一种垃圾焚烧前状态可视化控制装置的制作方法

本实用新型属于垃圾焚烧处理技术领域，涉及一种垃圾焚烧前状态可视化控制装置，通过设置的多个数据采集装置和状态控制模块，实现将垃圾焚烧前状态以直观的形式展现，指导工作人员进行垃圾焚烧。

背景技术：
：

我国由于人口基数大，因此全国产生的垃圾总量也非常巨大；目前，我国现阶段垃圾处理的主要方式是掩埋，污染过于严重，因此，各地正在大力普及垃圾焚烧处理；垃圾焚烧厂每天要焚烧大量的垃圾，从而产生一个问题，垃圾焚烧时为了使垃圾充分燃烧，焚烧炉需要换气，但启动过于频繁会对风机造成损害；同时垃圾焚烧往往会产生有害气体，对染垃圾焚烧炉一般会带有有害气体的净化装置，但是净化装置的处理能有限，往往产生过多的有害气体有一部分并不能得到处理；为了解决这个问题，就要使垃圾焚烧时降低有害气体的产生，这时涉及到一个均匀焚烧的问题，所以在焚烧垃圾时将发热量相同或相似的垃圾投入燃烧炉至关重要，而生活垃圾由于其自身特性具有水分多且含水不均匀、易燃品与非易燃品混合等特点，所以对垃圾吊车操控员的经验要求较高，且即使是有经验的操控员也很难一直做到均匀燃烧；因此，寻求一种推测垃圾池中各个地方垃圾的适合燃烧程度并以可视化图像的形式呈现给操控员的垃圾焚烧前状态可视化控制装置具有良好的社会效益和经济效益。

技术实现要素：
：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，寻求设计一种垃圾焚烧前状态可视化控制装置，通过设置的多个数据采集装置和状态控制模块，实现将垃圾焚烧前状态以直观的形式展现，指导工作人员进行垃圾焚烧。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的垃圾焚烧前状态可视化控制装置的主体结构包括状态控制模块、垃圾计量装置、车辆识别装置、 PLC通信盘柜、PLC通信分盘、抓斗捕捉装置、自动助燃装置、垃圾场、垃圾吊车、焚烧炉、传送带、温度传感器和网盘；状态控制模块独立设置在工作现场外部与垃圾计量装置、车辆识别装置、PLC通信盘柜、抓斗捕捉装置、温度传感器和网盘电信号连接，以便读取各装置的数据并显示垃圾焚烧状态；垃圾计量装置设置在垃圾场的外部一侧，以便将垃圾车编码并记录垃圾车进出前后的重量和进出时间，车辆识别装置设置在垃圾计量装置的一侧，以便识别并记录进入垃圾场的垃圾车车牌、进入时间和投入垃圾地点，垃圾计量装置内部设置有网盘，网盘分别与垃圾计量装置、车辆识别装置和状态控制模块电信息连接，以便收集存储垃圾计量装置和车辆识别装置记录的数据并传送至状态控制模块；垃圾场上设置有多个垃圾吊车，以便抓取搅拌和移动垃圾，每个垃圾吊车内分别设置有一个PLC通信分盘，以便监视、记录和控制垃圾吊车的运行，在垃圾吊车的外部设置有PLC通信盘柜， PLC通信盘柜一端分别与各PLC通信分盘电信息连接，另一端与状态控制模块电信息连接，以便收集PLC通信分盘的数据并将其传送至状态控制模块中；抓斗捕捉装置设置在垃圾吊车的一侧与状态控制模块电信息连接，以便捕捉抓斗工作实时图像、下落垃圾块大小及其下落速度；焚烧炉设置在垃圾场的外部一侧通过传送带与垃圾场连接，焚烧炉内设置有自动助燃装置，自动助燃装置与PLC通信盘柜电信息连接，以便控制焚烧炉工作并形成垃圾发热量数据传送至PLC通信盘柜中；垃圾场内部设置有多个温度传感器，温度传感器与PLC通信盘柜电信息连接，以便将垃圾场内的垃圾温度数据传送至PLC通信盘柜中。

本实用新型涉及的状态控制模块的主体结构包括界面单元、数据库、逻辑控制单元和监控单元；逻辑控制单元读取网盘和PLC通信盘柜中的数据进行计算并存储在数据库中，同时将处理数据传送至外部各个部件以便控制各部件工作；数据库连接界面单元与逻辑控制单元，界面单元读取存入数据库中的数据并进行可视化处理，以便显示垃圾焚烧整体的状态；监控单元分别与界面单元和逻辑控制单元单向连接，以便监视或报警两者的运行状态。

