CN117903824A - 一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾处理技术领域，本发明提供了一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，包括服务器、碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块，碳化模块用于对有机质废料进行碳化，碳化环境监测模块监测有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，智能控制模块获取碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数进行评估形成评估结果，并根据评估结果触发对碳化模块碳化条件的控制，环保排放模块对碳化模块产生的气体进行处理，并将处理后的气体进行排放。本发明通过智能控制模块和碳化模块的相互配合，提升有机质废料的碳化质量和效果，防止过度碳化造成碳化过程不可控的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统。
背景技术
随着全球工业化和城市化的快速发展，有机质废料的产生量剧增。这些废料，如农业废弃物、城市有机垃圾以及部分工业废料，如果没有得到妥善处理，很容易成为环境污染的源头，加剧土壤、水和空气污染。
另一种典型的如CN114433596A的现有技术公开的一种有机质垃圾处理工艺，对于掩埋的方式处理，不仅要占用大量的土地，而且会对地下水源造成严重污染，湿垃圾在掩埋过程中还会产生大量的沼气，不仅会污染空气，还会引发爆炸和燃烧，对周围的居民生活造成潜在的危害。采用焚烧的方式处理，不仅会浪费大量能源，燃烧后产生的大量有毒气体还会严重污染空气。因而无论是掩埋法还是焚烧法，在实际上是切断了正常生物循环的链节，造成能源和资源的双浪费，在垃圾掩埋焚烧的同时都会对环境造成二次的严重污染。
再来看如CN113388414A的现有技术公开的一种间接加热式生活垃圾有机质微碳化处理装置及工艺，垃圾焚烧发电项目运行的在我国比较多，其缺点在于对周边生活环境影响比较大，周围几公里范围内经常是臭气熏天，尤其是遇到夏天瓜果类垃圾比较多，焚烧速度比较慢的情况下。传统的垃圾碳化处理装置在使用中存在不足之处，一是其不能对碳化处理过程中产生的热量进行有效利用；二是其不能对碳化容器的内壁进行刮料，导致内壁结层变厚，影响后续的碳化工作，且传统碳化容器的进气口设置在侧壁，容易出现堵塞。
此外，传统系统的操作通常需要人为干预，这不仅增加了操作的复杂性，而且可能因为人为错误而导致安全隐患。此外，随着环境保护意识的加强，对于炭化过程中产生的气体排放有了更加严格的要求。但是，许多传统炭化系统并没有设置有效的气体处理装置，导致有害物质直接排放到大气中。
为了解决本领域普遍存在碳化过程缺乏评估、碳化过程不可控、碳化后产生的气体没有经过处理、碳化过程智能程度低等等问题，作出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统。
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，所述有机质废料炭化处理系统包括服务器，所述有机质废料炭化处理系统还包括碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块，所述服务器分别与所述碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块连接；
所述碳化模块用于对有机质废料进行碳化，所述碳化环境监测模块监测有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，所述智能控制模块获取所述碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数进行评估形成评估结果，并根据评估结果触发对所述碳化模块碳化条件的控制，所述环保排放模块对碳化模块产生的气体进行处理，并将处理后的气体进行排放，其中，所述智能控制模块获取有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，并计算给定的有机质种类K、理想碳化环境参数与实际环境参数之间的匹配指数Match（K）：
；
式中，w1、w2、w3为权重系数，其值由系统根据实验进行设定，Tactual为实际碳化过程中的环境温度检测值，Hactual为实际碳化过程中的环境湿度检测值，Pactual为实际碳化过程中的环境压力检测值，fT（K）为有机质种类K 的理想碳化温度，其值由系统根据历史数据进行设定，fH（K）为有机质种类K 的理想碳化湿度，其值由系统根据历史数据进行设定，fP（K）为有机质种类K 的理想碳化压力，其值由系统根据历史数据进行设定；
若匹配指数Match（K）超过设定的监控阈值limit，表示实际碳化环境参数与理想值之间的偏差越大，则触发碳化环境监测模块对所述碳化模块碳化条件的控制。
可选的，所述碳化模块包括设有投入口的反应腔室、加热单元、压力调控单元、湿度调控单元和气体排放单元，所述反应腔室供有机质进行放置，其中，所述加热单元、压力调控单元、湿度调控单元和气体排放单元均设置在所述反应腔室上，所述加热单元对有机质废料进行碳化，所述压力控制单元对所述反应腔室中的碳化压力进行控制，所述湿度调控单元对所述反应腔室中的碳化湿度进行控制，所述气体排放单元对所述加热单元的加热过程产生的废气进行排出；
