一种牲畜污秽物环保灌溉设备及其工作方法与流程

本发明涉及粪便处理领域，特别涉及一种牲畜污秽物环保灌溉设备及其工作方法。

背景技术：

自古以来人们都会利用自己和动物的粪便进行肥田。在农村人们往往是将粪便作为肥料，直接倾倒在农田里或浇撒在农作物上，此种做法既不便操作又不卫生，更主要是粪便里含有很高的氮会对饮用水源和空气造成严重的污染，同时粪便中的有害菌类和害虫，若直接使用会对植物容易造成病害感染或病虫害的发生。故上述用的粪便的使用方法已不适合当下需求。

在现代社会中畜类的养殖业越来越发达，因此大部分的畜类都被集中养殖起来，但是这样的养殖方式对粪便的处理有较高的要求，集中起来的粪便如果得不到有效的处理便会造成较大环境污染，而现有的对畜粪的处理主要采用畜类粪便固液分离机以减少了畜粪对环境的污染，因此如何利用上述潜在有机肥，不但解决粪便污染环境的问题，重要的是粪便再利用，对人类生活形成一个有益循环。

技术实现要素：

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种牲畜污秽物环保灌溉设备及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种牲畜污秽物环保灌溉设备，包括收集室、发酵室、输送机构以及控制机构，所述控制机构包括处理器、驱动装置以及存储装置，所述驱动装置以及所述存储装置分别与所述处理器连接，所述存储装置用于存储粪便处理数据，所述收集室包括若干收集单元，所述收集单元用于初步存储不同类型的粪便，所述发酵室与所述收集室通过连接孔连通，所述连接孔包括第一电控阀门，所述第一电控阀门与所述驱动装置连接，所述发酵室包括若干发酵单元，所述发酵单元与所述收集单元一一对应，所述发酵单元用于进一步处理粪便，所述发酵单元包括悬浮物浓度计、温度传感器、加热装置以及发酵剂投放装置，所述悬浮物浓度计以及所述温度传感器分别与所述处理器连接，所述悬浮物浓度计用于检测所述发酵单元内粪水的浓度并将所述浓度发送给所述处理器，所述温度传感器用于检测所述发酵单元内粪水的温度并将所述温度发送给所述处理器，所述加热装置以及所述发酵剂投放装置分别与所述驱动装置连接，所述加热装置设置于所述发酵单元的底部，用于加热所述发酵单元内的粪水，所述发酵剂投放装置用于投放预设含量的粪便发酵剂，所述输送机构分别与所述发酵单元连通，所述输出机构与所述驱动装置连接，用于输出发酵完毕的粪便。

作为本发明的一种优选方式，所述发酵单元还包括激光测距仪，所述激光测距仪与所述处理器连接，用于测量激光发射器至液面的高度并将所述高度发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述连接孔包括清洗装置，所述清洗装置与所述驱动装置连接，用于清洗所述连接孔内壁以及第一电控阀门。

作为本发明的一种优选方式，所述灌溉设备包括检测机构，所述检测机构包括若干摄像装置，所述摄像装置与所述处理器连接，用于检测作物的状态并将拍摄画面发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述输送机构包括第二电控阀门，所述第二电控阀门与所述驱动装置连接，用于控制所述输出机构的粪便输出量。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)当所述收集单元填充粪便后，所述处理器提取出与所述收集单元建立连接关系的发酵单元以及连接所述收集单元与所述发酵单元的连接孔内的第一电控阀门；

b)所述处理器向所述驱动装置输出第一开启信号，所述驱动装置驱动所述第一电控阀门开启；

c)当所述发酵单元达到满载时，所述处理器向所述驱动装置输出第一关闭信号，所述驱动装置驱动所述第一电控阀门关闭；

d)所述发酵单元内的悬浮物浓度计检测所述发酵单元内粪水的浓度并将所述浓度发送给所述处理器，所述处理器根据接收到的浓度以及所述发酵单元的容积计算发酵剂的投放量；

e)所述处理器向所述驱动装置输出投放信号，所述驱动装置驱动所述发酵剂投放装置投放所述投放量的粪便发酵剂；

f)所述处理器向所述驱动装置输出加热信号，所述驱动装置驱动所述加热装置启动；

g)所述处理器接收灌溉请求信号；

h)所述处理器提取出已发酵完毕的发酵单元以及与所述发酵单元连通的输送机构，并向所述驱动装置输出第二开启信号，所述驱动装置驱动所述输送机构的第二电控阀门开启；

i)所述处理器向所述驱动装置输出输送信号，所述驱动装置驱动与所述输送机构启动。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器根据接收到的浓度以及所述发酵单元的容积计算发酵剂的投放量还包括：

