一种多远程垃圾坑数据采集、记录系统的制作方法

本发明涉及一种多远程垃圾坑数据采集、记录系统，属于垃圾处理及计算机程序技术领域。

背景技术：

随着国内生活垃圾焚烧发电行业的发展，生活垃圾焚烧发电厂越建越多。但是目前储坑中生活垃圾贮存量的监控还是以人工为主，没有一套完整的垃圾坑储存和发酵分析的管理系统。

生活垃圾的组成非常复杂，季节、天气等因素都会导致垃圾的数量和成份发生较大变化。垃圾储坑一方面可以对垃圾进行暂存；另一方面通过垃圾吊对储坑内的垃圾进行倒垛、混合来保证垃圾性质的相对稳定；同时通过一定时间的垃圾重力压缩和自然发酵等处理，可以降低垃圾的含水量。

垃圾热值是生活垃圾焚烧厂运行的重要数据，垃圾进厂后，如何充分利用储坑的容积(生活垃圾池有效容积一般按5-7天额定生活垃圾焚烧量确定)，既能保证垃圾的处理量，又能保证垃圾热值的稳定性(充分混合和降解)。这就要求目前基本依靠人工目视进行操作的情况必须进行改变。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种多远程垃圾坑数据采集、记录系统，可以直观的反应垃圾储坑内的垃圾搅拌和发酵时间，有效指导工人操作，提高垃圾储坑管理的自动化程度。

一种多远程垃圾坑数据采集、记录系统，包括：

周期性数据采集垃圾储坑环境温湿度和PH值检测模块数据、垃圾坑分区温度检测模块数据、垃圾坑分区料位检测模块、垃圾储坑渗滤液控制系统运行数据、分区监控系统分区识别数据、垃圾吊控制系统运行数据、垃圾焚烧控制系统运行数据，预设发酵成熟度条件、分析并产生垃圾坑操作指导性的队列模块、数据永久记录模块和永久记录数据存储系统，监控计算机的操作指示装置；

周期性数据采集，是通过PLC系统获取垃圾储坑系统的生产数据和控制信号，并于其他系统进行数据交互；

垃圾储坑环境温湿度和PH值检测模块数据，是用来检测垃圾储坑的环境温度、湿度和PH值参数，周期性通过PLC系统进行数据采集；

垃圾坑分区温度检测模块数据，是用来检测各个分区内垃圾表面的温度，周期性通过PLC系统进行数据采集；

垃圾坑分区料位检测模块，是用来检测各个分区内垃圾料位变化情况，周期性通过PLC系统进行数据采集；

垃圾储坑渗滤液控制系统运行数据，是用来检测垃圾储坑内渗滤液液位的变化情况，周期性通过PLC系统进行数据采集；

分区监控系统分区识别数据，是用来实时监视垃圾储坑内垃圾、垃圾卸料门系统和垃圾吊的实时情况，周期性通过PLC系统进行分区内垃圾和垃圾吊活动数据的采集；

垃圾吊控制系统运行数据，是用来垃圾吊控制系统进行数据交互，得到垃圾吊的运行数据，包括垃圾吊的瞬时垃圾上料量、累积垃圾上料量、垃圾吊的故障信息、垃圾吊的位置信息内容，周期性通过PLC系统间的数据交互进行数据交换和采集；

垃圾焚烧控制系统运行数据，是用来垃圾吊控制系统进行数据交互，得到垃圾吊的运行数据，包括垃圾吊的瞬时垃圾上料量、累积垃圾上料量、垃圾吊的故障信息、垃圾吊的位置信息内容，周期性通过PLC系统间的数据交互进行数据交换和采集；

预设发酵成熟度条件，是根据发酵的时间累积、发酵经验数值和生活垃圾发酵过程中料位、表层温度的变化，以及周期性翻垛时检测的内部温度情况、渗滤液的渗出量指标来判定生活垃圾的发酵成熟度。

分析并产生垃圾坑操作指导性的队列模块，是根据垃圾坑分区的监控和检测数据，结合垃圾卸料门进料数据、预设的分区发酵度条件数据形成垃圾坑的倒垛和翻垛及上料指导意见，提示垃圾吊操作员有针对性的对垃圾坑进行相应操作；

数据记录模块和记录数据存储系统，

数据记录模块由定时数据采集事件和突发性事件触发，即垃圾坑监控系统在垃圾坑进料和时执行数据记录，将有效环境温湿度数据、垃圾料位数据及其它相关生产数据写入数据记录系统；

