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一种厨余堆肥智能监测调控系统

阅读：538发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种厨余堆肥智能监测调控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种厨余堆肥智能监测调控系统，所述的系统包括远程监控系统和智能调控系统；远程监测系统包括监测模块、服务器模块和客户端模块；智能调控系统包括控制模块、调节模块和反馈模块；远程监测系统和智能调控系统各个节点构成人工神经网络；服务器模块、控制模块、调节模块和反馈模块构成控制中心。本发明的厨余堆肥智能监测调控系统，能够远程监控厨余堆肥的状态，实现堆肥全过程统一管理和控制，能及时发现堆肥参数异常情况并加以自动调节，使得操作更加灵活方便，大大节省了人力成本，确保了厨余堆肥的高效性。系统可以通过人工神经网络进行学习，自我调整厨余堆肥最优参数，使得厨余堆肥智能监测调控系统更加精细准确。，下面是一种厨余堆肥智能监测调控系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种厨余堆肥智能监测调控系统，其特征在于：包括远程监测系统和智能调控系统；
所述的远程监测系统包括监测模块、服务器模块和客户端模块；
所述的智能调控系统包括控制模块、调节模块和反馈模块；
所述的远程监测系统和智能调控系统各个节点构成人工神经网络；
所述的服务器模块、控制模块、调节模块和反馈模块构成控制中心；
所述的监测模块包括在线检测设备和通讯单元，所述在线检测设备包括红外传感器、pH传感器、温度传感器和氧气传感器；所述的通讯单元包括无线通信模块、光纤通信模块、
4G通信模块；
所述服务器模块包括分析校验单元、存储单元、管理单元和预警单元，依赖并服务于厨余堆肥数据库及其模型；所述的存储单元为云端数据库；
所述客户端模块包括设备终端、PC端和移动终端，所述客户端模块通过网络与服务器模块进行数据交互；
所述控制模块分别连接信息输入端和信号输出端；所述的信息输入端包括服务器模块和客户端模块；所述的信号输出端包括调节模块及其PLC控制组件；
所述调节模块根据接收到的控制模块运行指令，触发堆肥设备上的PLC控制组件调节各个调节装置的开启情况和运行频率；所述调节装置包括给料斗、加热器、鼓风机、滚筒筛、磁选机；
所述反馈模块结合监测模块、服务器模块、客户端模块、控制模块和调节模块所有的数据和操作不断反馈到人工神经网络行深度学习和云端数据库自我更新。
2.根据权利要求1所述的厨余堆肥智能监测调控系统，其特征在于：所述的设备终端通过电子显示屏、PC端通过网页、移动终端通过APP和网页实时显示参数值及其动态变化、预警信号和调控建议。
3.根据权利要求2所述的厨余堆肥智能监测调控系统，其特征在于：所述的预警信号未启动前，用户也可通过各个客户端人为调控进行堆肥过程的优化。
4.根据权利要求2所述的厨余堆肥智能监测调控系统，其特征在于：所述的参数值更新相应时间小于或等于1min；调节装置对调控指令的响应时间小于或等于2min。
5.根据权利要求1所述的厨余堆肥智能监测调控系统，其特征在于：所述的预警信号包括异常值闪烁、短信提醒、操作建议、声音警报器鸣响。
6.根据权利要求1～5所述的厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）建立厨余堆肥数据库：选择厨余垃圾堆肥点，从堆肥开始到堆肥结束，每天定时通过监测模块监测获取厨余垃圾堆肥点堆肥的主要参数数据变化；然后通过通讯单元将所得数据上传至服务器模块，并在服务器模块内设定厨余堆肥阶段各个参数阈值范围；
（2）指标监测与数据上传：所述在线检测设备实时监测堆肥过程中的主要参数，并通过通讯单元分类发送至服务器模块；
（3）数据处理与管理：所述服务器模块的分析校验单元获取监测模块上传的数据，计算出碳氮比和碳磷比，并和数据库相应的厨余堆肥阶段的各个参数阈值范围进行比，实时获得堆肥状态和各个参数阈值的偏差；管理单元同时将各项指标数据和前期预设入的调控建议发送至客户端模块、控制模块和调节模块，当堆肥参数偏离阈值过大，系统触发预警单元并自动触发控制模块和调节模块进行自动调控，存储单元将分析校验单元得到的结果进行数据存储并实时更新数据库；
（4）智能控制调节：所述控制模块接收服务器模块输出的监测数据、预警信号和调控建议，然后自动触发调节模块并发出运行指令；所述控制模块也可接收包括设备终端、PC端和移动终端的人为操作客户端模块的信号触发所述调节模块发出运行指令；所述调节模块根据接收到的两类控制运行指令，通过安装在调节装置上的PLC控制组件调节所述各个调节装置的开启情况和运行频率，以调节设备达到最佳运行状态；
（5）信息反馈更新：所述信息反馈模块结合监测模块、服务器模块、客户端模块、控制模块和调节模块所有的数据和操作，将最终调节的数据和人为调节手段信息反馈到人工神经网络，通过实际信息的反馈，不断自调节各参数阈值范围、预警触发值和自动调节方式，并将调节使智能调控系统更加精细准确。
7.根据权利要求6所述的厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法，其特征在于：所述的厨余堆肥阶段分为十个阶段，具体如下：
A1：潜伏阶段前期；A2：潜伏阶段后期；B1：中温增长阶段前期；B2：中温增长阶段中期；
B3：中温增长阶段后期；C1：高温阶段前期；C2：高温阶段中期；C3：高温阶段后期；D1：熟化阶段前期；D2：熟化阶段后期。
8.根据权利要求6所述的厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法，其特征在于：所述的堆肥主要参数为：有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率、盐分含量、pH值、温度和氧气浓度；
所述红外传感器测定有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率和盐分含量；所述的pH传感器、温度传感器和氧气传感器分别测定pH值、温度和氧气浓度；
主要参数分别根据堆肥点获得的各个阶段监测数据进行阈值设定并建立相应数据库模型。

