一种用于监测堆肥中的氧气浓度的监测装置及其监测方法与流程

本发明涉及监测装置技术领域，特别是涉及一种用于监测堆肥中的氧气浓度的监测装置及其监测方法。

背景技术：

我国是农业大国，年产畜禽粪便或作物秸秆等有机固体废弃物的数量巨大，极易造成环境污染。近年来，高温好氧堆肥化处理因其成本低和易操作等特点在国内外被广泛应用，成为有机固体废弃物无害化和减量化利用的重要途径。所谓的堆肥是利用含有肥料成分的动植物遗体和排泄物，同时，加上泥土和矿物质混合堆积，并在高温、多湿的条件下，经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一种有机肥料，但在复杂的堆肥过程中，堆料内的生化反应等的状况，多凭经验进行判断，或限于目前监测装置的水平及其适应性，往往不能及时有效地监测堆料内的氧气浓度导致氧气不足，从而引起好氧发酵过程缓慢，以致降低堆肥产品的质量的情况。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于监测堆肥中的氧气浓度的监测装置及其监测方法，以解决现有技术中的监测装置不能及时有效地监测堆料内的氧气浓度导致氧气不足，从而引起好氧发酵过程缓慢，以致降低堆肥产品的质量的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种用于监测堆肥中的氧气浓度的监测装置，包括：中空壳体，在所述中空壳体上构造有通孔；设置在所述中空壳体的内部且能够监测堆肥中的氧气浓度的氧传感器；设置在所述中空壳体的内部的抽气泵，其中，所述氧传感器设置在朝向所述抽气泵的出气口的部位；以及设置在所述中空壳体上的透气结构，所述透气结构通过导气管与所述抽气泵的进气口连接，其中，在所述抽气泵的抽吸作用下，将堆肥中的气体经所述透气结构输送到所述中空壳体的内部。

其中，所述透气结构为多个并沿所述中空壳体的轴向呈间隔式设置。

其中，所述导气管为多个，其中，各所述透气结构均通过相应的导气管与所述抽气泵的进气口连接。

其中，在各所述导气管上均设有电磁阀。

其中，所述监测装置还包括设置在所述中空壳体的上端的监控箱，在所述监控箱中分别设有采集控制板和液晶显示器，其中，所述液晶显示器、所述抽气泵、所述氧传感器以及所述电磁阀均与所述采集控制板电连接。

其中，所述监测装置还包括设置在所述中空壳体的内部且位于所述抽气泵和所述氧传感器之间的过滤器。

其中，所述过滤器包括第一中空筒体以及分别设置在所述第一中空筒体的上下两端的透气盖，其中，在所述第一中空筒体的内部填充有吸附层。

其中，所述透气结构包括第二中空筒体以及分别设置在所述第二中空筒体的上下两端的密封端盖，其中，在所述第二中空筒体上构造有间隔开的多个透气孔，其中，各所述透气孔均与所述通孔连通。

其中，所述监测装置还包括设置在所述中空壳体的插入端的锥形导向部。

根据本发明第二方面，还提供一种监测方法，包括：根据堆肥中的层位打开相应的电磁阀；获取该层位的气体；检测气体中的氧气浓度并将该氧气浓度以电压信号的形式传递给采集控制板；采集控制板对所述电压信号进行处理以将其转换成数字信号并传输给液晶显示器。

(三)有益效果

本发明提供的监测装置，与现有技术相比，具有如下优点：

本申请的监测装置通过增设抽气泵，从而能够加快堆肥中的气体进入到中空壳体的内部，进一步地，该氧传感器能够第一时间检测到堆肥中的气体的氧气浓度。进一步地，根据检测到的氧气浓度来控制通氧设备向堆肥中通氧的动作，以及时有效地监测堆料内的氧气浓度，避免发生氧气不足的情况，从而加快堆肥的好氧发酵的速度，进一步地，提升堆肥产品的质量。

附图说明

图1为本申请的实施例的用于监测堆肥中的氧气浓度的监测装置的整体结构示意图；

图2为使用本申请的实施例的用于监测堆肥中的氧气浓度的监测装置的监测方法的步骤流程示意图。

图中，100：监测装置；1：中空壳体；11：通孔；2：氧传感器；3：抽气泵；31：出气口；32：进气口；4：透气结构；41：第二中空筒体；411：透气孔；42：密封端盖；5：导气管；51：电磁阀；6：监控箱；61：采集控制板；62：液晶显示器；7：过滤器；71：第一中空筒体；72：透气盖；73：吸附层；8：锥形导向部；9：把手。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，图1示意性地显示了该监测装置100包括中空壳体1、氧传感器2、抽气泵3以及透气结构4。

在本申请的实施例中，该中空壳体1大致呈柱状或筒状，其主要起到安装以及保护氧传感器2和抽气泵3的作用。

在该中空壳体1上构造有通孔11。需要说明的是，该通孔11主要起到保证中空壳体1的内部与外部的压力平衡的作用，避免由于抽气泵3的不断抽气导致中空壳体1的内部压力过大的情况。