本实用新型涉及的状态控制模块与网盘通过以太网形式通信连接；状态控制模块与PLC通信盘柜通过三菱MC协议形式通信连接； PLC通信分盘与PLC通信盘柜之间通过H环网通信协议形式通信连接。

本实用新型涉及的PLC通信盘柜的主体结构包括PLC、电源、交换机、继电器和输入输出端子，PLC通信盘柜上部固定设置有PLC，以便采集数据、进行逻辑运算和保存数据；电源设置在PLC通信盘柜的上部为PLC通信盘柜供电；电源右侧设置有交换机，以便连接外部设备；继电器固定设置在电源的下方，以便控制整个盘柜的通断，接收的输出信号并做保持处理；输入输出电子固定设置在继电器的下方，以便输入或输出数据。

本实用新型涉及的通过垃圾焚烧前状态可视化控制装置实现的一种垃圾焚烧前状态可视化方法的主要步骤包括：

(1)获取垃圾蓬松度

将垃圾场底面分为单位面积为S的多个正方形小块，以此为单位确定其上的垃圾焚烧前状态，投入该单位面积S中的垃圾重量M由状态控制模块从垃圾计量装置和PLC通信盘柜中存储的对应位置的垃圾吊车内的PLC通信分盘所记录的数据计算得出，状态控制模块再通过PLC通信盘柜存储的对应位置的垃圾吊车内的PLC通信分盘所记录的垃圾吊车活动高度，以及提取数据库中提前录入的车牌信息与车辆识别装置记录的车牌匹配的垃圾车倾倒垃圾的位置和次数计算出S 面积上的垃圾块高度H，从而可以得出垃圾蓬松度为M/SH，记为ρ；

(2)获取垃圾搅拌次数

PLC通信分盘记录对应的垃圾吊车对面积S上的垃圾进行的搅拌次数N，并将数据记录在PLC通信盘柜中，状态控制模块读取PLC通信盘柜中的数据获得垃圾的搅拌次数N；

(3)获取垃圾燃烧前温度

垃圾场中设置的温度传感器获得S面积上垃圾焚烧前的平均温度T，并存储在PLC通信盘柜中，状态控制模块读取PLC通信盘柜中的数据获得垃圾焚烧前的平均温度T；

(4)获取垃圾含热量

自动助燃装置记录一定时间一定体积的垃圾的燃烧产生的总热量数据，并存储在PLC通信盘柜中，状态控制模块读取PLC通信盘柜中的一定体积的垃圾产生的总热量数据，即可计算得出单位体积垃圾的含热量，进而计算得出SH体积上的垃圾含热量Q；

(5)获取垃圾存放时间

车辆识别装置记录垃圾车投入垃圾的时刻和垃圾车投入垃圾的位置，并将上述数据存储在网盘中，状态控制模块读取网盘中的数据计算得出S面积上垃圾存放时间t；

(6)安定度获取

将存储在状态控制模块中的逻辑控制单元读取由步骤(1)获取的垃圾的蓬松度ρ、步骤(2)获取的垃圾搅拌次数N、步骤(3)获取的垃圾燃烧前温度T、步骤(4)获取的垃圾含热量Q和步骤(5) 获取的垃圾存放时间t，将上述数据写入数据库中，并在逻辑控制单元中通过模型中处理：