说明书全文

一种厨余堆肥智能监测调控系统

技术领域

[0001] 本发明属于厨余垃圾处理技术领域，特别涉及一种厨余堆肥智能监测调控系统。

背景技术

[0002] 随着经济发展和人民物质生活水平的提高，厨余垃圾的产生量不断增加，其产生的环境问题如侵占土地、污染土壤及地下水、传播疾病等也日益引起重视。近年来，好氧堆肥化处理因其简便、易行、可持续等特点在国内外被广泛应用，成为厨余垃圾等有机固体废弃物资源化、无害化和减量化利用的重要途径。好氧堆肥是在一定的人工条件下，利用自然界广泛分布的细菌、真菌、放线菌等好氧微生物以及人工培养的工程菌等对废物进行吸收、氧化以及分解过程，有控制的促进可降解有机物向稳定的腐殖质转化的过程。

[0003] 目前，在复杂的堆肥过程中，堆肥内部的生化反应等状况多凭经验判断，或限于目前监测装置水平及其适用性，往往不能及时有效监测内部的温度、氧气、含水率、C/N比等影响微生物生长、废物分解和堆肥产品质量的关键因素，从而加以控制。因此，如何实时准确监测堆肥状态及其各个关键参数的变化，快速响应自动调节保持堆肥的最佳条件，最大程度提高堆肥的腐殖化效率、优化堆肥工艺、缩短堆肥周期、减少环境污染、提高产品质量是好氧堆肥技术亟待解决和加以推广的关键问题之一。

发明内容

[0004] 针对现有厨余堆肥参数、状态监测技术的不足，无法调节厨余堆肥保持最佳堆肥条件，最大程度提高堆肥效率和质量的缺陷，本发明提供一种厨余堆肥智能监测调控系统及其使用方法，实现实时监控、系统化管理厨余垃圾堆肥全过程，确保厨余堆肥的高效性，满足实际使用要求。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种厨余堆肥智能监测调控系统，包括远程监测系统和智能调控系统；所述的远程监测系统包括监测模块、服务器模块和客户端模块；所述的智能调控系统包括控制模块、调节模块和反馈模块；所述的远程监测系统和智能调控系统各个节点构成人工神经网络；所述的服务器模块、控制模块、调节模块和反馈模块构成控制中心。

[0006] 所述的监测模块包括在线检测设备和通讯单元，所述在线检测设备包括红外传感器、pH传感器、温度传感器和氧气传感器，实时监测堆肥过程中的主要参数；所述的通讯单元包括无线通信模块、光纤通信模块、4G通信模块，用于将数据上传至服务器模块和各个模块之间的数据交互。

