CN117075467B - 适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动控制系统技术领域，具体的公开了一种适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，包括：控制装置；以及设置在控制装置内部的自适应控制系统；所述自适应控制系统内设置有配置模块以及组合模块，本申请提供了一种根据反应量和反应时间的不同能够自动的将反应系统的运行模式进行切换的控制系统，即根据反应量和反应时间的增加可以从串联模式自动调节到任意一种模式的并联模式，并进行不同并联模式之间的切换，以及根据反应量和反应时间的逐步降低可以从任意一种模式的并联模式切换到串联模式，达到自适应的目的。

Description

适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统
技术领域
本发明涉及一种自动控制系统技术领域，特别涉及一种适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统。
背景技术
蓝藻属于微藻的一种，是一种富含脂类、蛋白质以及可溶性糖类的生物质。虽然蓝藻的蛋白质和脂肪含量很高，但是却不能被绝大多数生物所食用，并且，与其他的藻类相比，蓝藻不会被其他藻类抑制繁殖，经常会在合适的环境中处于无限制的繁殖状态。在我国云南的滇池、江苏的太湖和安徽的巢湖等地方，每年盛夏初秋的时候，都会出现大面积的蓝藻暴发。以巢湖为例，高风险区域(Ⅴ级)的蓝藻水华堆积占滨岸带总面积的百分之十二点一；中风险区域(Ⅲ与Ⅳ级)面积大，分别占滨岸带总面积的百分之四十二点四和百分之二十五点六，存在蓝藻水华堆积风险。此外，蓝藻还会产生藻毒素，通过口、皮肤或饮用水等途径进入人体，激活人体的癌基因，诱发肝癌，对人体造成危害。蓝藻给人们生活带来负面影响的同时，造成了生态环境的严重破坏。通常蓝藻爆发之后，可以采用降低水中pH值抑制蓝藻的生长速度，还可以选用药物进行局部、分批杀藻。不过这种方式也有着一定隐患，比如碱性过高的塘口pH值不能一次性降低的过多，不然会引起河蟹的不适应；也不能大量使用药物剂型，由于将蓝藻杀死后就会分解并生成毒性化合物，所以在使用杀藻药的二小时内需要使用一次水体抗毒剂，以用来分解藻蓝素的生物毒性。这些方法在处理蓝藻的时候会对环境造成二次污染，并且效率不高。所以，必须寻求一种高效环保的蓝藻处理方法。
蓝藻中富含蛋白质、脂类、多糖等。如果将蓝藻转化为生物燃料，则可以将除油脂之外的蛋白质和多糖组分加以利用，将其转化为高热值的生物油。生物油可再生、绿色环保，发展其高效制备技术具有重要意义。水热液化是一项先进技术，具有无需对原料进行干燥、转化率高等诸多优点。马其然等人通过对水热液化制备生物油方法的深入研究，得出提高反应温度和反应时间可促进油的生成。目前，由于蓝藻处理量太大，导致现有水热液化处理工艺设备复杂、造价高昂、可移动性差。除此之外，蓝藻水华暴发一般集中在6~9月，一年中其他时间均处于未运行状态，设备利用率很低、可适用性差。另外，环境的改善会导致蓝藻处理量锐减，会造成现有设备的废弃，投资回报率低，不具有应用推广价值。因此，为了提高设备利用率、可适用性和经济性，研究小型化、智能化的蓝藻水热液化反应系统尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统。
为实现上述目的，本发明提供了一种适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，包括：
控制装置；以及设置在控制装置内部的自适应控制系统；
所述自适应控制系统内设置有配置模块以及组合模块，且所述自适应控制系统被配置成：
接收标准输入信号，并基于所述标准输入信号加载配置模块将自适应控制系统内设置的执行程序中的执行逻辑划分为若干段模块单元，且根据所述标准输入信号和设定规则来确认至少三个已标记模块单元，以及多个未标记模块单元；