氧传感器2设置在中空壳体1的内部且能够监测堆肥中的氧气浓度。具体地，该氧传感器2用以检测气体中的氧气浓度，并向如下所述的采集控制板61发出反馈信号，再由采集控制板61控制通氧设备(图中未示出)向堆肥中通入氧气的通断，从而使得堆肥中的氧气浓度能够得到实时的检测，并能根据检测的结果来控制通氧设备的动作，进一步地，使得堆肥处于好氧发酵的状态，保证堆肥的品质。

抽气泵3设置在中空壳体1的内部，其中，氧传感器2设置在朝向抽气泵3的出气口31的部位。这样，从该抽气泵3出来的气体便会在第一时间被氧传感器2检测到，进一步地，提高了氧传感器2检测堆肥中的气体的氧气浓度的灵敏性。

需要说明的是，由于通氧设备的结构和作用是本领域的技术人员所熟知的，为节约篇幅起见，此处不做详述。

透气结构4设置在中空壳体1上，该透气结构4通过导气管5与抽气泵3的进气口32连接，其中，在该抽气泵3的抽吸作用下，将堆肥中的气体经透气结构4输送到中空壳体1的内部。具体地，通过增设抽气泵3，从而能够加快堆肥中的气体进入到中空壳体1的内部，进一步地，该氧传感器2能够第一时间检测到堆肥中的气体的氧气浓度。进一步地，根据检测到的氧气浓度来控制通氧设备向堆肥中通氧的动作，以及时有效地监测堆料内的氧气浓度，避免发生氧气不足的情况，从而加快堆肥的好氧发酵的速度，进一步地，提升堆肥产品的质量。

如图1所示，为进一步优化上述技术方案中的监测装置100，在上述技术方案的基础上，该透气结构4为多个并沿中空壳体1的轴向呈间隔式设置。也就是说，通过增设多个透气结构4，并使得该透气结构4沿中空壳体1的轴向呈间隔式设置，这样，当该监测装置100插入到堆肥中后，利用各个透气结构4便可以获取堆肥中的相应层位的气体，然后通过氧传感器2来检测堆肥中的该层位的气体中的氧气浓度。容易理解，本申请的通过监测堆肥的多层中的氧气浓度，便可以准确地从整体上反映出堆肥是否处于缺氧的状态，避免仅仅是由于监测堆肥的某一处的氧气浓度，导致无法准确地反映出堆肥中的整体氧气浓度的情况。

在本申请的一个比较优选的技术方案中，该导气管5为多个，其中，各透气结构4均通过相应的导气管5与抽气泵3的进气口32连接。这样，通过导气管5的设置，以将堆肥的各层位中的氧气直接地、准确地通入到抽气泵3中，并从抽气泵3的出气口31流出，进一步地，流出的气体可被氧传感器2在第一时间内监测到。

如图1所示，为进一步优化上述技术方案中的导气管5，在上述技术方案的基础上，在各导气管5上均设有电磁阀51。需要说明的是，该电磁阀51的设置，能够方便控制该导气管5的通断，以方便对堆肥的各层中的氧气浓度进行测量。需要说明的是，该预设氧气浓度为满足堆肥处于好氧状态的氧气浓度值。

如图1所示，图1示意性地显示了该监测装置100还包括设置在中空壳体1的上端的监控箱6，在该监控箱6中分别设有采集控制板61和液晶显示器62，其中，该液晶显示器62、抽气泵3、氧传感器2以及电磁阀51均与采集控制板61电连接。需要说明的是，采集控制板61分别用于控制电磁阀51的打开和关闭、用于控制抽气泵3的抽气过程以及还用于控制液晶显示器62的氧气浓度的数值的实时显示。需要说明的是，该采集控制板61负责所有电器部件的启停，该液晶显示器62与采集控制板61电连接，氧传感器2将监测到的氧气浓度以电压信号的形式传递给采集控制板61，通过采集控制板61将氧气浓度的电压信号转换成数字信号，以便液晶显示器62能够识别该数字信号，并将该数字信号以数字的形式直接地显示在液晶显示器62的屏幕中，使得液晶显示器62能够实时地显示出堆肥中的氧气浓度。

在一个实施例中，该监测装置100还包括第一安装板，该第一安装板通过螺纹连接的方式固定在中空壳体1的内周壁上，该氧传感器2设置在该第一安装板上。该第一安装板的设置，能够提高氧传感器2的定位的稳定性。

在另一个实施例中，该监测装置100还包括第二安装板，该第二安装板通过螺纹连接的方式固定在中空壳体1的内周壁上，该抽气泵3设置在第二安装板上。需要说明的是，该第二安装板起到的作用与第一安装板起到的作用相同，为节约篇幅起见，此处不做详述。