[0007] 所述服务器模块包括分析校验单元、存储单元、管理单元和预警单元，依赖并服务于厨余堆肥数据库及其模型；所述的分析校验单元用于将采集的监测数据与数据库预存的数据进行对比，获取堆肥状态数据的偏差；所述的存储单元为云端数据库，与服务器模块共同实现数据存储和更新；所述的管理单元用于将偏差的数据发送至各个模块，从而使系统发出预警和做出相应调节；所述的预警单元接收并处理管理单元的偏差数据，确定偏差范围是否需要进行预警信号的发出。

[0008] 所述客户端模块包括设备终端、PC端和移动终端，所述客户端模块通过网络与服务器模块进行数据交互。

[0009] 所述控制模块分别连接信息输入端和信号输出端；所述的信息输入端包括服务器模块和客户端模块；所述的信号输出端包括调节模块及其PLC控制组件。

[0010] 所述调节模块根据接收到的控制模块运行指令，触发堆肥设备上的PLC控制组件调节各个调节装置的开启情况和运行频率；所述调节装置包括给料斗、加热器、鼓风机、滚筒筛、磁选机。

[0011] 所述反馈模块结合监测模块、服务器模块、客户端模块、控制模块和调节模块所有的数据和操作不断反馈到人工神经网络进行深度学习和云端数据库自我更新。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述的设备终端通过电子显示屏、PC端通过网页、移动终端通过APP和网页实时显示参数值及其动态变化、预警信号和调控建议。

[0013] 作为本发明的进一步改进，所述的预警信号未启动前，用户也可通过各个客户端人为调控进行堆肥过程的优化。

[0014] 除了系统自动调节，增加人为调节模块，可以使厨余堆肥的过程控制更加多样化，方便对厨余堆肥调节的记录和调整，可以实现变更不同参数进行厨余堆肥的状态情况试验，对厨余堆肥优化具有重大意义。

[0015] 作为本发明的进一步改进，所述的参数值更新相应时间小于或等于1min；调节装置对调控指令的响应时间小于或等于2min。

[0016] 参数值更新相应时间小于或等于1min，即每次采集数据的时间间隔小于或等于1min，这样可以采集更多的数据以进行数据库的更新和模型的建立，同时为神经网络系统提供更多的学习基础，为提高系统的准确性提供了数据支持。

[0017] 作为本发明的进一步改进，所述的预警信号包括异常值闪烁、短信提醒、操作建议、声音警报器鸣响。

[0018] 本发明的厨余堆肥智能监测调控系统，能够监视堆肥调节装置的运行状态，并能远程设置堆肥参数以控制调节装置的运行状态，实现堆肥全过程统一管理和控制，工作人员可以远离堆肥现场的强电环境，增加了堆肥控制的安全性和可靠性。其次，本发明的厨余堆肥智能监测调控系统还能及时发现堆肥参数异常情况并加以自动调节，使得操作更加灵活方便，大大节省了人力成本，确保了厨余堆肥的高效性。最后，本发明的厨余堆肥智能监测调控系统通过神经网络对监测数据装置的信息反馈，学习堆肥数据的调节方式，不断调节厨余堆肥各个参数阈值范围、预警触发值和调节装置的运行方式，使得厨余堆肥智能监测调控系统更加精细准确。

[0019] 同时，本发明还提供了上述厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法，包括以下步骤：（1）建立厨余堆肥数据库：选择厨余垃圾堆肥点，主要是城市厨余垃圾的堆肥点，从堆肥开始到堆肥结束，每天定时通过监测模块监测获取厨余垃圾堆肥点堆肥的主要参数数据变化；然后通过通讯单元将所得数据上传至服务器模块，并在服务器模块内设定厨余堆肥阶段各个参数阈值范围。

[0020] 相比于农村的厨余垃圾可以用来喂食鸡鸭牛猪等家禽，城市厨余垃圾的处理更加困难，因此本发明的厨余堆肥智能监测调控系统主要针对城市厨余垃圾堆肥，特别是小区的厨余垃圾堆肥。

[0021] （2）指标监测与数据上传：所述在线检测设备实时监测堆肥过程中九个主要参数，并通过通讯单元分类发送至服务器模块。

[0022] （3）数据处理与管理：所述服务器模块的分析校验单元获取监测模块上传的数据，计算出碳氮比和碳磷比，并和数据库相应的厨余堆肥阶段的各个参数阈值范围进行比，实时获得堆肥状态和各个参数阈值的偏差；管理单元同时将各项指标数据和前期预设入的调控建议发送至客户端模块、控制模块和调节模块，当堆肥参数偏离阈值过大，系统触发预警单元并自动触发控制模块和调节模块进行自动调控，存储单元将分析校验单元得到的结果进行数据存储并实时更新数据库。