将至少三个已标记模块单元输入至组合模块中，通过所述组合模块来形成一个应用于反应系统的标准闭合控制程序，所述标准闭合控制程序用于执行串联模式下的反应系统的控制；
在标准闭合控制程序执行过程中，当接收到调控信号时，所述配置模块基于所述调控信号和所述设定规则将多个未标记模块单元中的至少一个变更为已标记模块单元，并通过所述组合模块组合将变更的已标记模块单元更新到标准闭合控制程序中，形成调控闭合控制程序，且所述调控闭合控制程序用于执行并联模式下的反应系统的控制。
进一步地，所述配置模块获取调控信号中所包含的反映处理量和反应时间的参量数据，并基于所述参量数据和设定规则将未标记模块单元中的至少一个变更为已标记模块单元。
进一步地，每一所述模块单元用于与反应系统中的一个控制节点对应。
进一步地，所述标准输入信号为反映处理量和反应时间的参量数据在初始设定阈值之内时所对应的控制系统的启动信号。
进一步地，所述执行逻辑为闭环式执行逻辑。
进一步地，每一所述模块单元设置有用于反映激活状态的第一指示符和用于反映休眠状态的第二指示符；
所述已标记模块单元表示对应的模块单元处于激活状态，且通过所述第一指示符作为显示标识；
所述未标记模块单元表示对应的模块单元处于休眠状态，且通过所述第二指示符作为显示标识。
进一步地，所述设定规则包括：
在串联模式下，默认设置的至少三个模块单元所对应的第一组合方式；以及
在任意一种形式的并联模式下，以第一组合方式为主体形成的任意一种形式的第二组合方式。
进一步地，所述第一组合方式根据默认设置的至少三个模块单元所对应的控制节点之间的配置关系形成。
进一步地，所述第二组合方式是以第一组合方式为主体，根据任意一种形式的并联模式下的反应系统所对应的控制节点之间的配置关系形成。
进一步地，任意一个控制节点用于对应串联模式下反应系统中其中一个反应设备；或，任意一个控制节点用于对应并联模式下反应系统中其中一个反应设备。
本申请提供了一种适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，根据反应量（或处理量）和反应时间的不同能够自动的将反应系统的运行模式进行切换，即根据反应量和反应时间的增加可以从串联模式自动调节到任意一种模式的并联模式，并进行不同并联模式之间的切换，以及根据反应量和反应时间的逐步降低可以从任意一种模式的并联模式切换到串联模式，达到自适应的目的。
附图说明
图1为本发明的系统框架总图；
图2为本发明的系统框架原理图；
图3为本发明实施例提供的反应系统的框架原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1：
参照图1和图2，本申请提供了一种适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，包括：
控制装置；以及设置在控制装置内部的自适应控制系统；
所述自适应控制系统内设置有配置模块以及组合模块，且所述自适应控制系统被配置成：
接收标准输入信号，并基于所述标准输入信号加载配置模块将自适应控制系统内设置的执行程序中的执行逻辑划分为若干段模块单元，且根据所述标准输入信号和设定规则来确认至少三个已标记模块单元，以及多个未标记模块单元；
将至少三个已标记模块单元输入至组合模块中，通过所述组合模块来形成一个应用于反应系统的标准闭合控制程序，所述标准闭合控制程序用于执行串联模式下的反应系统的控制；
在标准闭合控制程序执行过程中，当接收到调控信号时，所述配置模块基于所述调控信号和所述设定规则将多个未标记模块单元中的至少一个变更为已标记模块单元，并通过所述组合模块组合将变更的已标记模块单元更新到标准闭合控制程序中，形成调控闭合控制程序，且所述调控闭合控制程序用于执行并联模式下的反应系统的控制。
在一些实施例中，每一模块单元用于对应反应系统中一个控制节点，且在所述模块单元中配置每一控制节点的执行条件、执行参数、执行代码以及相互连接的控制节点之间的关联条件和关联参数；在进行组合时，多个模块单元按照关联条件和关联参数的设定形成一个应用于反应系统的标准闭合控制程序或调控闭合控制程序。
