CN207472322U - 一种沼气工程大数据平台系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种沼气工程大数据平台系统属于沼气工程领域；包括数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；所述数据采集模块通过数据传输模块连接数据处理模块；所述数据采集模块包括温度传感器、压力传感器、pH值传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器和重量传感器，数据传输模块包括双边带调幅电路，所述数据处理模块包括用户基站单元和服务器单元，所述用户基站单元为PC机，用户基站单元数量最少为一个，所述服务器单元为服务器，用户基站单元通过无线连接服务器单元；本实用新型实现了一种沼气工程大数据平台系统的硬件设备。

Description

一种沼气工程大数据平台系统

技术领域

本实用新型一种沼气工程大数据平台系统属于沼气工程领域。

背景技术

近年来，中国投入大量资金用于沼气技术处理畜禽粪便、工业有机废水、生活污水、城市有机垃圾等工程建设，已形成了户用沼气、小区联户沼气工程、大中型沼气工程等共同发展的新格局。

据有关部门不完全统计，我国已建成的各类型沼气工程已超过100000处。沼气工程在其大规模发展的过程中逐渐累积了庞大的、有利用价值的状态监测历史数据，一个全天候运行的大型沼气工程每年采集的数据量多达1亿个。所涉及的数据资料量规模已经巨大到无法通过人脑甚至主流软件工具进行分析和处理。这些状态监测数据往往存储在不同的计算机或者关系数据库中，无法实现数据共享及统筹分析，其潜在的价值难以得到充分的利用。同时，传统的数据分析越来越难以满足沼气工程的需求，仍存在很多亟待解决的问题，主要包含以下几个方面：

1、后续管理的技术力量薄弱，服务网络不完善，服务机制不健全，信息分享不及时；

2、运行管理粗放，缺乏更精细化的运行管理；

3、沼气工作信息化流程不健全，企业、专家与政府缺乏有效沟通；

4、沼气工程的安全评估不完善等。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种沼气工程大数据平台系统硬件设备。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种沼气工程大数据平台系统，包括数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；所述数据采集模块通过数据传输模块连接数据处理模块；所述数据采集模块包括温度传感器、压力传感器、pH值传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器和重量传感器，数据传输模块包括双边带调幅电路，所述数据处理模块包括用户基站单元和服务器单元，所述用户基站单元为PC机，用户基站单元数量最少为一个，所述服务器单元为服务器，用户基站单元通过无线连接服务器单元。

进一步地，所述一种沼气工程大数据平台系统，所述双边带调幅电路包括乘法器MC1496、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；所述乘法器MC1496 有1、2、3、4、5、7、8、10、12和14管脚，所述管脚4分别连接电阻R6、电容C3和电阻 R8，所述电阻R6分别连接电容C3和电阻R7，所述电容C3通过电阻R8、电阻R9、电阻R10 和电容C5连接端点UX，所述电阻R7通过电容C5连接端点UX，所述管脚1通过电容C5连接端点UX，所述管脚10通过电容C4连接端点UC，所述管脚8分别连接电阻R11、电阻R12、电容C1和电阻R2，所述电阻R11连接电容C4，所述电阻R12连接地线，所述电容C1连接地线，所述管脚6连接电阻R3，所述电阻R3分别连接电阻R2、端点+12V和电阻R4，所述管脚 12分别连接电阻R4和电容C2，所述电容连接端点UO，所述管脚2通过电阻R1连接管脚3，所述管脚5通过电阻R5连接地线，所述管脚14分别连接电阻R9和端点-8V。

有益效果：

本实用新型提供了一种沼气工程大数据平台系统硬件设备，本实用新型采用数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；所述数据采集模块通过数据传输模块连接数据处理模块；所述数据采集模块包括温度传感器、压力传感器、pH值传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器和重量传感器，数据传输模块包括双边带调幅电路，所述数据处理模块包括用户基站单元和服务器单元，所述用户基站单元为PC机，用户基站单元数量最少为一个，所述服务器单元为服务器，用户基站单元通过无线连接服务器单元；本实用新型结构简单，易于操作，实现了一种沼气工程大数据平台系统的硬件设备。

附图说明

图1是一种沼气工程大数据平台系统结构简图。

图2是双边带调幅电路图。

图3是一种沼气工程大数据平台系统功能图。

图中：11温度传感器、12压力传感器、13pH值传感器、14甲烷传感器、15二氧化碳传感器、16硫化氢传感器、17重量传感器、21双边带调幅电路、31用户基站单元、32服务器单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施方式一