数据永久记录系统由数据库系统或文件系统实现，记录垃圾吊的称重、垃圾吊位置、运行时间、温度、湿度、环境PH值、垃圾料位其它相关生产数据；

监控计算机的操作指示装置，用来根据系统状态指导操作人员监控垃圾坑的垃圾的发酵数据，指导垃圾吊操作人员的操作、垃圾卸料、垃圾倒垛工作；

在上面模块、功能中，主要涉及卸料门的开闭、垃圾坑的料位、垃圾坑的料位、发酵时间、垃圾坑环境温度、垃圾坑环境湿度、PH值、渗滤液液位相关生产数据；上位机周期性从PLC获取这些生产数据和垃圾吊的运行数据，写入垃圾坑监控数据区，并根据预设发酵成熟度条件分析采集到的这些控制信息和生产数据，分析并产生垃圾坑操作指导性的队列，然后根据队列事件指导后续的垃圾吊操作。

一种多远程垃圾坑数据采集、记录系统，其特征在于包括：

由人机接口、控制单元和数据交互部分组成；

人机接口部分包括一台打印机(彩色激光打印机，带网络打印功能)、一台交换机(工业级别交换机)、两台监控计算机(每台工业级别工控机，配一块以太网卡，一个操作员专用的键盘、一台24寸液晶显示器组成)，两台计算机的硬件配置完全一致，软件也一致；

控制单元部分由一台垃圾坑数据处理PLC、供电模块、信号输入/输出模块、多点的红外温度检测仪、多点的雷达料位计、多点环境温湿度检测、多点环境PH值检测、渗滤液系统(防爆超声波液位计、防爆超声波流量计和防爆潜水泵)、视频管控系统(视频管控主机、防爆型摄像头)和垃圾焚烧系统、垃圾吊系统的数据交互通讯；

垃圾坑数据处理PLC、供电模块、信号输入/输出模块完成监控数据的采集和处理以及外部设备的启停控制；PLC具有一个以太网口和一个DP总线接口，以太网口用于连接工业以太网交换机，实现与监控计算机的数据交换；DP主站接口通过DPCoupler(DP耦合器)和垃圾卸料门控制系统、垃圾吊控制系统以及垃圾焚烧集散控制系统之间进行总线数据通讯，主控指令通过PLC传送到I/O模块输出执行；监控计算机通过以太网交换机和垃圾坑数据采集PLC进行连接，通讯速率为100Mbps；供电模块将220VAC电源变送为24VDC供PLC和输入/输出模块使用；

输入/输出部分由一些基本的I/O模块组成，根据垃圾坑测点的实际情况，包括2块AI(模拟量输入)模块，1块AO(模拟量输出)模块，一块DI(开关量输入)模块和一块DO(开关量输出)模块组成；AI模块完成对模拟量信号进行模数转换和隔离处理，AO模块完成模数信号的转换及模拟量信号的输出，DI模块完成对开关量信号的采集和隔离处理，DO模块完成对开关量信号的输出；对于涉及到安全联锁的信号都通过硬接点方式进行信号交互，其余通过通讯方式，输入/输出模块可以根据需要进行扩展；

渗滤液系统主要将垃圾储坑的垃圾发酵后渗滤出的污水进行收集和排出，是检测垃圾成熟度的一个关键指标，设有超声波的液位计和超声波的流量计以及排出所用的潜水泵，以上设备均采用防爆和防腐特殊工艺措施；液位计用来联锁控制潜水泵的启停，潜水泵自身也带有温度和液位的检测用于保护潜水泵，渗滤液的流量用于监控潜水泵的工作和累积计算使用；

所有摄像机在输出时即全部为数字信号；视频图像的采集、显示、控制、存储和网络传输各部分均采用网络系统方案；视频主传输路径采用1000M网络；采用分布式结构减少传输距离；采用超5类网线；主辅交换机及主交换机至上位机之间采用单模铠装8芯光纤进行传输；各监视器均按预先编制的流程成组和单独自动巡视垃圾坑各监视区域，也可手动定点监视重要区域；控制主机能对摄像机、镜头、云台防护罩进行遥控，对被监控场所全面、清晰的监视或跟踪监视。

一种多远程垃圾坑数据采集、记录方法，含有以下步骤：

采取轮训式策略，周期性通过PLC获取生产数据和设备状态并保存，预设温度报警条件、料位报警条件、环境温湿度条件、发酵成熟度条件、数据的历史记录对应于环境数据的采集和存储动作事件，将环境数据的采集动作和存储动作分离，并根据上述的各种预设条件来分析获取的数据，形成具有优先级的垃圾吊操作指导队列，然后按照分区根据优先级指导垃圾吊操作员的日常操作。