其中，所述气体排放单元与所述环保排放模块进行连接。
可选的，所述环保排放模块包括第一气体过滤单元、气体分析单元、第二气体过滤单元和排放通道，所述第一气体过滤单元对所述加热单元碳化过程产生的气体进行初次过滤，所述气体分析单元对第一气体过滤单元处理后的气体进行分析形成分析结果，并根据分析结果确定是否进行二次过滤；
其中，若分析结果需要进行二次过滤，则将所述第一气体过滤单元过滤后的气体回流至所述第二气体过滤单元中进行过滤。
可选的，所述智能控制模块获取所述碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数，并根据下式计算碳化参数：
；
式中，C为有机质废料的碳含量，Tideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化温度，Hideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化湿度，Pideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化压力，aT、bT、aH、bH、aP、bP为通过历史碳化参数确定的常数项，其值根据不同碳含量和对应的理想碳化参数的数据并使用线性回归进行拟合得到；
所述智能控制模块计算得到的碳化参数传输至所述碳化模块中并触发对所述碳化模块对有机质进行碳化操作。
可选的，所述加热单元包括燃烧嘴、支撑座、角度调整构件和振动构件，所述支撑座支撑所述有机质废料，所述燃烧嘴向所述有机质废料喷射火焰，所述角度调整构件对所述有机质废料的角度进行调整，所述振动构件对所述有机质废料进行振动，以将碳化后的灰烬抖落；
其中，所述角度调整构件与所述支撑座驱动连接，以驱动所述支撑座跟随所述角度调整构件的转动而转动，所述角度调整构件包括固定齿轮、转动齿轮和转动驱动机构，所述支撑座的底壁设有供所述固定齿轮连接的支撑杆，且所述固定齿轮嵌套在所述支撑杆形状支撑部，所述支撑部与所述反应腔室的底壁铰接，所述转动齿轮与所述固定齿轮啮合，并在所述转动驱动结构的驱动下带动所述转动齿轮转动。
可选的，所述碳化模块还包括供应单元和密封单元，所述供应单元将有机质废料送入所述反应腔室内，所述密封单元对所述反应腔室的投入口进行密封；
其中，所述供应单元和所述密封单元均设置在所述反应腔室的投入口处，并在所述供应单元将所述有机质废料放入所述反应腔室后，所述密封单元将所述投入口进行密封，以形成密闭的碳化环境。
可选的，所述碳化环境监测模块包括有机质种类识别单元、反应环境监测单元和传输单元，所述有机质种类识别单元对送入所述反应腔室中的有机质废料进行识别，以获得所述有机质废料的种类数据，所述反应环境监测单元对所述反应腔中的环境进行监测，以获得所述反应腔室中的实时环境数据，所述传输单元将所述反应环境监测单元监测得到的数据传输至所述智能控制模块中；
其中，所述反应环境监测单元设置在所述供应单元的上方，且所述反应环境监测单元包括传感器构件和存储器，所述传感器构件设置在所述反应腔室中，所述存储器存储所述传感器构件监测得到的实时环境数据；
所述实时环境数据包括反应腔室的温度、湿度和反应压力。
可选的，所述有机质种类识别单元设置在所述反应腔室的投放口处，并对送入所述反应腔室的有机质废料的种类进行识别。
可选的，所述供应单元包括供应构件和伸缩构件，所述供应构件将所述有机质废料运输至所述反应腔室中，所述伸缩构件将所述供应构件的位置进行调整。
可选的，所述密封单元包括密封门、触发构件和密封件，所述密封件设置在所述密封门上，并在所述密封门对所述反应腔室的投入口进行密封时能提供稳定的密封环境，所述触发构件将所述密封门与所述反应腔室的投入口进行密封。
本发明所取得的有益效果是：
1.通过智能控制模块和碳化模块的相互配合，使得碳化模块的碳化过程能够根据有机质的实际情况进行精准控制，以提升有机质废料的碳化质量和效果，防止过度碳化造成资源的浪费、以及防止碳化过程不可控的缺陷；
2.通过碳化模块和环保排放模块之间的配合，使得产生的气体能够得到精准处理，并将处理后的气体排放至空气中，保证整个碳化过程不会对环境造成污染，提升碳化过程的精准度和可靠性；
3.通过加热单元、压力调控单元、湿度调控单元和气体排放单元的相互配合，使得有机质的碳化效果，也兼顾对不同的有机质废料相适配，以实现对不同种类有机质的精准碳化，提升有机质废料碳化的质量和可靠性；
4.通过智能控制模块和碳化环境监测模块的配合，使得碳化模块的实时碳化环境得到精准的检测，并根据检测得到的数据对触发时机进行监控，以提升整个系统对有机质废料的精准控制；
5.通过有机质种类识别单元、反应环境监测单元相互配合，使得有机质废料的种类和反应实时环境能够得到监测，以提升整个有机质废料碳化过程的精准性和可靠性，使得整个系统具有碳化过程评估精准性高、碳化过程可控的优点。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定相同的部分。
图1为本发明的整体方框示意图。
图2为本发明的智能控制模块计算匹配指数的流程示意图。
图3为本发明的对有机质废料进行种类识别的方框示意图。
图4为本发明的碳化模块、支撑座、供应构件、振动构件的方框示意图。
图5为本发明的环保排放模块的方框示意图。
图6为本发明的热能回收模块的方框示意图。
图7为本发明的所述反应腔室和密封单元的结构示意图。
图8为图7中A-A处的部分剖视示意图。