一种沼气工程大数据平台系统，如图1所示，包括数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；所述数据采集模块通过数据传输模块连接数据处理模块；所述数据采集模块包括温度传感器11、压力传感器12、pH值传感器13、甲烷传感器14、二氧化碳传感器15、硫化氢传感器16和重量传感器17，数据传输模块包括双边带调幅电路21，所述数据处理模块包括用户基站单元31和服务器单元32，所述用户基站单元31为PC机，用户基站单元31数量最少为一个，所述服务器单元32为服务器，用户基站单元31通过无线连接服务器单元32。

工作原理：通过温度传感器11、压力传感器12、pH值传感器13、甲烷传感器14、二氧化碳传感器15、硫化氢传感器16和重量传感器17实时采集沼气发酵中的温度、压力、pH值、甲烷含量、二氧化碳含量、硫化氢含量和发酵之后的固含量，通过数据传输模块传输至用户基站单元31暂时存储，用户基站单元31数量最少为一个，然后每个用户基站单元31通过无线传输将数据信息传输到服务器单元32，经过服务器处理后，将分析结果传回用户基站单元 31，方便用户随时查看，了解发酵规律和故障信息，有利于更好的掌握发酵信息和及时处理问题。

具体实施方式二

具体地，所述一种沼气工程大数据平台系统，如图2所示，所述双边带调幅电路21包括乘法器MC1496、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；电阻R1值为1kΩ，电阻R2值为1kΩ，电阻R3值为3.3kΩ，电阻R4值为3.3kΩ，电阻R5 值为680kΩ，电阻R6值为1kΩ，电阻R7值为1kΩ，电阻R8值为750Ω，电阻R9值为47KΩ，电阻R10值为750Ω，电阻R11值为51Ω，电阻R12值为1kΩ，电容C1值0.1μF，电容C2 值为0.1μF，电容C3值为20μF，电容C4值为0.1μF，电容C5值为20μF；所述乘法器 MC1496有1、2、3、4、5、7、8、10、12和14管脚，所述管脚4分别连接电阻R6、电容C3 和电阻R8，所述电阻R6分别连接电容C3和电阻R7，所述电容C3通过电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容C5连接端点UX，所述电阻R7通过电容C5连接端点UX，所述管脚1通过电容 C5连接端点UX，所述管脚10通过电容C4连接端点UC，所述管脚8分别连接电阻R11、电阻 R12、电容C1和电阻R2，所述电阻R11连接电容C4，所述电阻R12连接地线，所述电容C1 连接地线，所述管脚6连接电阻R3，所述电阻R3分别连接电阻R2、端点+12V和电阻R4，所述管脚12分别连接电阻R4和电容C2，所述电容连接端点UO，所述管脚2通过电阻R1连接管脚3，所述管脚5通过电阻R5连接地线，所述管脚14分别连接电阻R9和端点-8V。

具体实施方式三

一种在所述一种沼气工程大数据平台系统上实现的沼气工程大数据的方法，包括以下步骤：

步骤a、通过数据采集模块采集沼气工程的运行状态参数，包括温度、压力、pH值、固含量、产气率和沼气成分的数据参数；

步骤b、数据传输模块将数据采集模块采集的数据传输给用户基站单元31；

步骤c、通过现场调研和测试，人工将沼气工程的工艺设计参数输入到用户基站单元31，工艺设计参数包括工程规模、预处理的形式、发酵形式、发酵反应器的规格尺寸、保温设计和进出料形式；

步骤d、用户基站单元31将运行状态参数和工艺设计参数通过GPRS无线网络实时或者定时传输至服务器单元32；

步骤e、服务器单元32接收运行状态参数和工艺设计参数，利用DPS对采集到原始数据进行初步的编辑、整理、分类、归并，剔除异常数据，得到精确的数据资源储存在存储器当中；

步骤f、当存储器中的数据积累到阈值的时候，对数据参数进行分析计算，通过大量的基础数据分析，总结沼气发酵的参数规律和故障诊断分析数据，并将总结的沼气发酵参数规律和故障诊断分析数据传回用户基站单元31。