安定度＝50+(ρ₀/ρ-1)×A+(N/N₀-1)×B+(T/T₀-1)×C+(Q/Q₀-1)× D+(t/t₀-1)×E+α×F

其中，A、B、C、D和E分别为各对应项的调整系数，A+B+C+D+E＝50，其中0＜A≤15，0＜B≤15，0＜C≤15，0＜D≤15，0＜E≤15；其中：

ρ₀为标准蓬松度，可以在界面单元手动设置，0.1<ρ₀<0.4，单位为吨每立方米；

N₀为标准移动次数，可以在界面单元手动设定，0≤N₀≤10；

T₀为标准温度，可以在界面单元手动设定，10≤T₀≤30，单位为摄氏度；

Q₀为标准发热量，可以在界面单元手动设定，9000≤Q₀≤11000，单位为千焦每千克；

t₀为标准经过时间，可以在界面单元手动设定，48≤t₀≤96，单位为小时；

α为安定度校正项，根据不同高度校正安定度的计算偏差，可以在界面单元手动设定，-10<α<0；

F:安定度校正项系数，调整校正项大小，可以在界面单元手动设定，0<F<1；

处理之后得S面积上垃圾的安定度大小，并将数据写入数据库中；

(7)界面可视化显示

界面单元读取数据库中所存储的数据，以图像、图标、报表或曲线图的形式展现，以便供操作人员参考。

本实用新型与现有技术相比，通过设置PLC通信盘柜实现了多个装置数据的共同采集和存储；其设置的状态控制模块能够将采集的数据处理存储并以具体直观的形式展现；其原理简单，结构可靠，可视化好，状态反应准确，应用环境良好。

附图说明：

图1为本实用新型的主体结构原理示意图。

图2为本实用新型涉及的PLC通信盘柜的主体结构原理示意图。

图3为本实用新型涉及的状态控制模块的主体结构原理示意图。

图4为本实用新型涉及的垃圾场可视化3D显示状态。

图5为本实用新型涉及的垃圾场可视化切面显示状态。

图6为本实用新型涉及的垃圾焚烧前状态可视化方法的流程原理示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的一种垃圾焚烧钱可视化控制装置的主体结构包括状态控制模块1、垃圾计量装置2、车辆识别装置3、PLC通信盘柜 4、PLC通信分盘5、抓斗捕捉装置6、自动助燃装置7、垃圾场8、垃圾吊车9、焚烧炉10、传送带11、温度传感器12和网盘13；状态控制模块1独立设置在工作现场外部与垃圾计量装置2、车辆识别装置3、PLC通信盘柜4、抓斗捕捉装置6、温度传感器12和网盘13电信号连接，以便读取各装置的数据并显示垃圾焚烧状态；垃圾计量装置2设置在垃圾场8的外部一侧，以便将垃圾车编码并记录垃圾车进出前后的重量和进出时间，车辆识别装置3设置在垃圾计量装置2的一侧，以便识别并记录进入垃圾场的垃圾车车牌、进入时间和投入垃圾地点，垃圾计量装置2内部设置有网盘13，网盘13分别与垃圾计量装置2、车辆识别装置3和状态控制模块1电信息连接，以便收集存储垃圾计量装置2和车辆识别装置3记录的数据并传送至状态控制模块1；垃圾场8上设置有多个垃圾吊车9，以便抓取搅拌和移动垃圾，每个垃圾吊车内分别设置有一个PLC通信分盘5，以便监视、记录和控制垃圾吊车9的运行，在垃圾吊车9的外部设置有PLC通信盘柜4，PLC通信盘柜4一端分别与各PLC通信分盘5电信息连接，另一端与状态控制模块1电信息连接，以便收集PLC通信分盘5的数据并将其传送至状态控制模块1中；抓斗捕捉装置6设置在垃圾吊车9 的一侧与状态控制模块1电信息连接，以便捕捉抓斗工作实时图像、下落垃圾块大小及其下落速度；焚烧炉10设置在垃圾场8的外部一侧通过传送带11与垃圾场8连接，焚烧炉10内设置有自动助燃装置 7，自动助燃装置7与PLC通信盘柜4电信息连接，以便控制焚烧炉工作并形成垃圾发热量数据传送至PLC通信盘柜4中；垃圾场内部设置有多个温度传感器12，温度传感器12与PLC通信盘柜4电信息连接，以便将垃圾场8内的垃圾温度数据传送至PLC通信盘柜4中。

本实施例涉及的状态控制模块1的主体结构包括界面单元101、数据库102、逻辑控制单元103和监控单元104；逻辑控制单元103 读取网盘13和PLC通信盘柜4中的数据进行计算并存储在数据库102 中，同时将处理数据传送至外部各个部件以便控制各部件工作；数据库102连接界面单元101与逻辑控制单元103，界面单元101读取存入数据库102中的数据并进行可视化处理，以便显示垃圾焚烧整体的状态；监控单元104分别与界面单元101和逻辑控制单元103单向连接，以便监视或报警两者的运行状态。

本实施例涉及的状态控制模块1与网盘13通过以太网形式通信连接；状态控制模块1与PLC通信盘柜4通过三菱MC协议形式通信连接；PLC通信分盘5与PLC通信盘柜4之间通过H环网通信协议形式通信连接。