在一些实施例中，所述配置模块根据反应系统中所包含的控制节点来对应地将执行逻辑划分为与所述控制节点一一对应的模块单元。
在一些实施例中，所述配置模块包括：标准配置单元，该标准配置单元被配置成基于每一控制节点对应的设备的基础参数来产生对每一控制节点进行配置的标准控制值，所述标准控制值用于形成对控制节点进行通用控制的执行条件片段一；调控配置单元，该调控配置单元被配置成基于每一控制节点对应的设备在不同的反应系统下的反应参数来产生对每一控制节点进行配置的调控值，所述调控值用于形成对控制节点进行调控的执行条件片段二；执行参数配置单元，该执行参数配置单元用于根据每一控制节点对应的调控值来配置每一控制节点的执行参数；执行代码配置单元，该执行代码配置单元用于根据执行条件片段一、执行条件片段二以及执行参数来配置执行代码；并使得所述执行代码形成一个用于控制对应控制节点的控制程序片段，通过控制程序片段控制所述控制节点对应的设备的基础运行以及在基础运行的基础上进行调控运行。
在一些实施例中，所述配置模块获取调控信号中所包含的反映处理量和反应时间的参量数据，并基于所述参量数据和设定规则将未标记模块单元中的至少一个变更为已标记模块单元。
在一些实施例中，每一所述模块单元用于与反应系统中的一个控制节点对应。
在一些实施例中，所述标准输入信号为反映处理量和反应时间的参量数据在初始设定阈值之内时所对应的控制系统的启动信号。
在一些实施例中，所述执行逻辑为闭环式执行逻辑。
在一些实施例中，每一所述模块单元设置有用于反映激活状态的第一指示符和用于反映休眠状态的第二指示符；
所述已标记模块单元表示对应的模块单元处于激活状态，且通过所述第一指示符作为显示标识；
所述未标记模块单元表示对应的模块单元处于休眠状态，且通过所述第二指示符作为显示标识。
在一些实施例中，所述设定规则包括：
在串联模式下，默认设置的至少三个模块单元所对应的第一组合方式；以及
在任意一种形式的并联模式下，以第一组合方式为主体形成的任意一种形式的第二组合方式。
在一些实施例中，所述第一组合方式根据默认设置的至少三个模块单元所对应的控制节点之间的配置关系形成。
在一些实施例中，所述第二组合方式是以第一组合方式为主体，根据任意一种形式的并联模式下的反应系统所对应的控制节点之间的配置关系形成。
在一些实施例中，任意一个控制节点用于对应串联模式下反应系统中其中一个反应设备；或，任意一个控制节点用于对应并联模式下反应系统中其中一个反应设备。
在一些实施例中，在并联模式下，配置模块将执行逻辑划分为第一模块单元、第二模块单元、第三模块单元、第四模块单元、第五模块单元以及第六模块单元；
所述第一模块单元用于对应并联系统中的第一柱塞泵，且在所述第一模块单元中设置有第一柱塞泵的第一并联执行条件、第一并联执行参数、第一并联执行代码以及与所述第一柱塞泵连接的预热管路之间的第一并联关联条件和第一并联关联参数；
所述第二模块单元用于与预热管路对应，且在所述第二模块单元中设置有预热管路进行同步执行的第二并联执行条件、第二并联执行参数、第二并联执行代码以及与每一条预热管路对应连接的每一个第一反应罐之间的第二并联关联条件和第二并联关联参数；
所述第三模块单元用于与三个第一反应罐对应，且在所述第三模块单元中设置有三个第一反应罐进行同步执行的第三并联执行条件、第三并联执行参数、第三并联执行代码以及与每一个第一反应罐对应连接的四根排出管阀之间的第三并联关联条件和第三并联关联参数；
所述第四模块单元用于与每一第一反应罐上设置的四根排出管阀分别对应，且所述第四模块单元中设置有对每一第一反应罐上设置的四根排出管阀进行独立执行的第四并联执行条件、第四并联执行参数、第四并联执行代码以及与每一反应罐上的四根排出管阀对应连接的缓存罐之间的第四并联关联条件和第四并联关联参数；
所述第五模块单元用于与缓存罐对应，且所述第五模块单元中设置有缓存罐进行同步执行的第五并联执行条件、第五并联执行参数、第五并联执行代码以及与缓存罐对应连接的排出阀之间的第五并联关联条件和第五并联关联参数；
