一种存量垃圾的原位稳定化控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种存量垃圾的原位稳定化控制系统及方法，属于垃圾处理技术领域。包括边缘计算终端、管理云平台、PLC控制系统、显示模块和堆体监测单元，所述显示模块、PLC控制系统和堆体监测单元均与边缘计算终端电连接，所述边缘计算终端与管理云平台建立数据通信连接；所述边缘计算终端，用于接收和处理来自显示模块和堆体监测单元的信号数据，并通过执行控制策略将处理结果根据数据类型发送至PLC控制系统和管理云平台。本发明专利技术通过对井体进行布局规划，促进气体在堆体内部的循环，提高对堆体内部温度、湿度和氧气含量等参数的调控效果；同时通过对堆体内部实时状态的全面监测不断优化控制参数，加速有机物的降解，提高处理效率。提高处理效率。提高处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种存量垃圾的原位稳定化控制系统及方法


[0001]本专利技术属于垃圾处理
，具体涉及一种存量垃圾的原位稳定化控制系统及方法。

技术介绍

[0002]我国城市生活垃圾产量大，现有存量巨多，环境污染严重，资源潜力巨大但转化率极低，库容以及土地释放需求迫切。可持续的填埋技术通过填埋、加速稳定化、开采与利用以及再填埋的过程，实现缩短垃圾稳定化时间和库容重复利用的目的，达到无害化、减量化、资源化的战略目标。
[0003]目前国内普遍采用持续性低压曝气技术，首先该技术对于填埋深度较浅的堆体曝气效率较高，但随着堆体深度的增加曝气效率开始下降，当堆体深度进一步增加后，易受堆体沉降、压实、渗滤液沉积及垃圾的分布不均的影响，导致气体的曝气效率急剧下降；其次对于风机的选型直接按照经验数据，往往与现场条件并不匹配，同时对于堆体内部环境的调控没有综合考虑影响因素，如堆体的沉降对堆体内部通风的影响，氧气浓度通过注气的方式调控而忽略了注气对堆体内部温度的影响，往往导致堆体内部环境温度不足的状态，对于温度通过抽气的方式调控，手段比较单一，易受风机等设备的特性限制，并且在调控过程中对于PID控制器的参数不再动态优化，响应度较低。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种存量垃圾的原位稳定化控制系统及方法，通过对井体进行布局规划，促进气体在堆体内部的循环，提高对堆体内部温度、湿度和氧气含量等参数的调控效果，然后通过对堆体内部实时状态的全面监测不断优化控制参数，使得堆体内部的环境条件更加利于微生物的活动和繁殖，加速有机物的降解，提高处理效率。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供了一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，包括边缘计算终端、管理云平台、PLC控制系统、显示模块和堆体监测单元，所述显示模块、PLC控制系统和堆体监测单元均与边缘计算终端电连接，所述边缘计算终端与管理云平台建立数据通信连接；
[0007]所述边缘计算终端，用于接收和处理来自显示模块和堆体监测单元的信号数据，并通过执行控制策略将处理结果根据数据类型发送至PLC控制系统和管理云平台；
[0008]所述控制策略具体为：
[0009]将显示模块输入的测试数据发送至管理云平台以估算堆体密实度的分布；将堆体监测单元采集的堆体中各项参数发送至管理云平台以获取PLC控制系统的预设参数和修正后的PID控制器参数；将堆体监测单元采集的综合监测井中温湿度和气体组分的实时数据发送至PLC控制系统作为PID控制器的反馈参数以完成PID控制器的闭环控制；
[0010]将预设参数转换成控制命令下发至PLC控制系统使其启动运行，在运行过程中通
过堆体监测单元实时采集的堆体中各项参数，并根据接收到的修正后的预设参数及PID控制器参数更新PLC控制系统运行状态；
[0011]根据更新的密实度微调风机功率或者择点更换不同型号的风机以补偿影响半径变化的问题；调控过程中抽气风机的通风量只进行微调，对于氧气的浓度通过氧气注入风机进行补偿；
[0012]堆体内的温度参数通过抽气风机和注入渗沥液调控，以渗沥液的注入为主；湿度参数通过渗沥液的抽离和注入调控，以渗沥液的抽离为主；氧气含量通过注气风机和氧气注入风机进行调控，以氧气注入风机为主。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述显示模块，用于提供人机交互的可视化界面，将实地勘测的测试数据输入边缘计算终端；
[0014]其中，实地勘测的测试数据具体为勘探人员不定期的对垃圾堆体采用土壤探针法进行多点测量获取的堆体密实度。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述堆体监测单元，包括设置于综合监测井中的温湿度变送器以及气体组分监测仪和设置于抽气管道中的气体组分监测仪、压力变送器、流量变送器、温度变送器以及湿度变送器，用于实时监测堆体中各项参数变化；
[0016]其中，所述气体组分监测仪用于监测O2、H2S、NH3和CH4等气体浓度；综合监测井中采集到的堆体中温湿度以及气体组分数据用于PLC控制系统的反馈参数输入；抽气管道中采集的气体组分、压力、流量以及温湿度数据用于好氧稳定化进程的判断以及预设参数的修正。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述PLC控制系统，包括堆体内水分调控的泵体和气体调控的风机，通过接收来自于边缘计算终端的控制指令和反馈参数执行PID控制器自动完成泵体或风机输出的调节。