图9为本发明的反应腔室和第一气体过滤单元、气体分析单元、第二气体过滤单元的部分剖视示意图。
图10为本发明的触发构件和密封门、反应腔室的结构示意图。
附图标记说明：1、反应腔室；2、排放通道；3、密封门；4、触发杆；5、密封辅助杆；6、伸缩杆；7、运输带；8、有机质废料；9、压力调控单元；10、加热单元；11、燃烧嘴；12、支撑座；13、振动器；14、气体传感阵列；15、气体传感阵列；16、初级过滤器；17、活性炭过滤器；18、高效过滤器；19、化学吸附层；20、排气阀；21、密封件；22、投入口；23、调整杆；24、通断阀门。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一：根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，本实施例提供一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，所述有机质废料炭化处理系统包括服务器，所述有机质废料炭化处理系统还包括碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块，所述服务器分别与所述碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块连接，并将所述碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块的中间数据或过程数据存储在所述服务器的数据库中以供查询或调用；
所述碳化模块用于对有机质废料进行碳化，所述碳化环境监测模块监测有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，所述智能控制模块获取所述碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数进行评估形成评估结果，并根据评估结果触发对所述碳化模块碳化条件的控制，所述环保排放模块对碳化模块产生的气体进行处理，并将处理后的气体进行排放；
所述有机质废料碳化系统还包括中央处理器，所述中央处理器分别与服务器、所述碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块控制连接，并基于所述中央处理器对所述碳化环境监测模块、所述碳化模块、智能控制模块和环保排放模块进行集中控制，以提升整个系统对有机质废料碳化的效率和精准性；
在本实施例中，当需要对有机质废料进行碳化的过程中，需要依据以下流程进行处理：
碳化环境监测模块对有机质废料种类的识别→所述碳化环境监测模块对碳化实时环境参数进行监测→碳化模块对有机质废料进行碳化→智能控制模块对碳化模块进行闭环控制→环保排放模块对碳化过程产生的环境进行处理；
其中，所述智能控制模块获取有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，并计算给定的有机质种类K、理想碳化环境参数与实际环境参数之间的匹配指数Match（K）：
；
式中，w1、w2、w3为权重系数，其值由系统根据实验进行设定，Tactual为实际碳化过程中的环境温度检测值，其值根据所述碳化环境监测模块直接测得，Hactual为实际碳化过程中的环境湿度检测值，其值根据所述碳化环境监测模块直接测得，Pactual为实际碳化过程中的环境压力检测值，其值根据所述碳化环境监测模块直接测得，fT（K）为有机质种类K 的理想碳化温度，其值由系统根据历史数据进行设定，fH（K）为有机质种类K 的理想碳化湿度，其值由系统根据历史数据进行设定，fP（K）为有机质种类K 的理想碳化压力，其值由系统根据历史数据进行设定；
若匹配指数Match（K）超过设定的监控阈值limit，表示实际碳化环境参数与理想值之间的偏差越大，则触发碳化环境监测模块对所述碳化模块碳化条件的控制；
若匹配指数Match（K）未超过设定的监控阈值limit，表示实际碳化环境参数与理想值之间的偏差满足设定要求，继续对实际或实时的碳化环境进行监控；
其中，设定的监控阈值limit由系统或管理者根据实际情况进行设定，这是本领域的技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中，不在一一赘述；
通过所述智能控制模块和碳化环境监测模块的配合，使得所述碳化模块的实时碳化环境得到精准的检测，并根据检测得到的数据对触发时机进行监控，以提升整个系统对有机质废料的精准控制；
可选的，所述碳化模块包括设有投入口22的反应腔室1、加热单元10、压力调控单元9、湿度调控单元和气体排放单元，所述反应腔室1供有机质进行放置，其中，所述加热单元10、压力调控单元9、湿度调控单元和气体排放单元均设置在所述反应腔室1上，所述加热单元10对有机质废料8进行碳化，所述压力控制单元对所述反应腔室1中的碳化压力进行控制，所述湿度调控单元对所述反应腔室1中的碳化湿度进行控制，所述气体排放单元对所述加热单元10的加热过程产生的废气进行排出；
其中，所述气体排放单元与所述环保排放模块进行连接，并将处理后的气体进行处理后，排放在环境中；
通过所述加热单元10、压力调控单元9、湿度调控单元和气体排放单元的相互配合，使得有机质的碳化效果，也兼顾对不同的有机质废料8相适配，以实现对不同种类有机质的精准碳化，提升有机质废料8碳化的质量和可靠性；