在一个实施例中，该监测装置100还包括设置在中空壳体1的内部且位于抽气泵3和氧传感器2之间的过滤器7。具体地，通过将该过滤器7设置在抽气泵3和氧传感器2之间，从而能够将从抽气泵3的出气口31流出的气体进行过滤，即，将气体中的氨气、硫化氢以及水气等进行吸收，从而提高氧气浓度监测的精确性。

如图1所示，为进一步优化上述技术方案中的过滤器7，在上述技术方案的基础上，该过滤器7包括第一中空筒体71以及分别设置在该第一中空筒体71的上下两端的透气盖72，其中，在该第一中空筒体71的内部填充有吸附层73。容易理解，该透气盖72具有透气的功能，从抽气泵3流出的气体依次经过位于第一中空筒体71的下端的透气盖72、吸附层73以及位于第一中空筒体71的上端的透气盖72后，会转变为需要进行检测的氧气，这样，便可以提高氧传感器2监测氧气浓度的精确性。

在一个具体的实施例中，该吸附层73的材质可为活性炭、硅胶或氧化铝等。

如图1所示，图1示意性地显示了该透气结构4包括第二中空筒体41以及分别设置在该第二中空筒体41的上下两端的密封端盖42，其中，在该第二中空筒体41上构造有间隔开的多个透气孔411，其中，各透气孔411均与通孔11连通。需要说明的是，通过增设透气孔411，从而实现中空壳体1的内部与外部的连通，以便将堆肥中的气体通入到该中空壳体1的内部。此外，需要说明的是，位于第二中空筒体41的下端的密封端盖42处于封闭的状态，在位于该第二中空筒体41的上端的密封端盖42上构造有供导气管5穿入到第二中空筒体41的内部的通孔，其中，该导气管5与该通孔紧密配合，这样，便可以保证透气结构4的相对的密封性，避免堆肥的各层位中的氧气发生混淆的情况。也就是说，本申请的各个透气结构4彼此独立不连通，这样，每个透气结构4输送给氧传感器2的氧气浓度就可以代表位于堆肥的相应层位中的氧气浓度。此外，被抽气泵3抽吸后的气体会经上述通孔11输送到中空壳体1的外部，避免中空壳体1内部的气体压力逐渐增大的情况。

如图1所示，在一个比较优选的技术方案中，该监测装置100还包括设置在中空壳体1的插入端的锥形导向部8,。该锥形导向部8的设置，能够方便引导监测装置100顺利地插入到堆肥中，从而可以起到省力的作用。

在本申请的另外一个实施例中，该监测装置100还包括把手9，该把手9通过螺纹连接的方式套设在中空壳体1的外周壁上。容易理解，该把手9的设置，可以起到方便监测装置100插入到堆肥中的作用。

如图2所示，根据本申请的第二个方面，还提供了一种监测方法，包括：

步骤S1：根据堆肥中的层位打开相应的电磁阀51。具体地，当需要对堆肥的相应层位中的氧气浓度进行监测时，则只需通过采集控制板61控制相应的电磁阀51打开即可，从而实现抽气泵3与相应层位所对应的导气管5的连通。

步骤S2：获取该层位的气体。具体地，通过启动抽气泵3，通过抽气泵3利用负压原理，以将堆肥的相应层位中的气体经该透气结构4吸入到中空壳体1的内部，并使该气体沿着相应的导气管5从抽气泵3的出气口31流出，以供氧传感器2对其中的氧气浓度进行检测。

步骤S3：检测氧气中的氧气浓度并将该氧气浓度以电压信号的形似传递给采集控制板61。具体地，氧传感器2检测到氧气浓度后，将该氧气浓度以电压信号的形式传递给采集控制板61。

步骤S4：采集控制板61对电压信号进行处理以将其转换成数字信号并传输给液晶显示器62。具体地，通过采集控制板61将氧气浓度的电压信号转换成数字信号，以便液晶显示器62能够识别该数字信号，并将该数字信号以数字的形式直接地显示在液晶显示器62的屏幕中。这样，操作人员便可以实时地监测到堆肥中的氧气浓度的变化，以利于优化堆肥工艺、缩短堆肥周期、减少环境污染以及提高堆肥的质量。

综上所述，通过增设抽气泵3，从而能够加快堆肥中的气体进入到中空壳体1的内部，进一步地，该氧传感器2能够第一时间检测到堆肥中的气体的氧气浓度。进一步地，根据检测到的氧气浓度来控制通氧设备向堆肥中通氧的动作，以及时有效地监测堆料内的氧气浓度，避免发生氧气不足的情况，从而加快堆肥的好氧发酵的速度，进一步地，提升堆肥产品的质量。

此外，通过将该过滤器7设置在抽气泵3和氧传感器2之间，从而能够将从抽气泵3的出气口31流出的气体进行过滤，从而提高氧气浓度监测的精确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。