【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及厌氧发酵，尤其涉及一种厌氧发酵罐安全监测系统。
技术介绍
1、厌氧发酵是一种在无氧条件下进行的微生物代谢过程，广泛应用于生物质能源、环境保护等领域。厌氧发酵罐是进行厌氧发酵的关键设备，其安全运行对整个生产过程至关重要。然而，现有的厌氧发酵罐在运行过程中，由于缺乏有效的安全监测手段，容易导致安全隐患，甚至发生爆炸等严重事故。因此，开发一种能够实时监测厌氧发酵罐运行状态的安全监测系统具有重要的实际意义。
2、中国专利公开号：cn112481095b。公开了一种沼气发酵原料智能调配系统，涉及沼气生产
，解决了现有方案中秸秆和粪便的混合依赖工人的工作经验导致产气效率低的技术问题；该方案设置了物料管理模块，该设置通过对物料的存储环境进行监测，有助于保证物料的质量，保证产气效率；该方案设置了供给控制模块，该设置在物料输送过程中对物料供给设备的状态进行监测，有助于保证物料传输效率，避免因物料传输异常导致产气效率降低；该方案设置了智能调配模块，该设置通过对智能调配设备中的环境进行智能调控，保证了物料的充分混合，提高了物料混合物的质量，有助于提高产气的效率和质量；由此可见该方案没有对厌氧发酵罐发酵过程的安全状况进行分析，存在发酵过程不稳定和安全性低的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种厌氧发酵罐安全监测系统，用以克服现有技术中发酵过程安全性低、安全监测效率低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种厌氧发酵罐安全监测系统，所述系统包括，
3、信息获取模块，用以获取发酵物料信息和厌氧发酵罐安全气压范围；
4、信息分析模块，用以根据菌种比例、发酵物料的颗粒度和发酵初始温度对监测周期内的预测温度区间进行分析；
5、发酵监测模块，用以根据所述预测温度区间、挥发性脂肪酸浓度范围和厌氧发酵罐安全气压范围分别对监测周期内发酵过程中的温度、挥发性脂肪酸浓度和气压进行监测分析，并计算温度异常指数，所述发酵监测模块设有第一监测单元，用以根据预测温度区间对厌氧发酵罐的发酵过程进行分析，并根据分析结果计算温度异常指数，所述所述发酵监测模块还设有第二监测单元，其用以根据挥发性脂肪酸浓度对温度异常指数进行调节，所述发酵监测模块还设有第三监测单元，用以根据厌氧发酵罐的安全气压区间对温度异常指数的调节过程进行优化；
6、收集监测模块，用以根据监测周期内厌氧发酵罐实时产生的甲烷气体浓度对厌氧发酵罐的发酵情况进行分析，并根据甲烷气体浓度和温度异常指数计算监测周期内的安全异常指数；
7、告警处理模块，用以根据所述安全异常指数对厌氧发酵罐的异常情况进行告警，并记录告警次数；
8、反馈分析模块，用以根据当前发酵周期内的告警次数和各监测周期内的甲烷气体浓度对下一发酵周期发酵物料颗粒度进行调整，并将发酵物料颗粒度作为输出方案进行输出。
9、进一步地，所述信息分析模块设有计算单元，所述计算单元根据发酵物料颗粒度、菌种比值和发酵物料初始温度计算温度预测曲线t(x)，温度预测曲线的函数表达式t(x)公式如下：
10、t(x)＝1/1000×μ×x1/(k×x)+a，0＜x≤t
11、t(x)＝a，x＝0；
12、其中，t为发酵周期，μ是发酵物料颗粒度，单位是米，k是菌种比值，a是发酵物料初始温度。
13、进一步地，所述信息分析模块设有预测单元，所述预测单元根据监测周期内温度变化曲线的中值温度t预计算该监测周期内的预测温度区间，其中t预计算公式如下：
14、t预＝1/1000×μ×d1/[k×(2×d+t)/2]+a；
15、所述预测单元根据监测周期内温度变化曲线的温度t预计算预测温度区间，将温度区间的左值设为α温，设定α温＝t预-w，将温度区间的右值设为β温，设定β温＝t预+w；
16、其中，x为当前发酵时间，t为监测周期，w为误差值。
17、进一步地，所述第一监测单元将监测周期内平均温度t现与监测周期内预测温度区间进行比对，并根据比对结果计算温度异常指数，其中：
18、当t现＜α温时，所述第一监测单元判定当前监测周期内温度低，所述第一监测单元将温度异常指数设定为t1异，设定t1异＝arctan(α温-t现)；
19、当α温≤t现≤β温时，所述第一监测单元判定当前监测周期内温度正常；
20、当t现＞β温时，所述第一监测单元判定当前监测周期内温度高，所述第一监测单元将温度异常指数设定为t2异，设定t2异＝arctan(β温-t现)。
21、进一步地，所述第二监测单元将监测周期内平均挥发性脂肪酸浓度q与各预设挥发性脂肪酸浓度进行比对，并根据比对结果对温度异常指数进行调节，其中：
22、当q＜vfa1时，所述第二监测单元判定当前监测周期内挥发性脂肪酸浓度低，所述第二监测单元将温度调节系数设定为y1，设定y1＝sin(vfa1-q)；
23、当vfa1≤q≤vfa2时，所述第二监测单元判定当前监测周期内挥发性脂肪酸浓度正常；
24、当q＞vfa2时，所述第二监测单元判定当前监测周期内挥发性脂肪酸浓度高，所述第二监测单元将温度调节系数设定为y2，设定y2＝sin(vfa2-q)；
25、所述第二监测单元根据温度调节系数yj对温度异常指数进行调节，j＝1，2，并将调节后的温度异常指数设为ti异’，i＝1，2。