可选的，所述加热单元10包括燃烧嘴11、支撑座12、角度调整构件和振动构件，所述支撑座12支撑所述有机质废料8，所述燃烧嘴11向所述有机质废料8喷射火焰，所述角度调整构件对所述有机质废料8的角度进行调整，所述振动构件对所述有机质废料8进行振动，以将碳化后的灰烬抖落；
其中，所述角度调整构件与所述支撑座12驱动连接，以驱动所述支撑座12跟随所述角度调整构件的转动而转动，所述角度调整构件包括固定齿轮、转动齿轮和转动驱动机构，所述支撑座12的底壁设有供所述固定齿轮连接的支撑杆，且所述固定齿轮嵌套在所述支撑杆形状支撑部，所述支撑部与所述反应腔室1的底壁铰接，所述转动齿轮与所述固定齿轮啮合，并在所述转动驱动结构的驱动下带动所述转动齿轮转动；
所述振动构件包括振动器13、振动检测器以及耐热防护罩，所述振动检测器对所述支撑座12上的振动量进行检测，所述振动器13对所述支撑座12进行振动，以抖落碳化后的灰烬，所述耐热防护罩用于对所述振动器13和所述振动检测器进行防护，以防止所述振动器13和振动检测器在高温下造成失效；
其中，所述振动器13和所述振动检测器均采用耐高温的仪器，即，在耐高温的环境下使用的仪器；
同时，所述振动器13、所述振动检测器和中央处理器之间形成闭环控制，使得所述振动器13在所述中央处理器的控制下，对振动器13的振动量以及振动时机进行精准控制；
所述压力调控单元9包括压力发生器、压力反馈构件、电磁调节阀、辅助泵和安全泄压阀，所述压力发生器对所述反应腔室1中的环境进行增压，所述压力反馈构件对所述反应腔室1中的压力进行检测，并反馈至所述中央处理器中，所述电磁调节阀对进入所述反应腔室1中的气体的进入和排放进行控制，所述辅助泵用于调控所述反应腔室1中的气体压力，当需要增加所述反应腔室1内的压力时，辅助泵可将气体注入反应腔室1，所述安全泄压阀用于对所述反应腔室1进行安全防护，其中，当压力达到某一阈值时，安全泄压阀会自动打开，释放多余的气体，以确保所述反应腔室1的安全；
其中，所述中央处理器根据所述压力发生器检测得到的数据对所述压力发生器进行控制，以实现对所述压力发生器在所述反应腔室1中营造反应环境，提升所述碳化模块对有机质废料8的精准碳化控制；
同时，所述压力反馈构件包括至少一个压力传感器和数据缓存器，至少一个压力传感器设置在所述反应腔室1中，并对所述反应腔室1中的压力进行检测，所述数据缓存器存储至少一个压力传感器检测得到的压力数据；
所述湿度调控单元包括湿度传感器和蒸汽发生器，所述湿度传感器对所述反应腔室1中的环境湿度进行检测，所述蒸汽发生器向所述反应腔室1中的环境释放水蒸气以维持所述反应腔室1中的湿度恒定；
所述湿度传感器、所述蒸汽发生器和中央处理器之间形成一个闭环控制系统，当所述反应腔室1中需要增加湿度时，则通过蒸汽发生器向所述反应腔室1中释放水蒸气，以使得反应腔室1中的湿度能够维持在恒定；
同时，当需要减少所述反应腔室1的湿度时，由于加热单元10处于工作状态，此时所述反应腔室1中湿度会在热量的作用下蒸干（跟随气体进入所述气体排放单元中）；
在碳化过程中，有机物料的热分解会产生不同的气体；为了保持反应腔室1内的环境安全和稳定，需要及时将这些气体排放出去；其中，所述气体排放单元包括气体传感器、气体滤清器、排风扇和连接管道，所述气体传感器设置在所述反应腔室1中，当所述气体传感器监测到气体的浓度超过设定的触发阈值（其值由系统进行设定），所述气体滤清器对碳化过程产生的气体进行初次过滤，所述排风扇将所述反应腔室1中的气体排出并通过连接管道传输至所述环保排放模块中；
其中，所述滤清器和所述排风扇均设置在所述连接管道中，并对所述连接管道中的气体进行过滤和排入所述环保排放模块中；
可选的，所述环保排放模块包括第一气体过滤单元、气体分析单元、第二气体过滤单元和排放通道2，所述第一气体过滤单元对所述加热单元10碳化过程产生的气体进行初次过滤，所述气体分析单元对第一气体过滤单元处理后的气体进行分析形成分析结果，并根据分析结果确定是否进行二次过滤；
其中，若分析结果需要进行二次过滤，则将所述第一气体过滤单元过滤后的气体回流至所述第二气体过滤单元中进行过滤；
所述第一气体过滤单元包括初级过滤器16、活性炭过滤器17、第一鼓风机和排气阀20，所述初级过滤器16对所述反应腔室1中的气体进行初级过滤，所述第一鼓风机对初级过滤过程提供必要的气流，所述活性炭过滤器17对排放通道2中经过初级过滤器16的气体进行再次过滤，并将过滤后气体传输至所述第二气体分析单元中，所述排气阀20用于将所述活性炭过滤器17过滤后的气体向外界进行排放；
其中，所述初级过滤器16由多孔结构的过滤媒体制成，如玻璃纤维或不织布，用于捕捉大颗粒和杂质，所述活性炭过滤器17含有孔隙的活性炭，能够吸附有机气体和异味；
所述气体分析单元设置在所述第一气体过滤单元和所述第二气体过滤单元之间，并对所述第一气体过滤单元过滤后的气体进行检测；
所述气体分析单元包括至少一个气体传感阵列15和气体传感阵列15，所述检修板对至少一个气体传感阵列15进行支撑，至少一个所述气体传感阵列15对所述排放通道2中的所述气体进行检测，其中，所述检修板与所述排放通道2的通道壁可拆卸连接，并在需要检修时，将所述检修板从所述排放通道2中拆卸下来并进行更换；
其中，当所述气体分析单元对经过所述第一气体过滤单元检测得到的气体进行检测后并满足排放要求后，则触发将所述第一气体过滤单元过滤后的气体进行排放，否则，则需要通过所述第二气体过滤单元进行过滤处理；
即，当经过第一气体过滤单元过滤后，满足排放的条件，则通过所述排气阀20将气体直接排放到空气中，否则需要进行二次过滤（通过第二气体过滤单元进行二次过滤）；