本实施例涉及的PLC通信盘柜4的主体结构包括PLC、电源401、交换机402、继电器403和输入输出端子404，PLC通信盘柜4上部固定设置有PLC，以便采集数据、进行逻辑运算和保存数据；电源 401设置在PLC通信盘柜4的上部为PLC通信盘柜4供电；电源401 右侧设置有交换机402，以便连接外部设备；继电器403固定设置在电源401的下方，以便控制整个盘柜的通断，接收PLC的输出信号并做保持处理；输入输出电子404固定设置在继电器403的下方，以便输入或输出数据。

本实施例涉及的垃圾焚烧前状态可视化方法，其主要步骤包括：

(1)获取垃圾蓬松度

将垃圾场8底面分为单位面积为S的多个正方形小块，以此为单位确定其上的垃圾焚烧前状态，投入该单位面积S中的垃圾重量M 由状态控制模块1从垃圾计量装置2和PLC通信盘柜4中存储的对应位置的垃圾吊车9内的PLC通信分盘5所记录的数据计算得出，状态控制模块1再通过PLC通信盘柜4存储的对应位置的垃圾吊车9内的 PLC通信分盘5所记录的垃圾吊车活动高度，以及提取数据库102中提前录入的车牌信息与车辆识别装置记录的车牌匹配的垃圾车倾倒垃圾的位置和次数计算出S面积上的垃圾块高度H，从而可以得出垃圾蓬松度为M/SH，记为ρ；

(2)获取垃圾搅拌次数

PLC通信分盘5记录对应的垃圾吊车9对面积S上的垃圾进行的搅拌次数N，并将数据记录在PLC通信盘柜4中，状态控制模块1读取PLC通信盘柜4中的数据获得垃圾的搅拌次数N；

(3)获取垃圾燃烧前温度

垃圾场8中设置的温度传感器12获得S面积上垃圾焚烧前的平均温度T，并存储在PLC通信盘柜4中，状态控制模块1读取PLC通信盘柜4中的数据获得垃圾焚烧前的平均温度T；

(4)获取垃圾含热量

自动助燃装置7记录一定时间一定体积的垃圾的燃烧产生的总热量数据，并存储在PLC通信盘柜4中，状态控制模块1读取PLC通信盘柜4中的一定体积的垃圾产生的总热量数据，即可计算得出单位体积垃圾的含热量，进而计算得出SH体积上的垃圾含热量Q；

(5)获取垃圾存放时间

车辆识别装置3记录垃圾车投入垃圾的时刻和垃圾车投入垃圾的位置，并将上述数据存储在网盘13中，状态控制模块1读取网盘 13中的数据计算得出S面积上垃圾存放时间t；

(6)安定度获取

将存储在状态控制模块1中的逻辑控制单元103读取由步骤(1) 获取的垃圾的蓬松度ρ、步骤(2)获取的垃圾搅拌次数N、步骤(3) 获取的垃圾燃烧前温度T、步骤(4)获取的垃圾含热量Q和步骤(5) 获取的垃圾存放时间t，将上述数据写入数据库中，并在逻辑控制单元103中通过模型中处理：

安定度＝50+(ρ₀/ρ-1)×A+(N/N₀-1)×B+(T/T₀-1)×C+(Q/Q₀-1)× D+(t/t₀-1)×E+α×F

其中，A、B、C、D和E分别为各对应项的调整系数，A+B+C+D+E＝50，其中0＜A≤15，0＜B≤15，0＜C≤15，0＜D≤15，0＜E≤15；其中：

ρ₀为标准蓬松度，可以在界面单元101手动设置，0.1<ρ₀<0.4，单位为吨每立方米；

N₀为标准移动次数，可以在界面单元101手动设定，0≤N₀≤10；

T₀为标准温度，可以在界面单元101手动设定，10≤T₀≤30，单位为摄氏度；

Q₀为标准发热量，可以在界面单元101手动设定，9000≤Q₀≤ 11000，单位为千焦每千克；

t₀为标准经过时间，可以在界面单元101手动设定，48≤t₀≤96，单位为小时；

α为安定度校正项，根据不同高度校正安定度的计算偏差，可以在界面单元101手动设定，-10<α<0；

F:安定度校正项系数，调整校正项大小，可以在界面单元101手动设定，0<F<1；

处理之后得S面积上垃圾的安定度大小，并将数据写入数据库 102中；

(7)界面可视化显示

界面单元101读取数据库102中所存储的数据，以图像、图标、报表或曲线图的形式展现，以便供操作人员参考。