[0023] （4）智能控制调节：所述控制模块接收服务器模块输出的监测数据、预警信号和调控建议，然后自动触发调节模块并发出运行指令；所述控制模块也可接收包括设备终端、PC端和移动终端的人为操作客户端模块的信号触发所述调节模块发出运行指令；所述调节模块根据接收到的两类控制运行指令，通过安装在调节装置上的PLC控制组件调节所述各个调节装置的开启情况和运行频率，以调节设备达到最佳运行状态。

[0024] （5）信息反馈更新：所述信息反馈模块结合监测模块、服务器模块、客户端模块、控制模块和调节模块所有的数据和操作，将最终调节的数据和人为调节手段信息反馈到人工神经网络，通过实际信息的反馈，不断自调节各参数阈值范围、预警触发值和自动调节方式，并将调节使智能调控系统更加精细准确。

[0025] 作为本发明的厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法的进一步改进，所述的厨余堆肥阶段分为十个阶段，具体如下：A1：潜伏阶段前期；A2：潜伏阶段后期；B1：中温增长阶段前期；B2：中温增长阶段中期；
B3：中温增长阶段后期；C1：高温阶段前期；C2：高温阶段中期；C3：高温阶段后期；D1：熟化阶段前期；D2：熟化阶段后期。

[0026] 作为本发明的厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法的进一步改进，所述的堆肥九个主要参数为有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率、盐分含量、pH值、温度和氧气浓度；所述红外传感器测定有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率、盐分含量；所述的pH传感器、温度传感器和氧气传感器分别测定pH值、温度和氧气浓度；主要参数分别根据堆肥点获得的各个阶段监测数据进行阈值设定并建立相应数据库模型。

[0027] 本发明的有益效果：（1）本发明的远程监控和智能调节系统，能够监视设备运行状态并能远程设置堆肥运行参数控制设备运行，实现全过程统一管理控制，远离现场强电环境，安全可靠；及时发现堆肥参数异常的情况并加以自动调节，大大节省人力成本，操作更加灵活方便，确保了堆肥的高效性。

[0028] （2）本发明通过神经网络多次对检测数据的机器学习运算处理，得到更精细的堆肥数据值和自动调控手段，对提高堆肥监测和调控的及时性、准确性有重大意义，从而为厨余垃圾堆肥处理提供技术支持。附图说明

[0029] 图1为本发明厨余堆肥智能监测调控系统流程图。

[0030] 图2为本发明远程监测系统监测模块工作流程图。

[0031] 图3为本发明系统反馈式调控工作流程图。

[0032] 附图标记：1、监测模块；101、在线监测设备；1011、红外传感器；10111、近红外光谱数据库；1012、pH传感器；1013、温度传感器；1014、氧气传感器；102、通讯单元；2、服务器模块；201、分析校验单元；202、管理单元；203、预警单元；204、存储单元；3、客户端模块；301、设备终端；302、移动终端；303、PC端；4、控制模块；5、调节模块；501、PLC控制组件；502、调节装置；6、反馈模块；7、厨余堆肥。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0034] 实施例1如图1和图2所示的一种厨余堆肥智能监测调控系统，包括远程监测系统和智能调控系统；所述的远程监测系统包括监测模块1、服务器模块2和客户端模块3；所述的智能调控系统包括控制模块4、调节模块5和反馈模块6；所述的远程监测系统和智能调控系统各个节点构成人工神经网络；所述的服务器模块2、控制模块4、调节模块5和反馈模块6构成控制中心。

[0035] 所述的监测模块1包括在线检测设备101和通讯单元102，所述在线检测设备101包括红外传感器1011、pH传感器1012、温度传感器1013和氧气传感器1014；所述的通讯单元102包括无线通信模块、光纤通信模块、4G通信模块。

[0036] 所述服务器模块2包括分析校验单元201、管理单元202、预警单元203和存储单元204，依赖并服务于厨余堆肥数据库及其模型；所述的存储单元204为云端数据库。