[0018]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述水分调控的泵体包括注液的泵体和渗沥液抽离的泵体；气体调控的风机包括抽气风机、注气风机和氧气注入风机，其中氧气注入风机的输出设置于注气风机的输出管道，用于调整注气管道中空气的氧含量。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述控制指令包括修改PID控制器的参数和调整风机的转速；反馈参数具体为综合监测井中温湿度变送器和气体组分监测仪采集的堆体内数据。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述管理云平台，包括GIS布井系统、PID控制器参数修正系统和好氧稳定监测系统，用于垃圾堆体中井体的布局规划、PLC控制系统的PID控制器参数修正以及好氧稳定进程的判定，通过好氧稳定进程的判定进行好氧稳定反应过程中堆体的需求环境条件预设值的修正。
[0021]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述GIS布井系统具体布井依据包括堆体密实度和影响半径，以影响半径来确定井体间距，通过堆体密实度对影响半径的误差进行补偿。
[0022]本专利技术还提供了一种存量垃圾的原位稳定化控制方法，应用于上述控制系统，包括以下步骤：
[0023]S1、计算曝气量和影响半径：通过测定和计算垃圾的好氧降解潜力计算曝气量，同时经过抽气和注气测定堆体内气体浓度的变化从而得到影响半径的范围，再根据中试试验绘制监测井真空度随径向距离变化的半对数图，真空度为0时的径向距离即为影响半径；
[0024]S2、确定井体间距并设置井体：首先根据堆体密实度分布图划分区域，在不同区域中依据曝气量选择的风机的特性参数以及计算得出的影响半径确定各个区域中井体的间距，然后在堆体中根据划定的区域以及确定的井间距设置井体；
[0025]S3、确定PLC控制系统的预设参数：完成原位稳定化控制系统的硬件设施后，根据已经确定的曝气量、井间距、密实度分布以及好氧反应需求的环境条件参数，初步设置PLC控制系统的预设参数；
[0026]S4、启动系统运行：管理云平台将预设参数下发至边缘计算终端后，依据控制策略向PLC控制系统下发控制命令，启动PLC控制系统运行；
[0027]S5、收集监测数据：将堆体监测单元采集的综合监测井中温湿度以及气体组分的实时数据和抽气管道中的气体组分、压力、流量以及温湿度的实时数据，通过边缘处理终端处理后发送至PLC控制系统和管理云平台；
[0028]S6、修正预设参数：PLC控制系统通过接收到的综合监测井中温湿度和气体组分的实时数据作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，其特征在于：包括边缘计算终端、管理云平台、PLC控制系统、显示模块和堆体监测单元，所述显示模块、PLC控制系统和堆体监测单元均与边缘计算终端电连接，所述边缘计算终端与管理云平台建立数据通信连接；所述边缘计算终端，用于接收和处理来自显示模块和堆体监测单元的信号数据，并通过执行控制策略将处理结果根据数据类型发送至PLC控制系统和管理云平台；所述边缘计算终端的控制策略具体为：将显示模块输入的测试数据和堆体监测单元采集的堆体中各项参数发送至管理云平台获取堆体的密实度分布、PLC控制系统的预设参数和修正后的PID控制器参数；将堆体监测单元采集的综合监测井中温湿度和气体组分的实时数据作为PID控制器的反馈参数发送至PLC控制系统；将预设参数转换成控制命令下发至PLC控制系统使其启动运行，在运行过程中通过堆体监测单元实时采集的堆体中各项参数以及接收到的修正后的预设参数及PID控制器参数更新PLC控制系统运行状态；根据更新的密实度微调风机功率或者择点更换不同型号的风机以补偿影响半径变化的问题；调控过程中抽气风机的通风量只进行微调，对于氧气的浓度通过氧气注入风机进行补偿；堆体内的温度参数通过抽气风机和注入渗沥液调控，以渗沥液的注入为主；湿度参数通过渗沥液的抽离和注入调控，以渗沥液的抽离为主；氧气含量通过注气风机和氧气注入风机进行调控，以氧气注入风机为主。2.根据权利要求1所述的一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，其特征在于：所述显示模块，用于提供人机交互的可视化界面，将实地勘测的测试数据输入边缘计算终端；其中，实地勘测的测试数据具体为勘探人员不定期的对垃圾堆体采用土壤探针法进行多点测量获取的堆体密实度。3.根据权利要求1所述的一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，其特征在于：所述堆体监测单元，包括设置于综合监测井中的温湿度变送器以及气体组分监测仪和设置于抽气管道中的气体组分监测仪、压力变送器、流量变送器、温度变送器以及湿度变送器，用于实时监测堆体中各项参数的变化；其中，所述气体组分监测仪用于监测O2、H2S、NH3和CH4的气体浓度；综合监测井中采集到的堆体中温湿度以及气体组分数据用于PLC控制系统的反馈参数输入；抽气管道中采集的气体组分、压力、流量以及温湿度数据用于好氧稳定化进程的判断以及预设参数的修正。4.根据权利要求1所述的一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，其特征在于：所述PLC控制系统，包括堆体内水分调控的泵体和气体调控的风机，通过接收来自于边缘计算终端的控制指令和反馈参数执行PID控制器自动完成泵体或风机输出的调节。5.根据权利要求4所述的一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，其特征在于：所述水分调控的泵体包括注液的泵体和渗沥液抽离的泵体；气体调控的风机包括抽气风机、注气风机和氧气注入风机，其中氧气注入风机的输出设置于注气风机的输出管道，用于调整注气管道中空气的氧含量。6.根据权利要求5所述的一种存量垃圾的原位稳定化控制系统，其特征在于：所述控制指令具体为：修改PID控制器的参数和调整风机的转速；所述反馈参数具体为：综合监测井
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【专利技术属性】
技术研发人员：莫西，
申请(专利权)人：瑞邦环境治理广东有限公司，
类型：发明
国别省市：