另一方面本发明在运行中数据处理能力强，运行自动化程度高，同时另具有良好的系统拓展及调整能力，从而极大的提高了土壤净化处理的自动化、智能化程度，并可达到降低土壤净化作业成本的目的。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统，其特征在于：包括主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）、物联网控制器（3）、物联网通讯网关及基于云计算的远程控制服务平台，所述主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）均若干，且一个物联网控制器（3）、一个主现场监控终端（1）和一个辅助现场监控终端（2）通过物联网与物联网通讯网关连接并构成一个控制工作组，所述控制工作组若干，各控制工作组间相互并联，且各控制工作组的物联网通讯网关通过物联网与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接，所述的控制工作组中，每个控制工作组均与一个土壤除臭设备（6）连接，其中主现场监控终端（1）与土壤除臭设备（6）物料输出端连通，辅助现场监控终端（2）与土壤除臭设备（6）物料输入端连通，所述物联网控制器（3）与土壤除臭设备（6）的控制电路电气连接，同时另与主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）电气连接；所述的主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）包括机架（101）、负压风机（102）、承载腔（103）、空气质量传感器（104）、温湿度传感器（105）、pH传感器（106）、辐照加热机构（107）、控制阀（108）、托盘（109）、转台机构（110）及驱动电路（111），其中机架（101）为轴向截面呈矩形的框架结构，与土壤除臭设备（6）侧表面连接，且机架（101）轴线与土壤除臭设备（6）上端面呈30°—90°夹角，所述承载腔（103）嵌于机架（101）内，与机架（101）同轴分布并为闭合腔体结构，所述承载腔（103）上端面设加料口（112），下端面设排料口（113），所述加料口（112）和排料口（113）处均设控制阀（108），并均通过导流管（114）与土壤除臭设备（6）连通，且导流管（114）与加料口（112）和排料口（113）间通过负压风机（102）连通，所述托盘（109）嵌于承载腔（103）内，并通过转台机构（110）与承载腔（103）侧壁内表面铰接，且托盘（109）上端面与承载腔（103）轴线呈0°—90°夹角，所述托盘（109）环绕铰接轴进行0°—360°范围旋转，且当托盘（109）与承载腔（103）轴线垂直分布时，托盘（109）与承载腔（103）同轴分布，所述空气质量传感器（104）、温湿度传感器（105）、pH传感器（106）、辐照加热机构（107）均与承载腔（103）侧壁连接，并位于托盘（109）上方至少10毫米位置，其中所述辐照加热机构（107）至少两个，环绕承载腔（103）轴线均布，且所述辐照加热机构（107）轴线与承载腔（103）轴线相交，交点位于托盘（109）上方至少5毫米，所述负压风机（102）、驱动电路（111）均与机架（101）连接，且驱动电路（111）分别与负压风机（102）、空气质量传感器（104）、温湿度传感器（105）、pH传感器（106）、辐照加热机构（107）、控制阀（108）、转台机构（110）及物联网控制器（3）电气连接，所述的驱动电路（111）包括基于FPGA芯片为基础的电路系统、数据通讯总线、MOS驱动电路、I/O通讯电路、晶振时钟电路、稳压电路、串口通讯电路及接线端子，其中所述基于FPGA芯片为基础的电路系统与数据通讯总线和稳压电路电气连接，所述数据通讯总线另与MOS驱动电路、I/O通讯电路、晶振时钟电路、稳压电路、串口通讯电路电气连接，所述MOS驱动电路另分别与I/O通讯电路和稳压电路电气连接，所述稳压电路、I/O通讯电路、串口通讯电路与各接线端子电气连接，所述的托盘（109）为横断面呈“凵”字形槽状结构，其下端面设倾角传感器（115），所述转台机构（110）为步进电机驱动的二维转台，其轴线与承载腔（103）轴线垂直并相交，所述转台机构（110）上另设一个编码器（116），所述倾角传感器（115）和编码器（116）均与驱动电路（111）电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统，其特征在于：所述的基于云计算的远程控制服务平台包括基于云计算的数据服务器（51）、操控台（52）及操控终端（53），其中所述操控台（52）及操控终端（53）均至少一个，并通过通讯网络分别与基于云计算的数据服务器（51）连接，所述操控台（52）及操控终端（53）间通过通讯网络相互连接。
3.根据权利要求2所述的一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统，其特征在于：所述的操控台（52）为基于工业计算机为基础的电路系统，所述操控终端（53）为工业计算机、PC计算机及移动通讯终端中的任意一种或几种共用。
4.根据权利要求1所述的一种土壤除臭设备信息化物联网控制系统，其特征在于：所述的基于云计算的远程控制服务平台内设包括基于BP神经网络系统及CNN卷积神经网络中任意一种或两种共用为基础的数据处理系统。
5.根据权利要求1所述的土壤除臭设备信息化物联网控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤；
S1，系统组网，首先对主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）、物联网控制器（3）进行装配，然后将装配后的主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）通过与各土壤除臭设备（6）连接，并将各主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）、物联网控制器（3）通过物联网通讯网关与基于云计算的远程控制服务平台建立数据连接，并由基于云计算的远程控制服务平台为各主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）、物联网控制器（3）及相应的土壤除臭设备6分配通讯地址和通讯协议，即可完成系统组网；
S2，操控运行，完成S1步骤后，首先由基于云计算的远程控制服务平台向物联网控制器（3）发送控制信号，由控制器驱动土壤除臭设备（6）运行，并对土壤除臭设备（6）运行状态进行监控，满足土壤除臭设备（6）顺利运行作业的需要；然后驱动所述主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）定期运行，由所述主现场监控终端（1）、辅助现场监控终端（2）对输送至土壤除臭设备（6）的原始土壤及从土壤除臭设备（6）输出的净化后土壤进行检测，并将检测结果发送至基于云计算的远程控制服务平台，由基于云计算的远程控制服务平台对输入和输出土壤品质进行比对运算，然后根据比对运算后的结果驱动物联网控制器（3）运行，由所述物联网控制器（3）对土壤除臭设备（6）运行状态进行同步调整，即可完成操控作业的需要。
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