还包括以下步骤：

5)上位机周期性地从PLC获取其采集到的垃圾坑的分布式温度、料位、环境温度、湿度和PH值、渗滤液液位、垃圾吊的上料和卸料门的进料信息及其它生产数据，并将它们写入到计算机的临时数据区；

6)根据预设进料端料位报警、垃圾倒垛条件和发酵成熟度触发条件分析周期性获取到的数据，产生带有时间标签的垃圾吊操作指导事件队列；

7)根据带有时间标签的垃圾吊操作指导事件队列处理步骤2)中队列中的各个触发事件，即执行对应的垃圾吊操作模块

8)若没有待处理事件，系统空闲，否则重复执行步骤3)。

涉及的触发事件包括以下类型：

1)周期性数据更新事件；

2)卸料区雷达料位采集事件，如卸料门进料导致的料位变化事件；

3)生料区料位、温度采集事件，由卸料区把垃圾转运到生料区，生料区的料位发生变化事件；

4)发酵区料位、温度采集事件，由生料区倒垛过来的垃圾在发酵区进行熟化发酵，生成垃圾料位的变化事件和垃圾内部温度变化事件；

5)熟料区料位、温度采集事件，伴随垃圾的上料操作，生成过程中料位的变化事件；

6)垃圾吊料位、温度采集事件，跟随垃圾吊的搬运、倒垛和上料运动，生成实时的垃圾料位和温度事件；

7)渗滤液液位、流量和渗滤液泵采集事件，伴随着垃圾搬运、发酵和上料过程中产生渗滤液的液位、流量和渗滤液泵的变化事件；

8)垃圾坑视频监控和视频采集事件，产生垃圾吊的实时运动和垃圾坑的监控视频事件；

9)永久记录称重事件，如允许记录标志位被置位；

事件1)周期性数据更新事件是周期性事件，时间间隔根据生产需要确定，一般是300毫秒即可，系统处理的结果形成带时间标签的触发事件队列并把所采集到的所有生产数据放置于系统计算机的临时数据区。

由于本发明采用以上技术方案，所获得的效果是提高了垃圾坑的管理水平，有通过分区、数据的集中显示和联锁操作，有效的减少热值变化较大和低发酵度垃圾进入焚烧系统可能性，从源头保证了垃圾焚烧炉燃烧的稳定性和经济性。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1本发明控制硬件部分的配置结构示意图；

图2本发明垃圾储坑综合监控系统控制单元结构框图；

图3本发明料位、温度检测、渗滤液部分逻辑示意图；

图4视频监视和管控系统。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1：

一种多远程垃圾坑数据采集、记录方法，含有以下步骤；

步骤1、通过料位计确定并记录各个区内垃圾的转移、翻堆情况；

料位计可以实时测试所检测单元的料位和料位的分布情况，可以实时的监测垃圾吊在各个区间进行垃圾转移、翻堆的情况。

步骤2、通过料位计和红外温度计对翻堆过程中垃圾内部温度的变化检测垃圾发酵的成熟度；

料位计好红外温度计的配合可以实时测试所检测单元的垃圾转移和翻堆过程中垃圾表层的温度情况，可以实时各个区间垃圾表层和内部的温度情况，来提示发酵的成熟度。

步骤3、通过和垃圾吊控制系统、卸料门控制系统的通讯来确定垃圾吊在那个区域及区域内的具体位置；

垃圾吊带有绝对值编码器，可以知道垃圾吊在垃圾坑里面的位置，垃圾储坑监控系统和垃圾吊通过通讯可以得到此位置和垃圾吊的运动区间，配合料位计和视频系统，来监视垃圾吊的运动。

卸料门的开闭意味着垃圾车的卸载垃圾动作，配合料位计和视频系统可以监控垃圾坑的卸料操作。

步骤4、通过渗滤液排出系统，确定垃圾发酵过程中渗出的渗滤液量；

垃圾坑的底部带有渗滤液系统，包括渗滤液泵，渗滤液的流量和液位监控系统，通过累积可以得出渗滤液的渗出量，结合时间变量从而证明垃圾发酵的速度和成熟度。

步骤5、通过视频系统监视垃圾吊的运动以及垃圾坑内的实时料位；

利用分区的视频系统和随垃圾吊运动的视频系统，可以实时检测垃圾储坑内的垃圾料位、进料、倒运和翻堆情况。

步骤6、将检测信号通过输入输出模块进入基础自动化单元，在内部进行滤波、数据处理和累积等操作后，送到过程自动化控制系统的数据库；

利用上述的料位、温度、视频系统和与别的系统的通讯，结合时间标签，对垃圾坑的垃圾进行发酵成熟度计算和预判。

步骤6、通过图形化将各个分区的料位、发酵的时间和成熟度等信息进行显示，指导并提示操作人员的操作；

根据图形化的分区模块、料位、温度检测和时间标签通过可视化的图形显示，提示垃圾吊人员的操作。

由于本发明采用了以上技术方案，所获得的效果是提高了垃圾坑的管理水平，有通过分区、数据的集中显示和联锁操作，有效的减少热值变化较大和低发酵度垃圾进入焚烧系统可能性，从源头保证了垃圾焚烧炉燃烧的稳定性和经济性。