当所述发酵单元达到满载时，粪水的体积即所述发酵单元的容积，若是发酵单元未达到满载，则存在另一计算方法：

所述发酵单元内的激光测距仪测量激光发射器至液面的高度并将所述高度发送给所述处理器；

所述发酵单元的底面积以及所述激光发射器至所述发酵单元的底面距离已知，所述处理器即可计算粪水的体积，再根据粪水浓度以及体积计算发酵剂的投放量。

作为本发明的一种优选方式，为防止所述灌溉设备多次使用后造成连接孔或第一电控阀门堵塞，还提供自动清洗方法：

所述处理器分别计算各第一电控阀门的开启次数；

所述处理器判断所述开启次数是否大于或等于预设次数；

若是，所述处理器将第一电控阀门进行标记并向驱动装置输出清洗信号，所述驱动装置驱动与所述第一电控阀门对应的清洗装置启动。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器接收灌溉请求信号还包括自动灌溉方法：

所述处理器识别所述灌溉请求信号的来源，并提取出与所述来源对应的摄像装置；

所述摄像装置检测作物的状态并将拍摄画面发送给所述处理器；

所述处理器根据接收到的拍摄画面分析作物生长状态，并根据所述生长状态选择匹配浓度的粪水进行灌溉。

作为本发明的一种优选方式，作物的生长状态包括生长阶段以及生长密度。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的一种牲畜污秽物环保灌溉设备能够综合治理各类型的粪便，将混合污水的粪水分类发酵后作用于作物的灌溉；在发酵单元内，通过高温以及发酵剂两种方式来使得粪水发酵，所使用的发酵剂为专用粪便发酵剂，且不同类型的粪便使用与其对应的粪便发酵剂，加热装置能够用于辅助发酵，有助于进一步消灭粪水中的有害细菌；在粪水流通的过程中，固体物会附着在连接孔的内壁或第一电控阀门上，本发明提供的清洗装置能够全方位地将附着的固体物冲刷干净；清洗装置除了在第一电控阀门开启次数达到预设次数时自动启动外，还包括另一启动条件，当某一时刻的粪水的流通速度低于初始速度的50%时，即可开启清洗装置；发酵剂的投放量参照粪水的浓度以及体积双重筛选；作物生长区域的检测机构能够拍摄作物的生长状态，处理器根据所述生长状态实行自动灌溉。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种牲畜污秽物环保灌溉设备结构示意图；

图2为本发明提供的收集单元结构示意图；

图3为本发明提供的发酵单元结构示意图；

图4为本发明提供的收集单元与发酵单元连接结构示意图；

图5为本发明提供的一种牲畜污秽物环保灌溉设备工作方法流程图；

图6为本发明提供的清洗装置启动方法流程图；

图7为本发明提供的发酵单元工作方法流程图；

图8为本发明提供的清洗装置另一启动方法流程图；

图9为本发明提供的自动灌溉方法流程图；

图10为本发明提供的控制机构与检测机构的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1、2、3、4、10所示，一种牲畜污秽物环保灌溉设备，包括收集室1、发酵室2、输送机构3以及控制机构4，控制机构4包括处理器5、驱动装置6以及存储装置7，驱动装置6以及存储装置7分别与处理器5连接，存储装置7用于存储粪便处理数据，收集室1包括若干收集单元8，收集单元8用于初步存储不同类型的粪便，发酵室2与收集室1通过连接孔9连通，连接孔9包括第一电控阀门10，第一电控阀门10与驱动装置6连接，发酵室2包括若干发酵单元11，发酵单元11与收集单元8一一对应，发酵单元11用于进一步处理粪便，发酵单元11包括悬浮物浓度计12、温度传感器13、加热装置14以及发酵剂投放装置15，悬浮物浓度计12以及温度传感器13分别与处理器5连接，悬浮物浓度计12用于检测发酵单元11内粪水的浓度并将浓度发送给处理器5，温度传感器13用于检测发酵单元11内粪水的温度并将温度发送给处理器5，加热装置14以及发酵剂投放装置15分别与驱动装置6连接，加热装置14设置于发酵单元11的底部，用于加热发酵单元11内的粪水，发酵剂投放装置15用于投放预设含量的粪便发酵剂，输送机构3分别与发酵单元11连通，输出机构与驱动装置6连接，用于输出发酵完毕的粪便。

