一种基于在线监测优化反馈的高温堆肥调控方法

技术领域

本发明涉及一种基于在线监测优化反馈的高温堆肥调控方法，属于堆肥曝气技术领域。

背景技术

肥料的生产中，超高温好氧堆肥是重要的加工工艺之一。在超高温好氧堆肥陈化车间里，粪污的发酵过程中产生大量的有害气体，车间内温度高，工人在发酵车间操作极为困难。目前，在发酵车间，有半自动翻抛机、曝气系统等，工人还需要在车间内操作。

比如CN113139342 A公开了一种好氧堆肥监测系统及结果预测方法，该方法是通过堆肥反应器内的一些参数作为测量指标，建立LSTM模型进行模拟演练，根据结果进行预测，最后达到对堆肥腐熟进行预测及调控出最佳时间；该方法只是对堆肥腐熟度结果进行预测调控，还是不能达到实现自动化堆肥的过程。

CN112710610A发明了一种有害气体监测系统以及有害气体监测激光器，通过发射宽带光信号测气室内，对有害气体进行监测，产生预警信号，该方法不需要化学药剂就可以对气体进行测量；但是对于超高温堆肥在线监测很少。

因此，发明一种自动监测控制及调控系统非常有必要，可以进行远程操作、掌握发酵现状，可以减少工人与有毒物的接触。自动生产调控的实现，降低人工成本，提高了生产的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于在线监测优化反馈的高温堆肥调控方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于在线监测优化反馈的高温堆肥调控方法，包括：

堆体模型建立模块：获取发酵槽内粪污堆体的分布图，将所获取的粪污堆体的分布图均匀分割为若干单元格作为监测区域，对每个监测区域做标记；

数据采集模块：每个监测区域安装有NH

控制模块：所述控制模块包括曝气系统、翻抛机和排气扇；

数据分析反馈模块：所述数据分析反馈模块将数据集与预设值进行对比，根据对比结结果控制曝气系统、翻抛机和排气扇；

电源模块：所述电源模块为整个系统提供稳定的电源。

优选的，通过摄像头获取发酵槽内粪污堆体的分布图，均匀分割为若干1m*1m正方形单元格作为监测区域。

优选的，所述NH

优选的，将监测区域单元格内大于国家规定标准排放临界值的NH

优选的，监测单元格内稀酸调节方法：

在NH3排放浓度大于国家规定标准排放临界值时喷洒稀酸，喷洒稀酸量为

优选的，监测单元格内通风口调节方法：

排气扇的排气速度

优选的：

当

当

当

其中，M

优选的，曝气系统和翻抛机的影响值公式：

W

其中，φ

温度高于粪污发酵的理想温度输出为1，低于理想温度输出为0，把堆体内氧气的浓度高于理想耗氧浓度输出为1，低于理想耗氧浓度输出为0。

本发明具有如下有益效果：

通过将粪污堆体均匀分隔成若干单元格，可全面掌握发酵现状，避免粪污堆体发酵不均匀；

监测粪污在发酵过程中产生的NH

附图说明

图1为本发明控制模块组成示意图；

图2为本发明控制原理示意图；

图3为本发明控制流程图。

图4为本发明翻抛后堆体局部分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

实施例：

如图1-4所示：

利用摄像头获取发酵槽内粪污堆体的分布图；

将所获取的粪污堆体分布图分割1m*1m的若干个正方形单元格作为监测区域，把每个正方形单元格监测区域做标记，标记为i(i＝1…i)，在正方形单元格正中间位置粪污堆体外设置有NH

对正方形单元格内设置的各种传感器进行编号，第i个单元格内的传感器的标记分别为：NH

数据采集模块是根据设定的时间间隔，对监测的气体、湿度、温度进行采集，并将数据传送保存到数据库中，具体的保存方法：

各传感器在设定的时间内对目标进行监测，监测到的气体、湿度、温度都是单元格编号、传感器编号、传感器测量值、测量时间形成一个数据集的格式保存到数据库中，即数据集＝{单元格编号，传感器编号，传感器测量值，测量时间}＝{i，A，M，t}，第i单元格第a次监测的各目标集合为：NH

其中：i单元格编号，A各传感器编号，M传感器测到各目标的测量值，t测量时间。

数据分析判断反馈模块是根据数据采集模块采集到的数据，对该监测区域的目标气体、湿度、温度进行分析判断，分析监测区域内的气体、湿度、温度动态变化，判断是否需要对监测区域内的气体、湿度、温度干预，结果反馈给处理器进行处理。

获取监测区域内NH

分别获取监测区域单元格内所有监测的NH

获得监测区域单元格内NH

其中：t为设置的获取数据的时间间隔，i为单元格编号，b、c分别为在集合数内的第b、c个监测值。

对于NH

控制原理：当第i个单元格传感器在第e次监测到的NH

获取湿度速率方法：

按时间的先后顺序，获取监测区域单元格内的所有数据保存为一个数据集，将后数据与前数据的变化速率的平均值作为获取湿度速率，即

其中：t为设置的获取数据的时间间隔，i为单元格编号，d为单元格内传感器测所有量值的第d个监测值。

对于H

当

其中，m为排气的安全系数值，C

监测区域内温度、曝气系统、翻抛系统的调节方法：

在发酵的过程中，温度处于变化的过程，温度从升温到高温，在降温到稳定期，在升温到高温，微生物的繁殖代谢旺，消耗氧气大，此时需要对堆体进行曝气来提供充足的氧气，曝气时气体带走堆体内温度，此时温度下降。当温度保持一定时间后进行翻抛，

列出温度与氧气的一个关系式：

Q

Q

Q

M

其中，φ

控制原理：

当第i格的O

启动曝气系统进行曝气，曝气量Q

当

不曝气也不翻抛；

当

不曝气，开始启动翻抛系统进行翻抛；

本发明采用PLC控制，数据采集中心在设置的时间间隔内采集NH

电源模块是为整个系统的执行提供稳定的电。

如图4所示，翻抛系统工作后堆体形成波浪形结构，形状有序分布；且曝气系统相对位于堆体下方的中心位置，O

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。