所述第二气体过滤单元包括高效过滤器18、化学吸附层19、第二鼓风机和通断阀门24，所述高效过滤器18用于捕获更小的颗粒和化学杂质，所述化学吸附层19用于中和酸性或碱性气体，所述第二鼓风机对第二次过滤过程提供必要的气流，所述通断阀门24对第一气体过滤单元和第二气体过滤单元的腔室进行通断控制；
所述高效过滤器18包括但是不局限于以下列举的几种：HEPA或ULPA过滤器；
所述化学吸附层19含有特定的化学物质，如氢氧化钠或石灰；
整个工作过程如下：如果气体分析单元的结果显示需要二次过滤，气体则会被引导到（打开通断阀门24）第二过滤单元；首先，气体通过高效过滤器18，以去除更小的颗粒；然后，气体经过化学吸附层19进行化学处理，中和可能存在的酸性或碱性气体；
在本实施例中，所述环保排放模块的整个过程流程包括：加热单元10碳化过程产生的气体首先经过第一气体过滤单元进行初次过滤；经过初次过滤的气体送入气体分析单元进行分析；根据分析结果，若需要二次过滤，则气体将被送入第二气体过滤单元进行进一步处理；否则，气体可以直接被排放；
另外，在本实施例中，默认为通过两次处理后，即可满足排放的标准，本领域的技术人员也可在本实施例的基础上增加多个第一气体过滤单元、气体分析单元、第二气体过滤单元，并将第一气体过滤单元、气体分析单元、第二气体过滤单元串联起来，即，对碳化过程产生的气体进行多次过滤，从而对产生的气体进行多次处理，以提升气体的过滤或处理的洁净能力，防止碳化过程产生的气体造成环境的污染；
通过碳化模块和所述环保排放模块之间的配合，使得产生的气体能够得到精准处理，并将处理后的气体排放至空气中，保证整个碳化过程不会对环境造成污染，提升碳化过程的精准度和可靠性；
可选的，所述智能控制模块获取所述碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数，并根据下式计算碳化参数：
；
式中，C为有机质废料的碳含量，Tideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化温度，Hideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化湿度，Pideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化压力，aT、bT、aH、bH、aP、bP为通过历史碳化参数确定的常数项，其值根据不同碳含量和对应的理想碳化参数的数据并使用线性回归进行拟合得到，Hmax为历史数据中湿度的最大值；
所述智能控制模块计算得到的碳化参数传输至所述碳化模块中并触发对所述碳化模块根据碳化参数对有机质进行碳化操作；
其中，有机质废料8的碳含量C根据以下步骤进行：
S1、数据收集，对于每种有机质，从文献、数据库或前期实验中收集碳含量的数据，确保这些数据来自于可靠的源，并且与所处理的有机质类型相符；
S2、数据整合，对于所述碳化环境监测模块监测得到的有机质，计算有机质的平均值：
；
式中，Ci为第i个收集文献、数据库或前期实验中数据的碳含量，n为数据点的总数；
S3、对所有的有机质废料8样品进行分类，例如：果皮、叶子、茎杆等；
S4、为每类有机质废料8设定一个预设的碳含量值C，可以是上述计算的平均值；
S5、当新的有机质进入碳化系统时，根据其分类，直接查找对应的碳含量预设值，带入碳化公式中；
S6、基于新的研究、新的实验数据或碳化系统的实际运行结果，定期重新评估和更新预设值，以提升整个系统的适配性和准确性；
通过所述智能控制模块和所述碳化模块的相互配合，使得所述碳化模块的碳化过程能够根据有机质的实际情况进行精准控制，以提升有机质废料8的碳化质量和效果，防止过度碳化造成资源的浪费、以及防止碳化过程不可控的缺陷；
可选的，所述碳化模块还包括供应单元和密封单元，所述供应单元将有机质废料8送入所述反应腔室1内，所述密封单元对所述反应腔室1的投入口22进行密封；
其中，所述供应单元和所述密封单元均设置在所述反应腔室1的投入口22处，并在所述供应单元将所述有机质废料8放入所述反应腔室1后，所述密封单元将所述投入口22进行密封，以形成密闭的碳化环境；
可选的，所述供应单元包括供应构件和伸缩构件，所述供应构件将所述有机质废料8运输至所述反应腔室1中，所述伸缩构件将所述供应构件的位置进行调整；
所述供应构件包括供应带和供应驱动机构，所述供应带用于对所述有机质废料8进行运输，所述供应驱动机构与所述供应带驱动连接形成供应部，以驱动所述供应带能够对所述有机质废料8进行运输；
如图8所示，所述伸缩构件包括固定座、伸缩杆6、调整杆23、调整驱动机构、伸缩驱动机构和伸缩检测件，所述伸缩杆6的一端与所述供应部的下端面铰接，所述伸缩杆6的另一端与所述伸缩驱动机构驱动连接形成伸缩部，所述伸缩检测件对所述伸缩杆6的伸出长度进行检测，所述固定座用于对所述伸缩部进行支撑，且所述伸缩部与所述固定座铰接，所述调整杆23的一端与所述伸缩杆6的杆体铰接，所述调整杆23的另一端与所述调整驱动机构驱动连接形成调整部，所述调整部设置在所述投入口22一侧的外壁上，以使得所述调整杆23和伸缩杆6之间形成一个三角支撑结构；
当所述运输带7需要伸入所述投入口22并将所述有机质废料8放置在所述支撑座12上时，所述调整驱动机构驱动所述调整杆23进行伸缩动作，以使所述运输带7能够伸入所述反应腔室1的内部，以实现所述有机质废料8的运输；
所述伸缩构件将所述供应构件调整至远离投入口22的位置设置为初始位置；
当所述伸缩构件将所述供应构件调整至与所述支持座恰好抵靠接触的位置设置为工作位置；