[0037] 所述客户端模块3包括设备终端301、PC端303和移动终端302，所述客户端模块3通过网络与服务器模块2进行数据交互；所述的设备终端301通过电子显示屏、PC端303通过网页、移动终端302通过APP和网页实时显示参数值及其动态变化、预警信号和调控建议；预警信号包括异常值闪烁、短信提醒、操作建议、声音警报器鸣响，预警信号未启动前，用户也可通过各个客户端人为调控进行堆肥过程的优化。

[0038] 所述控制模块4分别连接信息输入端和信号输出端；所述的信息输入端包括服务器模块2和客户端模块3；所述的信号输出端包括调节模块5及其PLC控制组件501。

[0039] 所述调节模块5根据接收到的控制模块4运行指令，触发堆肥设备上的PLC控制组件501调节各个调节装置502的开启情况和运行频率；所述调节装置502包括给料斗、加热器、鼓风机、滚筒筛、磁选机。

[0040] 所述反馈模块6结合监测模块1、服务器模块2、客户端模块3、控制模块4和调节模块5形成反馈式调控，以上模块的所有数据和操作不断反馈到人工神经网络行深度学习和云端数据库自我更新，所述的参数值更新相应时间小于或等于1min，调节装置502对调控指令的响应时间小于或等于2min；反馈式调控的工作流程图如图3所示。

[0041] 上述的厨余堆肥智能监测调控系统的使用方法，包括以下步骤：（1）建立厨余堆肥数据库：在全国东北地区、华东地区、华北地区、华中地区、华南地区、西南地区、西北地区七大地区的高中低档小区分别选择厨余垃圾堆肥点，每个小区至少5个堆肥点；从堆肥开始到堆肥结束，每天定时通过监测模块1监测获取厨余垃圾堆肥点堆肥的有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率、盐分含量、pH值、温度和氧气浓度等九个主要参数数据变化；然后通过通讯单元102将所得数据上传至服务器模块2，并在服务器模块2内设定厨余堆肥阶段各个参数阈值范围；同时厨余堆肥的参数分别根据堆肥点获得的各个阶段监测数据进行阈值设定并建立相应数据库模型。

[0042] （2）指标监测与数据上传：所述在线检测设备101实时监测堆肥过程中九个主要参数（有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率、盐分含量、pH值、温度和氧气浓度），并通过通讯单元102分类发送至服务器模块2；其中红外传感器1011测定有机碳含量、总氮含量、总磷含量、重金属浓度、含水率和盐分含量；pH传感器1012、温度传感器1013和氧气传感器1014分别测定pH值、温度和氧气浓度。

[0043] （3）数据处理与管理：所述服务器模块2的分析校验单元201获取监测模块1上传的数据，计算出碳氮比和碳磷比，并和数据库相应的厨余堆肥阶段的各个参数阈值范围进行比，实时获得堆肥状态和各个参数阈值的偏差；管理单元202同时将各项指标数据和前期预设入的调控建议发送至客户端模块3、控制模块4和调节模块5，当堆肥参数偏离阈值过大，系统触发预警单元203并自动触发控制模块4和调节模块5进行自动调控，存储单元204将分析校验单元201得到的结果进行数据存储并实时更新数据库。

[0044] 所述的厨余堆肥阶段分为十个阶段，具体如下：A1：潜伏阶段前期；A2：潜伏阶段后期；B1：中温增长阶段前期；B2：中温增长阶段中期；B3：中温增长阶段后期；C1：高温阶段前期；C2：高温阶段中期；C3：高温阶段后期；D1：熟化阶段前期；D2：熟化阶段后期。

[0045] （4）智能控制调节：所述控制模块4接收服务器模块2输出的监测数据、预警信号和调控建议，然后自动触发调节模块5并发出运行指令；所述控制模块4也可接收包括设备终端301、PC端303和移动终端302的人为操作客户端模块3的信号触发所述调节模块5发出运行指令；所述调节模块5根据接收到的两类控制运行指令，通过安装在调节装置502上的PLC控制组件501调节所述各个调节装置502的开启情况和运行频率，以调节设备达到最佳运行状态。

[0046] （5）信息反馈更新：所述信息反馈模块6结合监测模块1、服务器模块2、客户端模块3、控制模块4和调节模块6所有的数据和操作，将最终调节的数据和人为调节手段信息反馈到人工神经网络，通过实际信息的反馈，不断自调节各参数阈值范围、预警触发值和自动调节方式，并将调节使智能调控系统更加精细准确。

[0047] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

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