CN113805627A - 纳米膜好氧堆肥物联网控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米膜好氧堆肥物联网控制方法及装置，所述方法包括：预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际好氧堆肥中的氧气含量检测，获取氧气含量值；进行好氧堆肥的堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。

Description

纳米膜好氧堆肥物联网控制方法及装置

技术领域

本发明涉及有机废弃物堆肥过程控制技术领域，尤其是涉及一种纳米膜好氧堆肥物联网控制方法及装置。

背景技术

随着我国养殖业的发展，畜禽粪污危害环境问题引起国家的高度重视。2016年，畜禽粪污无害化处理和资源化利用上升为国家战略，这方面的研发活动风生水起，处理技术推陈出新，科研成果不断涌现，纳米膜覆盖高温好氧发酵堆肥技术即是其中的佼佼者。采用这一技术处理畜禽粪污，具有投资少、见效快，操作简便、处理成本低、腐熟效果好的特点，广大养殖户称之为“用得起、接地气”的好技术。为满足上述效果，需要配置与之相适应的控制方法和系统。

在纳米膜好氧发酵过程中，氧气含量的多少决定了堆体中微生物的活性，直接影响堆肥速率和堆肥质量，而温度的高低会影响菌剂氧化分解过程，因此氧气含量与温度是影响堆肥进程的两个关键参数。现有适于堆肥过程氧气含量检测的传感器种类较少，可靠性普遍偏低，并且氧气含量传感器硬件成本较高，不利于好氧堆肥控制系统的产业化发展。为了提高堆肥温度检测的精度，虽然出现多层多点检测方式的应用，但并未对多点温度检测数据进行有效融合，检测精度没有实质上的提高。在已有的好氧堆肥控制装置或系统中，氧气含量与堆肥温度控制大多采用逻辑控制或常规PID控制，涉及到的控制参数需要人工手动进行整定，并且现场运行数据多数采用触摸屏就地进行显示和记录，不具备远程查看与监控功能。

综上，提高氧气含量与堆肥温度的检测精度和可靠性，改进氧气含量与堆肥温度的控制方法，借助网络手段增加远程监控功能，从而进一步促进好氧堆肥控制技术发展，更好实现有机废弃物无害化处理及资源化利用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米膜好氧堆肥物联网控制方法及装置，旨在解决现有技术中的上述问题。

本发明提供一种纳米膜好氧堆肥物联网控制方法，包括：

预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际好氧堆肥中的氧气含量检测，获取氧气含量值；

进行好氧堆肥的堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；

以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。

本发明提供一种纳米膜好氧堆肥物联网控制装置，包括：

氧气含量值检测模块，用于预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际应用中的氧气含量检测，获取氧气含量值；

堆肥温度数值检测模块，用于在堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；

控制监控模块，用于以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。

采用本发明实施例，在保证控制精度和质量的前提下，通过检测膜内气压间接得到氧气含量，即利用压力传感器替代氧气含量传感器，从而降低控制系统成本并提高系统可靠性。运用信息融合算法对多层温度检测数据进行融合，有效提高堆肥温度检测精度。并实现控制参数的在线自动整定，不需要人工手动设置。借助4G移动网络和云平台构建物联网模式的好氧堆肥控制系统，实现堆肥发酵过程的远程数据存储与状态监控。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制方法的流程图；

图2是本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制方法的系统结构示意图；

图3是本发明实施例的氧气含量控制原理示意图；

图4是本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种纳米膜好氧堆肥物联网控制方法，图1是本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制方法的流程图，图2是本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制方法的系统结构示意图，如图1、2所示，根据本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制方法具体包括：

步骤101，预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际好氧堆肥中的氧气含量检测，获取氧气含量值；

在步骤101中，预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型具体包括：预先通过大量现场测试得到氧气含量和膜内气压的实际数据，采用递推最小二乘方法辨识出氧气含量与膜内气压之间的分段函数关系模型。

在步骤101中，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际应用中的氧气含量检测，获取氧气含量值具体包括：利用膜内压力传感器检测膜内气压值，依据氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型计算得到氧气含量值。

步骤102，进行好氧堆肥的堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；步骤102具体包括：采用多点堆肥温度传感器检测堆体上中下3层温度值，并通过信息融合算法计算出堆肥温度值。

步骤103，以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。步骤103具体包括：

PLC通过Modbus RTU通信协议RS485总线接收膜内气压传感器和堆肥温度传感器的所述氧气含量值和所述堆肥温度数值，并将控制信号发送至变频器；

通过变频器调节风机转速，间接改变送入堆肥膜内的空气量，进行氧气含量控制：根据堆肥发酵过程机理，将氧气含量控制分为4个阶段，对各阶段的时长进行设定；在每个阶段内采用间歇循环启停的控制策略，对风机的启停时间进行修改；当风机处于运行状态时，运用PID控制算法计算出送给变频器的命令信号，并基于粒子群优化学习的BP神经网络在线自动整定PID控制参数，改变风机送入膜内的空气量，调节膜内气压即氧气含量达到目标值；