所述伸缩驱动机构驱动所述伸缩杆6进行伸缩动作，以使得所述供应部在初始位置和工位位置之间进行转换，当需要将有机质废料8放置在所述支撑座12上时，则将所述供应部由初始位置转变至工作位置，使得运输带7上的有机质废料8能够转移至所述支撑座12上，并配合所述碳化模块对有机质废料8进行碳化操作；
在本实施例中，所述运输部运输的有机质废料8设定为一捆或已经打包成捆的有机质废料8；
另外，当伸缩构件将所述运输构件从初始位置转移至所述工作位置时，所述密封单元需要将所述投入口22打开，使得所述运输构件能够将所述有机质废料8运输至所述支撑座12上；
同时，当所述伸缩构件将所述运输构件由工作位置转换为初始位置后，所述密封单元将所述投入口22进行密封，以使得所述反应腔室1形成一个密封的碳化环境；
可选的，所述密封单元包括密封门3、触发构件和密封件21，所述密封件21设置在所述密封门3上，并在所述密封门3对所述反应腔室1的投入口22进行密封时能提供稳定的密封环境，所述触发构件将所述密封门3与所述反应腔室1的投入口22进行密封；
所述触发构件包括触发杆4、触发驱动机构、密封辅助杆5和辅助驱动机构，所述触发杆4的一端与所述密封门3的一侧沿铰接，所述触发杆4的另一端与所述触发驱动机构驱动连接形成触发部，所述触发部与所述反应腔室1投入口22的一侧外壁铰接，所述密封辅助杆5的一端与所述密封门3的一侧沿铰接，所述辅助驱动机构与所述密封辅助杆5的另一端驱动连接形成辅助部，当所述触发部将所述密封门3调整至所述投入口22的上方后，所述辅助部将所述密封门3将所述投入口22进行密封，以使得所述密封门3能对投入口22进行辅助密封；
其中，所述辅助部设置在所述投入口22的一侧，如图7所示；
当所述密封门3处于打开的状态时，所述辅助杆处于最大伸出量的状态，所述触发杆4处于最小伸出量的状态；当所述密封门3处于预关闭的状态时，所述辅助杆处于小伸缩量的状态（完全密封是出于最小伸出量的状态），所述触发杆4处于最大伸出量的状态；
所述密封件21包括但是不局限于以下列举的几种：橡胶材质的密封圈、硅橡胶材质的密封圈或柔软材质的密封圈；
同时，所述密封件21设置在所述密封门3与反应腔室1投入的接触端面上，当所述密封门3对所述投入口22进行封闭时，能够实现对所述投入口22的密封；
可选的，所述碳化环境监测模块包括有机质种类识别单元、反应环境监测单元和传输单元，所述有机质种类识别单元对送入所述反应腔室1中的有机质废料8进行识别，以获得所述有机质废料8的种类数据，所述反应环境监测单元对所述反应腔中的环境进行监测，以获得所述反应腔室1中的实时环境数据，所述传输单元将所述反应环境监测单元监测得到的数据传输至所述智能控制模块中；
其中，所述传输单元包括通讯器和数据收发器，所述数据收发器收集所述有机质种类识别单元和反应环境监测单元的数据，所述通讯器将数据收发器采集得到的数据传输至所述智能控制模块中；
同时，所述反应环境监测单元设置在所述供应单元的上方，且所述反应环境监测单元包括传感器构件和存储器，所述传感器构件设置在所述反应腔室1中，所述存储器存储所述传感器构件监测得到的实时环境数据；
所述实时环境数据包括反应腔室1的温度、湿度和反应压力；
所述传感器构件设置在所述反应腔室1中，并对所述反应腔室1中的实时环境数据进行监测；
所述传感器构件包括湿度传感器、温度传感器和压力传感器，所述湿度传感器对所述反应腔室1中的湿度进行检测，所述温度传感器监测所述反应腔室1中的温度，所述压力传感器监测所述反应腔室1中的反应压力数据；
另外，所述反应环境监测单元还包括防护罩，所述防护罩用于对所述传感器构件进行防护，以维持所述传感器构件不会在高温环境下造成损坏，同时，在本实施例中，所述传感器构件采用内高温的传感器；
可选的，所述有机质种类识别单元设置在所述反应腔室1的投放口处，并对送入所述反应腔室1的有机质废料8的种类进行识别；
所述有机质类别识别单元包括识别探头、有机质数据库和支撑构件，所述支撑构件对所述识别探头进行支撑，所述识别探头对所述有机质废料8进行图像数据的采集，所述有机质数据库中存储有常见的有机质废料8的图像数据；
所述中央处理器获取所述识别探头采集得到的图像数据，并通过计算机图像处理技术对所述图像数据进行处理，所述处理包括如下步骤：
S11、对原始图像进行降噪、去背景和对比度增强等操作，以提高识别准确性，同时，对图像进行裁剪和缩放，使其与数据库中的图像大小和方向一致；
S12、特征提取：从预处理后的图像中提取关键特征，例如形状、颜色、纹理等；
使用常见的特征提取技术，如SIFT、SURF或HOG等；
S13、图像识别与分类：将提取的特征与预先建立的有机质废料8种类数据库进行匹配；可以使用深度学习的方法，如卷积神经网络（CNN）对图像进行分类，因为CNN在图像识别中表现出色，数据库中应该包含各种常见的有机质废料8的图像和它们的特征；
S14、输出结果：根据匹配和分类的结果，确定进入反应腔室1的有机质废料8种类，这个结果可以直接用于后续的处理流程，例如确定碳化参数等；
S15、持续学习与更新：为了提高识别准确性，可以将误识别的样本反馈到系统，进行模型的再训练和优化，定期更新数据库，加入新的有机质废料8种类和其对应的图像和特征；
其中，通过卷积神经网络、图像处理技术对图像数据进行分类和图像处理，是一是本领域的技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中不再一一赘述；
通过所述有机质种类识别单元、反应环境监测单元相互配合，使得有机质废料8的种类和反应实时环境能够得到监测，以提升整个有机质废料8碳化过程的精准性和可靠性，使得整个系统具有碳化过程评估精准性高、碳化过程可控的优点。