所述第六模块单元用于与缓存罐上设置的排出阀对应连接，且在所述第六模块单元中设置有用于对缓存罐上设置的排出阀进行独立执行的第六并联执行条件、第六并联执行参数、第六并联执行代码。
在一些实施例中，在串联模式下，配置模块将执行逻辑划分为第一配置模块单元、第二配置模块单元、第三配置模块单元、第四配置模块单元以及第五配置模块单元；
所述第一配置模块单元用于与串联系统中的第二柱塞泵对应，且在所述第一配置模块单元中设置有第二柱塞泵的第一串联执行条件、第一串联执行参数、第一串联执行代码以及与所述第二柱塞泵连接的第一反应罐之间的第一串联关联条件和第一串联关联参数；
所述第二配置模块单元用于与第一反应罐对应，且在所述第二配置模块单元中设置有第一反应罐的第二串联执行条件、第二串联执行参数、第二串联执行代码以及与所述第一反应罐连接的第二反应罐之间的第二串联关联条件和第二串联关联参数；
所述第三配置模块单元用于与第二反应罐对应，且在所述第三配置模块单元中设置有第二反应罐的第三串联执行条件、第三串联执行参数、第三串联执行代码以及与所述第二反应罐连接的第三反应罐之间的第三串联关联条件和第三串联关联参数；
所述第四配置模块单元用于与第三反应罐对应，且在所述第四配置模块单元中设置有第三反应罐的第四串联执行条件、第四串联执行参数、第四串联执行代码以及与所述第三反应罐连接的缓存罐之间的第四串联关联条件和第四串联关联参数；
所述第五配置模块单元用于与缓存罐对应，且在所述第五配置模块单元中设置有缓存罐的第五串联执行条件、第五串联执行参数以及第五串联执行代码。
本申请提供了一种根据反应量（或处理量）和反应时间的不同能够自动的将反应系统的运行模式进行切换，即根据反应量和反应时间的增加可以从串联模式自动调节到任意一种模式的并联模式，并进行不同并联模式之间的切换，以及根据反应量和反应时间的逐步降低可以从任意一种模式的并联模式切换到串联模式，达到自适应的目的。
实施例2：
实施例2是对实施例1的实例说明。
蓝藻的水热液化反应系统由预热器、反应罐、输送管道和缓存罐等设备组成。此反应系统的过程是先由柱塞泵将蓝藻混合物送入预热器进行预加热，预热器将蓝藻混合物预加热到350℃，然后通过传输管道将预热之后的蓝藻混合物送入反应罐，加热套加热360℃并进行保温的条件下，进行水热液化反应，生成生物油与其他废弃杂质，在通过传输管道将反应完全的蓝藻混合物排入缓存罐，进行降温降压处理。通过计算预热蓝藻水液混合物所需要的热量，采用电磁加热器进行加热。将蓝藻和水的混合物通过泵压入预热管道，电磁加热器开始对藻液混合物进行加热升温至350℃。电磁加热器最高可以加热到500-600℃，而在相同功率的条件下电磁加热器速度更快。
在上述中，预热器、反应罐、输送管道和缓存罐的各个设备的基础参数是不同的，比如所使用的电流、电压、温度等要素都是不同的，因此通过系统之间的物理连接和各种要素的设计，可以将各个设备与对应的控制节点进行匹配设定，在本实施例中，预热器为一个控制节点，预热器中主要的设备为电磁加热器，我们可以根据电磁加热器的标准电压、电流、温度等范围来设定电磁加热器的标准控制，同时还可以根据反应系统中反应条件的不同，比如处理量和处理时间的不同，来对电磁加热器进行对应的调控设定。
实施例3：
实施例3是在实施例2的基础上对本申请进行进一步的说明。
根据处理量、反应时间可调将反应系统设置成并联系统和串联系统；其中，并联系统和串联系统具有不同的执行条件。
并联系统将收集好的藻类混合物储存在藻类料液储蓄池中，通过第一柱塞泵将料液分别输送到预热管路中，将蓝藻混合物从常温25℃升温至350℃。再将加热到350℃的藻类混合液送入第一反应罐进行水热液化反应，三个第一反应罐同时进行水热液化反应（由反应罐外部的加热套提供热量）。进入方式采用下进上出的方式，可以有力的防止底部反应不完全，并且加热效率更快。在第一反应罐出口处设计四根排出管，通过对四根排出管阀门开关进行自动控制，可以有效控制在反应罐中的反应时间。每两根管子的中点相距0.7m。反应完成的料液从第一反应罐的上端出口排出，全部汇聚后进入缓存罐，在缓存罐中进行降温降压处理，处理之后生成的生物油由缓存罐出口排出。并联系统可以更加高效的处理蓝藻，三个小型反应罐同时运行，增加了系统的换热面积，提高了反应效率。