本发明同样适用于其他垃圾发酵、垃圾堆肥、污泥类的发酵成熟度监控，根据实际情况调整温度和物料的检测方式，调整控制模式，调整预设值，这些方案类的调整均属于本发明的保护范围内。

实施例2：

一种垃圾储坑综合监测系统，包括控制硬件部分和软件逻辑运算部分。

控制硬件包括雷达料位计、红外温度计、环境温湿度检测、环境PH值检测、视频系统、人机接口部分、控制单元、输入/输出模块；

控制系统基于垃圾坑的分区进行管理，按照储坑的尺寸规划为生料区、发酵区和熟料区。

通过料位计确定并记录各个区内垃圾的转移、翻堆情况；

通过料位计和红外温度计对翻堆过程中垃圾内部温度的变化检测垃圾发酵的成熟度；

通过和垃圾吊控制系统的通讯来确定垃圾吊在那个区域及区域内的具体位置；

通过视频系统监视垃圾吊的运动以及垃圾坑内的料位；

这些检测信号通过输入输出模块进入基础自动化单元，在内部进行滤波、数据处理和累积等操作后，送到过程自动化控制系统的数据库中。

通过图形化将各个分区的料位、发酵的时间和成熟度等信息进行显示，指导并提示操作人员的操作。

软件逻辑运算部分包括:

垃圾坑内基于雷达料位计的料位检测单元；(请补充功能，或者做什么)

每个垃圾的生料区块、发酵区块和熟料区块(图3)内设有一台远距离的雷达料位计，在储坑顶部安装，主要用于连续观测垃圾料堆高度的下降和变化；

卸料区块的雷达料位在储坑顶部安装，主要用于检测垃圾通过卸料门的进料情况，经过PLC系统和监控计算机提醒和提示垃圾吊操作人员及时控制卸料门的开闭和垃圾倒运工作。

在垃圾吊的横梁上安装有料位检测，主要用于垃圾吊作业时候，垃圾料堆料位的测定，同时根据垃圾吊的活动，动态表达垃圾储坑内部垃圾的堆料和熟化情况，垃圾吊进入每个区块后，对应区块的固定式料位检测被屏蔽。

基于红外温度计的垃圾温度检测单元；每个垃圾的生料区块、发酵区块和熟料区块(图3)内设有一台远距离的固定式红外测温仪，在储坑顶部安装，主要用于定点观测垃圾料堆表层温度变化；

在垃圾吊的横梁上安装有温度检测，主要用于垃圾吊作业时候，垃圾料堆内部温度，同时根据垃圾吊的活动，动态表达垃圾储坑内部垃圾的堆料和熟化情况，垃圾吊进入每个区块后，对应区块的固定式温度被屏蔽。

基于视频系统的操作监视单元；视频服务器可以随时把发生情况的被监视区域的图像记录下来，系统应具有便捷的影像搜寻能力与回放操作，使用者能快速找到需要的影像进行画面剪辑和拍照，配合数据模型进行后期监控和指导垃圾吊倒垛和垃圾焚烧上料作业。

基于垃圾储坑环境监视单元；利用垃圾储坑环境温湿度的变化和环境PH值的变化和垃圾焚烧一次风(生活垃圾焚烧集散控制系统)的大小来调整垃圾储坑的环境温湿度，保证垃圾发酵的外部条件和避免臭气外泄。

基于以上数据的垃圾储坑内的垃圾发酵成熟度分布单元；

图2本发明垃圾储坑综合监控系统控制单元结构框图和图3本发明料位、温度检测、渗滤液部分逻辑示意图，标明垃圾储坑监控系统的控制功能区隔和实现。垃圾储坑状态检测系统由环境检测系统、分区温度料位检测系统等组成。

基于以上系统，可以连续的监测垃圾储坑的通过各区域连续的温度、料位的变化和渗滤液的渗出量(渗滤液流量累积)，来建立储坑垃圾分布模型，通过关系数据库和数据模型来估算垃圾发酵成熟度，指导垃圾吊操作人员对各个区域的垃圾进行及时的翻堆和倒运，提高储坑垃圾发酵的管控水平，降低垃圾的水分，提高垃圾的热值。

如上，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。