用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统，其特点是：包括插在堆肥体内的至少1个氧气传感器、至少1个温度传感器和至少1个水分传感器，所有传感器均通过数据采集模块与计算机电连接，而计算机通过控制器与风机电连接从而控制风机启动或停止。本实用新型专利技术的系统专门针对堆肥好氧发酵过程中，无法实现通风量适量适时供给的缺陷而提出的，旨在根据微生物种群在不同发酵时期的生长特性，利用数学模型科学控制堆肥发酵过程中可供气量，优化生产过程。该控制系统结构简单、成本低，可对单个堆肥发酵仓以及多个群体式发酵仓进行智能化整体控制、无人化操作，提高堆肥发酵效率，提高有机肥产品品质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统。
技术介绍
堆肥化是有机固体废弃物实现无害化、减量化和资源化的有效途径。如何加快物料分解，提早堆肥化进程，降低处理成本，而减少养分损失等是堆肥化应用于环境治理和生产优质有机肥亟待解决的重大课题。好氧发酵是目前堆肥发酵的最主要手段。好氧发酵是利用好氧微生物在好氧状态下对有机质进行的快速降解，因此，通风供氧是保证好氧发酵顺利进行的重要因素。通风可供给微生物 新陈代谢所需的氧气，带走部分水分，同时可调整控制堆体温度。然而，由于在整个发酵过程中温度在不断变化，而随着温度的变化，微生物类群也处在一个不断进行的动态变化之中，这样微生物类群的需氧量也随之发生变化。如果通气量不足将抑制好氧微生物的活动，使发酵周期变长，影响生物有机肥的质量。如果通气太旺，微生物活动旺盛，有机质分解加剧，腐殖质积累减少，同时通气过于旺盛还会带走大量的热量，影响发酵温度。目前的好氧发酵强制通风主要是人工控制方式，或以定时器控制风机的(风机)运行，或通过对温度的监测，控制通风量。这些控制方式无法满足不同微生物种群、不同阶段对氧气的需求，难以做到生产过程通气量的适量适时供给，无法保证发酵过程的最优化操作。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单、成本低，能够对堆肥发酵过程进行通风，实现智能化控制的用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统。一种用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统，其特别之处在于包括插在堆肥体内的至少I个氧气传感器、至少I个温度传感器和至少I个水分传感器，所有传感器均通过数据采集模块与计算机电连接，而计算机通过控制器与风机电连接从而控制风机启动或停止。其中计算机采用带有人机界面的工控机，控制器采用PLC。本技术的系统专门针对堆肥好氧发酵过程中，无法实现通风量适量适时供给的缺陷而提出的，旨在根据微生物种群在不同发酵时期的生长特性，利用数学模型科学控制堆肥发酵过程中可供气量，优化生产过程。该控制系统结构简单、成本低，可对单个堆肥发酵仓以及多个群体式发酵仓进行智能化整体控制、无人化操作，提高堆肥发酵效率，提高有机肥产品品质。从而为农业废弃物的合理有效利用，堆肥发酵的精细化生产操作创造了条件。本技术的系统可根据堆肥原料的成分，微生物的种群，通过调整参数实现适量适时供气，实现最优化操作，也可通过参数的调整，将其应用于污泥发酵系统以及城市固体废弃物的减量化处理。附图说明附图I为本技术的工作原理示意图；附图2为本技术的逻辑原理框图；附图3为本技术的主控制流程图。具体实施方式以下结合附图来对本技术作进一步详细的说明如图I所示，本技术包括插在堆肥体内的I个氧气传感器、I个温度传感器和I个水分传感器。传感器的数量以及探头所插位置可根据发酵仓内堆体的宽度、高度、进气位置、测定精度等自行调整。还包括与所有传感器连接的数据采集模块，该数据采集模块与计算机电连接，计算机具体可采用带有人机界面的工控机，计算机通过PLC控制器与风机电连接从而根据采集到的信息和预设程序控制风机的启动和停止。本技术的控制系统由I个或多个氧气传感器、温度传感器、水分传感器、数据采集模块、计算机及运算控制软件、逻辑电路系统、控制器、执行机构(风机)等部分组成。可根据不同发酵时期优势菌群的生长特性，生长需氧量，确定堆体温度、水分等关键参数控制范围，通过智能化控制风机的运行、起停时间，调整供氧量，满足菌体生长需求。至于具体关键参数可采用现有常规的堆肥好氧发酵技术。