实施例二：本实施例应当理解为包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，还在于所述有机质废料炭化处理系统还包括热能回收模块，所述热能回收模块对所述碳化过程中的产生的热能进行回收并进行重利用；
其中，所述热能回收模块还与所述中央处理器控制连接，并基于所述中央处理器对所述热能回收模块进行集中控制，以提升整个系统对碳化过程产生的热能的转换和利用效率；
所述热能回收模块包括热能回收单元和热能分析单元，所述热能回收单元对所述碳化模块产生的热能进行回收，所述热能分析单元对所述反应腔室中的状态进行分析，并根据分析结果触发对所述热能回收单元对所述反应腔室中的热能进行回收；
所述热能回收单元包括热交换器、热电发生器和电池，所述热交换器传递碳化过程产生的热气体，所述热电发生器接收热交换器的导热材料捕获的能量，从而在塞贝克效应材料的两侧形成温差，所述电池用于存储热点发生器转换并整流调节得到的电量；
所述热交换器设置有供所述碳化过程产生的热气进入并传递热能的端口，且热交换器采用的导热材料为铜或铝，以用于有效的传递热量；同时，所述热交换器还包括风冷器，所述风冷器用于降低热电发生器的一侧温度，从而维持热梯度；
所述热电发生器包括塞贝克效应材料、电导和电流调节器，所述电导连接所述塞贝克效应材料的两侧，以用于传递产生的电流， 所述电流调节器确保擦汗很高的电流稳定并供电池进行充电；
所述热电发生器与所述热交换器的接触端面采用塞贝克效应材料制成；
其中，塞贝克效益材料是利用热点效应（Seebeck效应）工作，这种效应使得在材料两端存在温差时，可以产生一个电压；
所述热能回收单元的详细工作过程包括：
S21、碳化过程产生的热气体首先进入热交换器；
S22、热交换器的导热材料捕获这些热量，并将其传递给热电发生器的一侧；
S23、热电发生器的另一侧被冷却系统冷却，从而在塞贝克效应材料的两侧形成温差；
S24、由于温差，塞贝克效应材料产生电压和电流；
S25、产生的电流经过电流调节器进行调整，然后可以直接存储在电池或超级电容器中供后续使用；
所述热能分析单元获取所述反应腔室中的热能状态数据、所述热能回收单元的参数数据，并根据下式计算转换指数Z：
；
式中，ΔT 为当前的热交换温差，通过设置在所述塞贝克效应材料两侧的温度传感器直接测量得到，Tmax为允许的最大温差，由塞贝克效应材料制成的热点交换器直接确定，Estored是当前存储的电能，Ecap是电池或超级电容器的最大容量，由电池或超级电容器的默认参数直接确定，R 是热电发生器的当前效率，其值由所述热电发生器的固有参数直接确定，α、β、γ为权重系数，具体的权重值由系统根据每个参数的重要程度自行进行设定，且权重系数之间满足：α+β+γ=1；
其中，如果一个变量对系统的影响很大，那么它的权重会较高；反之，如果其影响较小，那么权重会较低；
在本实施例中，若所述转换指数Z超过设定的监控阈值value，则触发所述热能转换单元将产生的热能转换为电能并进行存储；
若所述转换指数Z低于设定的监控阈值value，则继续对所述碳化模块的碳化过程进行监控；
其中，设定的监控阈值value由系统或管理者/操作人员根据实际的情况进行设定，这是本领域的技术人员所熟知的技术手段，本领域的技术人员可以查询相关的技术手册获知该技术，因而在本实施例中不再一一赘述；
通过所述热能转换模块和碳化模块的相互配合，使得碳化过程产生的热能能够供给碳化模块的自身需要，提升资源的利用率，还兼顾对有机质废料的高效处理，保证整个系统具有碳化过程智能程度高和资源利用率高的优点。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。
Claims (10)
1.一种基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，所述有机质废料炭化处理系统包括服务器，其特征在于，所述有机质废料炭化处理系统还包括碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块，所述服务器分别与所述碳化环境监测模块、碳化模块、智能控制模块和环保排放模块连接；
所述碳化模块用于对有机质废料进行碳化，所述碳化环境监测模块监测有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，所述智能控制模块获取所述碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数进行评估形成评估结果，并根据评估结果触发对所述碳化模块碳化条件的控制，所述环保排放模块对碳化模块产生的气体进行处理，并将处理后的气体进行排放，其中，所述智能控制模块获取有机质废料的种类和碳化模块碳化过程的实时环境参数，并计算给定的有机质种类K、理想碳化环境参数与实际环境参数之间的匹配指数Match（K）：
；
式中，w1、w2、w3为权重系数，其值由系统根据实验进行设定，Tactual为实际碳化过程中的环境温度检测值，Hactual为实际碳化过程中的环境湿度检测值，Pactual为实际碳化过程中的环境压力检测值，fT（K）为有机质种类K 的理想碳化温度，其值由系统根据历史数据进行设定，fH（K）为有机质种类K 的理想碳化湿度，其值由系统根据历史数据进行设定，fP（K）为有机质种类K 的理想碳化压力，其值由系统根据历史数据进行设定；