在风机运行过程中，通过自动改变电加热器的运行状态，使堆肥温度保持在规定的范围内；

通过PLC借助4G移动网络与云平台建立物联网，在云平台上进行堆肥发酵过程的远程数据存储，同时借助云平台，通过智能手机对现场设备进行远程状态监控。

在本发明实施例中，还可以通过卫星导航技术获取现场控制柜的位置信息并发送至云平台。

本发明实施例所述纳米膜好氧堆肥物联网控制方法，利用压力传感器替代氧气含量传感器，大幅度降低控制系统成本并提高系统可靠性；运用信息融合算法对堆肥3层温度检测数据进行融合，有效提高堆肥温度检测精度；采用智能PID算法控制氧气含量，实现控制参数的在线自动整定，并提高控制的有效性；借助4G移动网络、云平台和手机APP，实现堆肥发酵过程的远程数据存储与状态监控，使得系统操作更加便捷。

以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。

本发明实施例所述纳米膜好氧堆肥物联网控制方法，预先通过现场实际测试数据，有效辨识出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，将实际应用中的氧气含量检测转换为膜内气压检测；在堆体上中下3层温度检测的基础上，运用信息融合算法对3层温度检测数据进行融合，获得更高精度的堆肥温度数值；以PLC作为控制器，借助4G移动网络和云平台构建物联网模式的好氧堆肥控制系统，设计“氧气含量控制为主，堆肥温度控制为辅”的控制方案，运用智能PID控制算法，实现堆肥发酵过程的现场实时控制与远程状态监控。具体包括如下内容：

(1)前期通过大量现场测试得到氧气含量和膜内气压实际数据，采用递推最小二乘方法辨识出氧气含量与膜内气压之间的分段函数关系模型；

(2)利用压力传感器检测膜内气压值，然后依据氧气含量与膜内气压之间的函数关系计算得到氧气含量；

(3)采用多点温度传感器检测堆体上中下3层温度值，再通过信息融合算法计算出更加准确的堆肥温度值；

(4)如图2所示，通过变频器调节风机转速，间接改变送入堆肥膜内的空气量，进而实现氧气含量控制。由于氧气含量与膜内气压之间存在确定的函数关系，因此可将氧气含量控制转换为膜内气压控制。根据堆肥发酵过程机理，将氧气含量控制分为4个阶段，各阶段的时长可以设定；在每个阶段内采用间歇循环启停的控制策略，风机的启停时间可以修改；当风机处于运行状态时，运用PID控制算法计算出送给变频器的命令信号，并基于粒子群优化学习的BP神经网络在线自动整定PID控制参数，从而改变风机送入膜内的空气量，调节膜内气压(也即氧气含量)达到目标值；

(5)在风机运行过程中，通过自动改变电加热器的运行状态，使堆肥温度保持在规定的范围内；

(6)引入卫星导航技术，可以实时获取现场控制柜的位置信息；

(7)PLC通过Modbus RTU通信协议RS485总线接收膜内气压传感器和堆肥温度传感器的检测信号，以及将控制信号发送至变频器；

(8)PLC借助4G移动网络与云平台建立通信，在云平台上实现堆肥发酵过程的远程数据存储，同时可以通过智能手机对现场设备进行远程状态监控。

本发明实施例针对纳米膜覆盖好氧堆肥系统控制问题开展研究。依据现场实际测试数据，辨识出氧气含量与膜内气压之间的有效函数关系。在保证控制精度和质量的前提下，通过检测膜内气压间接得到氧气含量，即利用压力传感器替代氧气含量传感器，从而降低控制系统成本并提高系统可靠性。在采用多层温度检测方式的基础上，运用信息融合算法对多层温度检测数据进行融合，有效提高堆肥温度检测精度。氧气含量控制采用智能PID算法，并实现控制参数的在线自动整定，不需要人工手动设置。借助4G移动网络和云平台构建物联网模式的好氧堆肥控制系统，实现堆肥发酵过程的远程数据存储与状态监控。

装置实施例

根据本发明实施例，提供了一种纳米膜好氧堆肥物联网控制装置，图4是本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制装置的示意图，如图4所示，根据本发明实施例的纳米膜好氧堆肥物联网控制装置具体包括：

氧气含量值检测模块40，用于预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际应用中的氧气含量检测，获取氧气含量值；所述氧气含量值检测模块40具体用于：

预先通过大量现场测试得到氧气含量和膜内气压的实际数据，采用递推最小二乘方法辨识出氧气含量与膜内气压之间的分段函数关系模型；

利用膜内压力传感器检测膜内气压值，依据氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型计算得到氧气含量值。

堆肥温度数值检测模块42，用于在堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；所述堆肥温度数值检测模块42具体用于：

采用多点堆肥温度传感器检测堆体上中下3层温度值，并通过信息融合算法计算出堆肥温度值；

控制监控模块44，用于以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。所述控制监控模块44具体用于：