本系统实现了自动化控制方式，与常规的温度监控反馈控制系统不同，组成了温度-氧反馈控制系统，通过监测氧气浓度，换算氧浓度变化速率，然后通过模型估算，发出控制信号。实施例I :I、将鼓风机或抽风机与通风管道连接，发酵期内通风方式采用肥堆温度-氧气反馈装置自动调节。以监测氧气浓度与温度为主，进行风机的启停控制。在发酵期内，根据升温、高温、降温阶段的需氧量，(通过监测气体氧浓度的变化速率，即气体氧浓度速度梯度，其值反映了微生物生长快慢)及时调整控制风机启动停止时间片段，满足供氧需求。控制发酵温度不高于70°C。2、在发酵期结束(时间进入14-15天，温度不在上升，保持稳定，40°C左右)进入第二阶段，以水分的高低控制通气量。堆肥原料水分含量45% _65%，发酵过程中产生水分，整个生产过程结束时水分30%左右，温度接近常温。3、在堆肥的前期(发酵期)通气主要是提供微生物O2以降解有机物；在堆肥的后期(第二阶段)，通气以冷却堆肥及带走水分，达到堆肥体积、重量减少的目的。主要监测参数为水分和温度。通风开闭时间、频率、周期采用智能控制器的估算模型发出指令控制通风机的起停。模型可根据温度、氧气、水分传感器所返回的数据进行自动校正，以实现生产操作过程的最优化控制。根据试验研究结果，决定堆肥发酵过程通风机起停的环境因素较多。温度是堆肥系统微生物活动的反映，堆肥中微生物分解有机物而释放出热量，这些热量使堆肥温度上升。前期将温度控制在限定范围内，以温度-氧气反馈控制系统控制风机启停。本技术堆肥高温好氧发酵系统，堆体温度、湿度可通过温度传感器、水分传感器采集，通过模型估计通气量，调节控制通风机的起停时间，以控制堆体温度。所组成的反馈系统中，估计模型可实现自动校正，满足最优化生产操作需求。本技术通过一组温度及水分传感器对堆肥发酵过程进行不间断的实时检测，由数据采集模块接收到前端传感器的数据信号，再由计算机分析这些数据，判断风机的通断时间及通断状态。PLC中的开关量模块可以给风机以“启动或停止”信号，从而执行通断工作，而上位计算机及软件主要功能是实现计算机对“数据采集系统”和“电动控制系统”的集中控制及分析，计算机可采用具有“人机界 面”的工控机。权利要求1.一种用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统，其特征在于包括插在堆肥体内的至少I个氧气传感器、至少I个温度传感器和至少I个水分传感器，所有传感器均通过数据采集模块与计算机电连接，而计算机通过控制器与风机电连接从而控制风机启动或停止。2.如权利要求I所述的用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统，其特征在于其中计算机采用带有人机界面的工控机，控制器采用PLC。专利摘要本技术涉及一种用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统，其特点是包括插在堆肥体内的至少1个氧气传感器、至少1个温度传感器和至少1个水分传感器，所有传感器均通过数据采集模块与计算机电连接，而计算机通过控制器与风机电连接从而控制风机启动或停止。本技术的系统专门针对堆肥好氧发酵过程中，无法实现通风量适量适时供给的缺陷而提出的，旨在根据微生物种群在不同发酵时期的生长特性，利用数学模型科学控制堆肥发酵过程中可供气量，优化生产过程。该控制系统结构简单、成本低，可对单个堆肥发酵仓以及多个群体式发酵仓进行智能化整体控制、无人化操作，提高堆肥发酵效率，提高有机肥产品品质。文档编号C05F9/04GK202576273SQ20122024909公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日专利技术者张海红, 武占银, 詹志彪, 武嘉薇, 张冬, 朱晓红, 马少斌, 陈睿 申请人:宁夏大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于堆肥好氧发酵的通风智能控制系统，其特征在于：包括插在堆肥体内的至少1个氧气传感器、至少1个温度传感器和至少1个水分传感器，所有传感器均通过数据采集模块与计算机电连接，而计算机通过控制器与风机电连接从而控制风机启动或停止。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海红，武占银，詹志彪，武嘉薇，张冬，朱晓红，马少斌，陈睿，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：实用新型
国别省市：