若匹配指数Match（K）超过设定的监控阈值limit，表示实际碳化环境参数与理想值之间的偏差越大，则触发碳化环境监测模块对所述碳化模块碳化条件的控制。
2.根据权利要求1所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述碳化模块包括设有投入口的反应腔室、加热单元、压力调控单元、湿度调控单元和气体排放单元，所述反应腔室供有机质进行放置，其中，所述加热单元、压力调控单元、湿度调控单元和气体排放单元均设置在所述反应腔室上，所述加热单元对有机质废料进行碳化，所述压力控制单元对所述反应腔室中的碳化压力进行控制，所述湿度调控单元对所述反应腔室中的碳化湿度进行控制，所述气体排放单元对所述加热单元的加热过程产生的废气进行排出；
其中，所述气体排放单元与所述环保排放模块进行连接。
3.根据权利要求2所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述环保排放模块包括第一气体过滤单元、气体分析单元、第二气体过滤单元和排放通道，所述第一气体过滤单元对所述加热单元碳化过程产生的气体进行初次过滤，所述气体分析单元对第一气体过滤单元处理后的气体进行分析形成分析结果，并根据分析结果确定是否进行二次过滤；
其中，若分析结果需要进行二次过滤，则将所述第一气体过滤单元过滤后的气体回流至所述第二气体过滤单元中进行过滤。
4.根据权利要求3所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述智能控制模块获取所述碳化环境监测模块监测得到的有机质种类数据和碳化模块碳化过程的环境参数，并根据下式计算碳化参数：
；
式中，C为有机质废料的碳含量，Tideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化温度，Hideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化湿度，Pideal（C）为对于含有碳量的有机质进行碳化所需的碳化压力，aT、bT、aH、bH、aP、bP为通过历史碳化参数确定的常数项，其值由不同碳含量、以及对应的理想碳化参数的数据使用线性回归进行拟合得到；
所述智能控制模块计算得到的碳化参数传输至所述碳化模块中并触发对所述碳化模块对有机质进行碳化操作。
5.根据权利要求4所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述加热单元包括燃烧嘴、支撑座、角度调整构件和振动构件，所述支撑座支撑所述有机质废料，所述燃烧嘴向所述有机质废料喷射火焰，所述角度调整构件对所述有机质废料的角度进行调整，所述振动构件对所述有机质废料进行振动，以将碳化后的灰烬抖落；
其中，所述角度调整构件与所述支撑座驱动连接，以驱动所述支撑座跟随所述角度调整构件的转动而转动，所述角度调整构件包括固定齿轮、转动齿轮和转动驱动机构，所述支撑座的底壁设有供所述固定齿轮连接的支撑杆，且所述固定齿轮嵌套在所述支撑杆形状支撑部，所述支撑部与所述反应腔室的底壁铰接，所述转动齿轮与所述固定齿轮啮合，并在所述转动驱动结构的驱动下带动所述转动齿轮转动。
6.根据权利要求5所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述碳化模块还包括供应单元和密封单元，所述供应单元将有机质废料送入所述反应腔室内，所述密封单元对所述反应腔室的投入口进行密封；
其中，所述供应单元和所述密封单元均设置在所述反应腔室的投入口处，并在所述供应单元将所述有机质废料放入所述反应腔室后，所述密封单元将所述投入口进行密封，以形成密闭的碳化环境。
7.根据权利要求6所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述碳化环境监测模块包括有机质种类识别单元、反应环境监测单元和传输单元，所述有机质种类识别单元对送入所述反应腔室中的有机质废料进行识别，以获得所述有机质废料的种类数据，所述反应环境监测单元对所述反应腔中的环境进行监测，以获得所述反应腔室中的实时环境数据，所述传输单元将所述反应环境监测单元监测得到的数据传输至所述智能控制模块中；
其中，所述反应环境监测单元设置在所述供应单元的上方，且所述反应环境监测单元包括传感器构件和存储器，所述传感器构件设置在所述反应腔室中，所述存储器存储所述传感器构件监测得到的实时环境数据；
所述实时环境数据包括反应腔室的温度、湿度和反应压力。
8.根据权利要求7所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述有机质种类识别单元设置在所述反应腔室的投放口处，并对送入所述反应腔室的有机质废料的种类进行识别。
9.根据权利要求8所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述供应单元包括供应构件和伸缩构件，所述供应构件将所述有机质废料运输至所述反应腔室中，所述伸缩构件将所述供应构件的位置进行调整。
10.根据权利要求9所述的基于智慧管理的有机质废料炭化处理系统，其特征在于，所述密封单元包括密封门、触发构件和密封件，所述密封件设置在所述密封门上，并在所述密封门对所述反应腔室的投入口进行密封时能提供稳定的密封环境，所述触发构件将所述密封门与所述反应腔室的投入口进行密封。
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