采用PLC通过Modbus RTU通信协议RS485总线接收膜内气压传感器和堆肥温度传感器的所述氧气含量值和所述堆肥温度数值，并将控制信号发送至变频器；

通过变频器调节风机转速，间接改变送入堆肥膜内的空气量，进行氧气含量控制：根据堆肥发酵过程机理，将氧气含量控制分为4个阶段，对各阶段的时长进行设定；在每个阶段内采用间歇循环启停的控制策略，对风机的启停时间进行修改；当风机处于运行状态时，运用PID控制算法计算出送给变频器的命令信号，并基于粒子群优化学习的BP神经网络在线自动整定PID控制参数，改变风机送入膜内的空气量，调节膜内气压即氧气含量达到目标值；

在风机运行过程中，通过自动改变电加热器的运行状态，使堆肥温度保持在规定的范围内；

通过PLC借助4G移动网络与云平台建立物联网，在云平台上进行堆肥发酵过程的远程数据存储，同时借助云平台，通过智能手机对现场设备进行远程状态监控。

在本发明实施例中，上述装置还可以进一步包括：

定位模块，用于通过卫星导航技术获取现场控制柜的位置信息并发送至云平台。

本发明实施例是与上述方法实施例对应的装置实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

在20世纪30年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书的一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米膜好氧堆肥物联网控制方法，其特征在于，包括：

预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际好氧堆肥中的氧气含量检测，获取氧气含量值；

进行好氧堆肥的堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；

以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型具体包括：

预先通过大量现场测试得到氧气含量和膜内气压的实际数据，采用递推最小二乘方法辨识出氧气含量与膜内气压之间的分段函数关系模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际应用中的氧气含量检测，获取氧气含量值具体包括：

利用膜内压力传感器检测膜内气压值，依据氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型计算得到氧气含量值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值具体包括：

采用多点堆肥温度传感器检测堆体上中下3层温度值，并通过信息融合算法计算出堆肥温度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控具体包括：

PLC通过Modbus RTU通信协议RS485总线接收膜内气压传感器和堆肥温度传感器的所述氧气含量值和所述堆肥温度数值，并将控制信号发送至变频器；

通过变频器调节风机转速，间接改变送入堆肥膜内的空气量，进行氧气含量控制：根据堆肥发酵过程机理，将氧气含量控制分为4个阶段，对各阶段的时长进行设定；在每个阶段内采用间歇循环启停的控制策略，对风机的启停时间进行修改；当风机处于运行状态时，运用PID控制算法计算出送给变频器的命令信号，并基于粒子群优化学习的BP神经网络在线自动整定PID控制参数，改变风机送入膜内的空气量，调节膜内气压即氧气含量达到目标值；

在风机运行过程中，通过自动改变电加热器的运行状态，使堆肥温度保持在规定的范围内；

通过PLC借助4G移动网络与云平台建立物联网，在云平台上进行堆肥发酵过程的远程数据存储，同时借助云平台，通过智能手机对现场设备进行远程状态监控。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

通过卫星导航技术获取现场控制柜的位置信息并发送至云平台。

7.一种纳米膜好氧堆肥物联网控制装置，其特征在于，包括：

氧气含量值检测模块，用于预先通过现场实际测试数据，确定出氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型，基于所述函数关系模型，通过膜内气压检测进行实际应用中的氧气含量检测，获取氧气含量值；

堆肥温度数值检测模块，用于在堆体上中下3层进行温度检测，对3层温度检测数据进行融合，获得堆肥温度数值；

控制监控模块，用于以PLC作为控制器，并运用智能PID控制算法，基于所述堆肥温度数值和所述氧气含量值，借助4G移动网络和云平台构建的物联网进行堆肥发酵过程的现场实时氧气含量和堆肥温度的控制与远程状态监控。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述氧气含量值检测模块具体用于：

预先通过大量现场测试得到氧气含量和膜内气压的实际数据，采用递推最小二乘方法辨识出氧气含量与膜内气压之间的分段函数关系模型；

利用膜内压力传感器检测膜内气压值，依据氧气含量与膜内气压之间的函数关系模型计算得到氧气含量值。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述堆肥温度数值检测模块具体用于：

采用多点堆肥温度传感器检测堆体上中下3层温度值，并通过信息融合算法计算出堆肥温度值；

所述控制监控模块具体用于：

采用PLC通过Modbus RTU通信协议RS485总线接收膜内气压传感器和堆肥温度传感器的所述氧气含量值和所述堆肥温度数值，并将控制信号发送至变频器；

通过变频器调节风机转速，间接改变送入堆肥膜内的空气量，进行氧气含量控制：根据堆肥发酵过程机理，将氧气含量控制分为4个阶段，对各阶段的时长进行设定；在每个阶段内采用间歇循环启停的控制策略，对风机的启停时间进行修改；当风机处于运行状态时，运用PID控制算法计算出送给变频器的命令信号，并基于粒子群优化学习的BP神经网络在线自动整定PID控制参数，改变风机送入膜内的空气量，调节膜内气压即氧气含量达到目标值；

在风机运行过程中，通过自动改变电加热器的运行状态，使堆肥温度保持在规定的范围内；

通过PLC借助4G移动网络与云平台建立物联网，在云平台上进行堆肥发酵过程的远程数据存储，同时借助云平台，通过智能手机对现场设备进行远程状态监控。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

定位模块，用于通过卫星导航技术获取现场控制柜的位置信息并发送至云平台。

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