具体实施方式四

本实用新型结合沼气生产环境和工程工艺，在分析和优选大数据的体系架构基础上，将大数据分析技术与沼气工程的智能监控、能耗分析和状态预警等控制技术深度融合，形成更优的沼气工程工艺和监控策略，提高了沼气工程运行数据的利用率、信息共享与数据分析能力，构建一个集存储、收集与分析的全过程沼气工程运行大数据平台，最大化挖掘运行管理中累积的数据的隐藏规律，进行沼气工程的工艺优化、能耗分析、状态预警与综合评价等应用研究，能确保沼气工程高效稳定运行，更好服务于沼气工程的经济效益和环保效益。

本实用新型从功能上分为3个部分：数据采集、数据计算、数据服务。

1.数据采集主要包括运行参数数据和结构参数数据

运行参数：是指沼气工程的运行状态参数，包括温度、压力、pH值、固含量、产气率、沼气成分等数据参数。

结构参数：是指沼气工程的工艺设计参数，包括工程规模、预处理的形式、发酵形式、发酵反应器的规格尺寸、保温设计、进出料形式等。

在每个沼气工程中都设置一个数据基站服务器，用于沼气工程的数据收集和与大数据服务器之间的数据传输。其中，运行参数可以通过传感器进行采集，暂存在基站服务器，结构参数通过现场调研、测试，人工输入至基站服务器暂存。最后将所有基站服务器的数据通过 GPRS无线网络实时或定期的传输至大数据服务器。

利用大规模并行处理系统MPP和分布式处理系统Hadoop混搭构建沼气工程大数据平台，可以实现的功能包括数据计算和数据服务。

其中，数据计算包括数据处理、数据分析。数据服务包括数据存储、数据报表、数据查询、数据提取、规律总结、趋势预测、故障诊断及数据可视化等。

数据处理：利用数据处理软件DPS对采集到原始数据进行初步的编辑、整理、分类、归并，剔除异常数据，得到精确的数据资源储存在存储器当中。

数据分析：当存储器中的数据积累到一定量的时候，便可以运用大数据平台对数据进行分析计算，通过大量的基础数据分析，总结沼气发酵的参数规律，用于指导发酵工艺优化、降低发酵能耗、发酵状态预警和运行效果评价等功能。

向大数据平台提供数据的沼气工程用户，可以实现数据库中所有存储数据的共享。如图 3所示，数据库为用户提供了网络数据查询、数据提取、数据报表等功能，供用户随时访问。用户也可以将故障信息通过用户基站传输至大数据平台进行分析诊断，大数据平台的数据分析结果通过GPRS网络定期反馈至用户基站，指导其对工程中存在的工艺设计问题、参数设置问题、能量损耗问题等进行优化和改进，帮助用户解决实际问题，提高工程的产气效率，降低系统能耗。大数据平台还能够对发酵的发展趋势、发酵中可能出现的问题进行提前的估算，通过手机APP软件传送至工程的管理人员，指导其提前进行处理，防患问题的发生，降低用户损失。

Claims (2)

1.一种沼气工程大数据平台系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；所述数据采集模块通过数据传输模块连接数据处理模块；所述数据采集模块包括温度传感器(11)、压力传感器(12)、pH值传感器(13)、甲烷传感器(14)、二氧化碳传感器(15)、硫化氢传感器(17)和重量传感器(18)，数据传输模块包括双边带调幅电路(21)，所述数据处理模块包括用户基站单元(31)和服务器单元(32)，所述用户基站单元(31)为PC机，用户基站单元(31)数量最少为一个，所述服务器单元(32)为服务器，用户基站单元(31)通过无线连接服务器单元(32)。

2.根据权利要求1所述一种沼气工程大数据平台系统，其特征在于，所述双边带调幅电路(21)包括乘法器MC1496、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；所述乘法器MC1496有1、2、3、4、5、7、8、10、12和14管脚，所述管脚4分别连接电阻R6、电容C3和电阻R8，所述电阻R6分别连接电容C3和电阻R7，所述电容C3通过电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容C5连接端点UX，所述电阻R7通过电容C5连接端点UX，所述管脚1通过电容C5连接端点UX，所述管脚10通过电容C4连接端点UC，所述管脚8分别连接电阻R11、电阻R12、电容C1和电阻R2，所述电阻R11连接电容C4，所述电阻R12连接地线，所述电容C1连接地线，所述管脚6连接电阻R3，所述电阻R3分别连接电阻R2、端点+12V和电阻R4，所述管脚12分别连接电阻R4和电容C2，所述电容连接端点UO，所述管脚2通过电阻R1连接管脚3，所述管脚5通过电阻R5连接地线，所述管脚14分别连接电阻R9和端点-8V。