发酵单元11还包括激光测距仪16，激光测距仪16与处理器5连接，用于测量激光发射器至液面的高度并将高度发送给处理器5。

连接孔9包括清洗装置17，清洗装置17与驱动装置6连接，用于清洗连接孔9内壁以及第一电控阀门10。

灌溉设备包括检测机构18，检测机构18包括若干摄像装置，摄像装置与处理器5连接，用于检测作物的状态并将拍摄画面发送给处理器5。

输送机构3包括第二电控阀门19，第二电控阀门19与驱动装置6连接，用于控制输出机构的粪便输出量。

具体地，本发明提供的一种牲畜污秽物环保灌溉设备，包括收集室1、发酵室2、输送机构3、控制机构4以及检测机构18，控制机构4包括处理器5、驱动装置6以及存储装置7，收集室1包括若干收集单元8，发酵室2与收集室1通过连接孔9连通，连接孔9包括第一电控阀门10以及清洗装置17，发酵室2包括若干发酵单元11，发酵单元11包括悬浮物浓度计12、温度传感器13、加热装置14、发酵剂投放装置15以及激光测距仪16，输送机构3包括第二电控阀门19，检测机构18包括若干摄像装置。其中，收集室1分为若干并列排列的收集单元8，收集单元8与化粪池或养殖场的粪便池连通，不同的收集单元8内存放不同类型的粪便，原因在于不同类型的粪便发酵周期不同，例如，鸡粪发酵需要两周时间，猪粪发酵需要三周时间，牛粪发酵需要四周时间，因此，需要将不同类型的粪便分开处理，当化粪池或粪便池内的粪水积累到一定量时，将化粪池或粪便池内的粪水转移至收集室1内，一个收集单元8对应一种粪便，而一种粪便可以对应多个收集单元8，处理器5记录各收集单元8内的粪便类型，发酵室2分为若干并列排列的发酵单元11，发酵单元11与收集单元8一一对应，收集单元8内的粪水将排往与其连通的发酵单元11内进行进一步处理，只有将粪水发酵完毕后才可进行灌溉，收集单元8与发酵单元11之间的连接孔9内设第一电控阀门10，当第一电控阀门10开启时，收集单元8与发酵单元11才可连通，当第一电控阀门10关闭时，收集单元8与发酵单元11隔绝，连接孔9设置于收集单元8与发酵单元11之间墙体的下方位置，连接孔9距离底面的高度至少保持在20厘米，通过物理方法将部分固体物沉积在收集单元8的底部，降低固体沉积物进入发酵单元11的概率，能够提高发酵效率。由于粪水中不可避免地存在一定量的固体物，在粪水流通的过程中，固体物会附着在连接孔9的内壁或第一电控阀门10上，本发明提供的清洗装置17能够全方位地将附着的固体物冲刷干净，清洗装置17在不使用时折叠进入存储空间，当收集单元8或发酵单元11内的液面低于连接孔时才可启动清洗装置17。

在发酵单元11内，通过高温以及发酵剂两种方式来使得粪水发酵，所使用的发酵剂为专用粪便发酵剂，且不同类型的粪便使用与其对应的粪便发酵剂，加热装置14设置于发酵单元11的墙体内部，虽然粪便在发酵过程中能够自身产热，但加热装置14能够用于辅助发酵，有助于进一步消灭粪水中的有害细菌，温度传感器13用于实时检测发酵单元内的温度并将测得的温度发送给处理器5，若是处理器5接收到的实时温度大于或等于预设温度，则关闭加热装置14。悬浮物浓度计12检测发酵单元11内粪水的浓度并将浓度发送给处理器5，处理器5将各发酵单元11内粪水的浓度分别保存至存储装置7，发酵前的粪水浓度决定了粪便发酵剂的投放量，发酵后的粪水浓度决定了灌溉作物的生长状态。输送机构3包括若干输送管道，输送管道的输入端与发酵单元11连通，输送管道的输出端通向作物的生长区域，第二电控阀门19设置于输送管道的输入端，第二电控阀门19的功能与第一电控阀门10功能相似。