串联系统通过第二柱塞泵将藻类混合物从藻类料液储蓄池中输送进入第一反应罐进行水热液化反应，在反应20min后，直接进入第二反应罐，反应20min后，进入第三反应罐中，反应20min后，生成了生物油，进入缓存罐进行储存，在缓存罐中进行降温降压处理，处理之后生成的生物油由缓存罐出口排出。串联系统增加了系统的反应时间，可以适用于其他藻类的处理，极大的提高了系统的适用性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，其特征在于，包括：
控制装置；以及设置在控制装置内部的自适应控制系统；
所述自适应控制系统内设置有配置模块以及组合模块，且所述自适应控制系统被配置成：
接收标准输入信号，并基于所述标准输入信号加载配置模块将自适应控制系统内设置的执行程序中的执行逻辑划分为若干段模块单元，且根据所述标准输入信号和设定规则来确认至少三个已标记模块单元，以及多个未标记模块单元；所述标准输入信号为反映处理量和反应时间的参量数据在初始设定阈值之内时所对应的系统启动信号；所述设定规则包括：在串联模式下，默认设置的至少三个模块单元所对应的第一组合方式；以及在任意一种形式的并联模式下，以第一组合方式为主体形成的任意一种形式的第二组合方式；
将至少三个已标记模块单元输入至组合模块中，通过所述组合模块来形成一个应用于反应系统的标准闭合控制程序，且通过标准闭合控制程序用于执行串联模式下的反应系统的控制；
每一所述模块单元设置有用于反映激活状态的第一指示符和用于反映休眠状态的第二指示符；
所述已标记模块单元表示对应的模块单元处于激活状态，且通过所述第一指示符作为显示标识；
所述未标记模块单元表示对应的模块单元处于休眠状态，且通过所述第二指示符作为显示标识；
在标准闭合控制程序执行过程中，当接收到调控信号时，所述配置模块基于所述调控信号和所述设定规则将多个未标记模块单元中的至少一个变更为已标记模块单元，并通过所述组合模块组合将变更的已标记模块单元更新到标准闭合控制程序中，形成调控闭合控制程序，且所述调控闭合控制程序用于执行并联模式下的反应系统的控制；
所述配置模块获取调控信号中所包含的反映处理量和反应时间的参量数据，并基于所述参量数据和设定规则将未标记模块单元中的至少一个变更为已标记模块单元。
2.根据权利要求1所述的适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，其特征在于，每一所述模块单元用于与反应系统中的一个控制节点对应；
任意一个控制节点用于对应串联模式下反应系统中其中一个反应设备；或，任意一个控制节点用于对应并联模式下反应系统中其中一个反应设备。
3.根据权利要求1所述的适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，其特征在于，所述执行逻辑为闭环式执行逻辑。
4.根据权利要求1所述的适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，其特征在于，所述第一组合方式根据默认设置的至少三个模块单元所对应的控制节点之间的配置关系形成。
5.根据权利要求1所述的适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，其特征在于，所述第二组合方式是以第一组合方式为主体，根据任意一种形式的并联模式下的反应系统所对应的控制节点之间的配置关系形成。
6.根据权利要求1所述的适用于生物油制备的自适应自动调节的控制系统，其特征在于，任意一个控制节点用于对应串联模式下反应系统中其中一个反应设备；或，任意一个控制节点用于对应并联模式下反应系统中其中一个反应设备。
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