26、进一步地，所述第三监测单元将厌氧发酵罐的安全气压范围与监测周期内平均气压p进行比对，并通过比对结果对温度异常指数的调节过程进行优化，其中：
27、当p≤β气时，所述第三监测单元判定当前监测周期内气压正常；
28、当p＞β气时，所述第三监测单元判定当前监测周期内气压高，所述第三监测单元设置温度优化指数y对温度异常指数的调节过程进行优化，设定y＝(β气-p)×2/(α气+β气)，并将优化后的调节系数设为yj’，j＝1,2，设定yj’＝yj×y。
29、进一步地，所述收集监测模块将监测周期内平均甲烷气体浓度n与各预设甲烷气体浓度进行比对，并根据比对结果与所述温度异常指数计算安全异常指数s，其中：
30、当n＜nd1时，所述收集监测模块判定当前监测周期内甲烷浓度低，所述收集监测模块将安全异常指数设定为s1，设定s1＝ti异+en1-n，i＝1,2；
31、当nd1≤n≤nd2时，所述收集监测模块判定当前监测周期内甲烷浓度正常；
32、当n＞nd2时，所述收集监测模块判定当前监测周期内甲烷浓度高，所述收集监测模块将安全异常指数设定为s2，设定s2＝ti异+end2-n；
33、其中，nd1为第一预设甲烷气体浓度，nd2为第二预设甲烷气体浓度，nd1＜nd2。
34、进一步地，所述告警模块根据安全异常指数sz对厌氧发酵罐的发酵情况进行告警，设定z＝1，2，并对告本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述信息分析模块设有计算单元，所述计算单元根据发酵物料颗粒度、菌种比值和发酵物料初始温度计算温度预测曲线t(x)，温度预测曲线的函数表达式t(x)公式如下：
3.根据权利要求2所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述信息分析模块还设有预测单元，所述预测单元根据监测周期内温度变化曲线的中值温度t预计算该监测周期内的预测温度区间，其中t预计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述第一监测单元将监测周期内平均温度t现与监测周期内预测温度区间进行比对，并根据比对结果计算温度异常指数，其中：
5.根据权利要求4所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述第二监测单元将监测周期内平均挥发性脂肪酸浓度q与各预设挥发性脂肪酸浓度进行比对，并根据比对结果对温度异常指数进行调节，其中：
6.根据权利要求5所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述第三监测单元将厌氧发酵罐的安全气压范
7.根据权利要求4所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述收集监测模块将监测周期内平均甲烷气体浓度N与各预设甲烷气体浓度进行比对，并根据比对结果与所述温度异常指数计算安全异常指数S，其中：
8.根据权利要求7所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述告警模块根据安全异常指数Sz对厌氧发酵罐的发酵情况进行告警，设定z＝1，2，并对告警情况进行记录，其中：
9.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述反馈分析模块设有调整单元，所述调整单元根据发酵周期内的告警次数n计算调整系数g，设定g＝en×t/T；
10.根据权利要求9所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述反馈分析模块还设有补偿单元，所述补偿单元根据各监测周期内收集的甲烷气体浓度数据计算甲烷气体浓度方差σ，甲烷气体浓度方差的计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述信息分析模块设有计算单元，所述计算单元根据发酵物料颗粒度、菌种比值和发酵物料初始温度计算温度预测曲线t(x)，温度预测曲线的函数表达式t(x)公式如下：
3.根据权利要求2所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述信息分析模块还设有预测单元，所述预测单元根据监测周期内温度变化曲线的中值温度t预计算该监测周期内的预测温度区间，其中t预计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述第一监测单元将监测周期内平均温度t现与监测周期内预测温度区间进行比对，并根据比对结果计算温度异常指数，其中：
5.根据权利要求4所述的厌氧发酵罐安全监测系统，其特征在于，所述第二监测单元将监测周期内平均挥发性脂肪酸浓度q与各预设挥发性脂肪酸浓度进行比对，并根据比对结果对温度异常指数进行调节，其中：
6.根据权利要求5所述的厌氧发酵罐安全监...
【专利技术属性】
技术研发人员：王者武，侯浩，姚明阳，李涛，宋皓，
申请(专利权)人：国润生物质能源山东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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