实施例二

如图5所示，一种牲畜污秽物环保灌溉设备的工作方法，包括以下工作步骤：

a)当收集单元8填充粪便后，处理器5提取出与收集单元8建立连接关系的发酵单元11以及连接收集单元8与发酵单元11的连接孔9内的第一电控阀门10；

b)处理器5向驱动装置6输出第一开启信号，驱动装置6驱动第一电控阀门10开启；

c)当发酵单元11达到满载时，处理器5向驱动装置6输出第一关闭信号，驱动装置6驱动第一电控阀门10关闭；

d)发酵单元11内的悬浮物浓度计12检测发酵单元11内粪水的浓度并将浓度发送给处理器5，处理器5根据接收到的浓度以及发酵单元11的容积计算发酵剂的投放量；

e)处理器5向驱动装置6输出投放信号，驱动装置6驱动发酵剂投放装置15投放所述投放量的粪便发酵剂；

f)处理器5向驱动装置6输出加热信号，驱动装置6驱动加热装置14启动；

g)处理器5接收灌溉请求信号；

h)处理器5提取出已发酵完毕的发酵单元11以及与发酵单元11连通的输送机构3，并向驱动装置6输出第二开启信号，驱动装置6驱动输送机构3的第二电控阀门19开启；

i)处理器5向驱动装置6输出输送信号，驱动装置6驱动与输送机构3启动。

处理器5根据接收到的浓度以及发酵单元11的容积计算发酵剂的投放量还包括：

当发酵单元11达到满载时，粪水的体积即发酵单元11的容积，若是发酵单元11未达到满载，则存在另一计算方法：

发酵单元11内的激光测距仪16测量激光发射器至液面的高度并将高度发送给处理器5；

发酵单元11的底面积以及激光发射器至发酵单元11的底面距离已知，处理器5即可计算粪水的体积，再根据粪水浓度以及体积计算发酵剂的投放量。

如图6所示，为防止灌溉设备多次使用后造成连接孔9或第一电控阀门10堵塞，还提供自动清洗方法：

处理器5分别计算各第一电控阀门10的开启次数；

处理器5判断开启次数是否大于或等于预设次数；

若是，处理器5将第一电控阀门10进行标记并向驱动装置6输出清洗信号，驱动装置6驱动与第一电控阀门10对应的清洗装置17启动。

具体地，当粪水进入收集单元8后，处理器5几率粪水的类型并开启连通收集单元8的第一电控阀门10，粪水通过开启的第一电控阀门10进入到发酵单元11内，当发酵单元11内的粪水达到满载或收集单元8内的粪水排放完毕时，处理器5关闭第一电控阀门10，发酵单元11开始处理粪水，如图7所示，首先，计算粪水的浓度以及含量，在第一电控阀门10关闭后，悬浮物浓度计12可直接测得粪水的浓度，多次测量后取平均值，粪水的含量由激光测距仪16测得，激光测距仪16设置在固定高度，激光测距仪16测得的数值为激光发射器至水面的距离，将固定高度减去测得的数值即可得粪水的高度，而发酵单元11的底面积也是已知量，将粪水的高度乘以发酵单元11的底面积即可得到粪水的体积，处理器5内预存有粪水体积与粪便发酵剂投放量的第一关系表以及粪水浓度与粪便发酵剂投放量百分比的第二关系表，处理器5在第一关系表内根据粪水的体积提取出对应的第一投放量，再在第二关系表中根据粪水的浓度提取出对应的粪便发酵剂投放量百分比，将该百分比乘以第一投放量得出第二投放量，第二投放量即最终投放量。再粪便发酵剂投放时，同步开启加热装置14。

当需要启用本发明进行灌溉时，处理器5提取出已发酵完毕的发酵单元11以及与发酵单元11连通的输送机构3，开启输送机构3的第二电控阀门19，输送机构3自动抽取发酵单元11内的粪水至作物生长区域。

如图8所示，清洗装置17除了在第一电控阀门10开启次数达到预设次数时自动启动外，还包括另一启动条件，即粪水通过第一电控阀门10的流通速度，流通速度可通过激光测距仪16测得，单位时间内发酵单元11中水面的高度差乘以发酵单元11的底面积即流通速度，当某一时刻的流通速度小于初始速度的50%时，即可开启清洗装置17，并重置清洗装置17的开启次数。

实施例三

如图9所示，处理器5接收灌溉请求信号还包括自动灌溉方法：

处理器5识别灌溉请求信号的来源，并提取出与来源对应的摄像装置；

摄像装置检测作物的状态并将拍摄画面发送给处理器5；

处理器5根据接收到的拍摄画面分析作物生长状态，并根据生长状态选择匹配浓度的粪水进行灌溉。

作物的生长状态包括生长阶段以及生长密度。

具体地，本发明为了进一步提高灌溉效率，减小人工测量的误差，在作物的生长区域设置检测机构18，当该片作物生长区域需要进行灌溉时，处理器5根据作物的生长状态进行自动灌溉，无需人工设置参数。处理器5识别灌溉请求信号的来源，来源与作物的生长区域对应，启动位于该生长区域的摄像装置，摄像装置检测作物的状态并将拍摄画面发送给处理器5，摄像装置均匀布点，确保生长区域的各个位置均处于拍摄范围内，处理器5计算生长区域的面积，处理器5分析作物的生长状态，生长状态包括生长阶段以及生长密度，生长阶段与粪水浓度的关系存在于第三关系表中，处理器5在第三关系表中根据生长阶段提取出对应的粪水浓度，生长区域的面积乘以作物的生长密度即作物的灌溉量，灌溉量与粪水的输出量存在于第四关系表中，处理器5在第四关系表中根据灌溉量提取出对应的粪水输出量。

若无合适浓度的粪水，则可加入清水进行稀释。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。