本发明涉及有机物分解技术领域，具体来说，是涉及一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制方法及其系统。
背景技术：
生活垃圾是污染城乡环境、影响人民生活和困扰城市发展的全球性社会问题。目前，我国每年产生6600万吨餐厨垃圾，并且以每年10％增长。每年处理费用达500亿以上。餐厨垃圾处理能力严重不足，目前国内无害处理率仅为10％。餐厨垃圾诺处理不善则会对水体、土壤、大气产生污染。诺餐厨垃圾回流餐桌则会对居民身体健康造成损害。在餐厨垃圾垃圾产生源头用微生物分解方法进行处理来减容减量，从而减少垃圾收集、运输、处理过程中对土地、环境、卫生和财政上造成的影响，不但有非常显著的经济效益，还有深远的社会效益。
在我国，实现“无害化、减量化、资源化和无害化前提下的低成本化”是垃圾处理的目标。目前我国城市垃圾主要通过填埋、堆肥和焚烧进行处理，较多地区还是普遍采用直接填埋法。容易造成环境和地下水资源的二次污染。有机生活垃圾和动物粪便，在微生物作用下，可进行生物化学反应，最后形成一种类似腐殖质土壤的物质，能用作肥料或改良土壤。传统的堆肥过程一般需要3-4月以上，容易污染环境、发臭，并且时间长。近几十年来许多科学家一直至力于发展一种现代科技，纠正传统堆肥法存在的问题。
目前市场上的利用微生物分解有机物的处理设备或控制技术主要有以下两类：一类是需要附加额外的物理或化学方法，如粉碎、干燥、压缩、和化学浸泡等，才能帮助微生物完成整个有机垃圾分解过程。这种方法的缺点是：会产生污水排放，发臭。另一类是采用温度控制的方法，但目前所有采用温度控制的方法来分解有机物的处理设备和处理方法，都没有根据微生物的生长、繁殖、分解的生物规律和温度变化来进行有效设计和智能控制，基本上采用的是恒温控制，设定加热温度点进行温度开关控制，使温度保持在一个温度区域。这种方法的缺点是：不能全面反映微生物分解过程中微生物的生长、繁殖、和物料分解状态对不同温度区域的要求，造成有机物分解不充分，分解效率低、很难达到无污水排放、过程中容易发生臭味。这也是目前市场上很少使用小型化、源头化处理设备的主要原因。
本发明主要涉及的是通过微生物对有机物进行好氧分解。好氧分解是将有机物料与填充料按一定比例混合，加入菌种并搅拌均匀后，通过控制相应的温度、湿度和通风供氧条件，利用菌种释放出大量的酶，将大分子有机物分解为糖、脂肪酸和氨基酸等短链的低分子有机物，菌种以此为养分代谢出水、气体和生物热能，产生的高温杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化。
目前，大多都采用高温好氧堆肥。好氧分解温度高，一般在40-80℃，故亦称为高温堆肥。由于高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时，对有机物的降解速度快，最终产物是水、二氧化碳、热量、腐殖质。分解过程中同时以几何级数迅速繁殖菌种。如此菌种可以周而复始地不断“吃”掉新投入的有机垃圾。随着代谢产物的累积，菌种会逐渐老化，一般经过1-3月，需要在微生物有机垃圾处理机中投入新的菌种。通常菌种对有机垃圾的分解速度为12～48小时，平均约24小时，残渣率为10％～20％。
有机物被微生物处理之后产生的残渣可作为有机肥料或饲料添加剂，产生的水分可以通过表面蒸发、循环调湿或直接排出，产生的气体中可能会含有H2S、NH3等恶臭物质，可以通过高温分解除臭而使排出的气体不含恶臭物质。
微生物自然生长、繁殖、分解离不开水，水对于有机物的分解至关重要，但是过量水份会影响微生物的有氧呼吸，直接阻碍有机垃圾的好氧分解过程。不同的菌种在不同的温度状态下微生物活性不同。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制方法，能够充分利用微生物分解时物料的温度、湿度、重量变化，智能调控分解工艺中的温度、湿度和供氧量，提高有机物的分解效率。
本发明的另一目的是提供一种基于上述智能控制方法的用于有机物的微生物分解工艺的智能控制系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制方法，该方法包括以下步骤：
(1)选择微生物菌群，并根据所选择的微生物菌群的生长繁殖特性分别确定微生物菌群在有机物分解过程中的理想状态温度-时间变化数据、理想状态湿度-时间变化数据和理想状态分解率-时间变化数据；
(2)分别通过重量传感器、温度传感器、湿度传感器实时采集分解腔内物料的当前重量M当前、当前温度T当前和当前湿度RH当前；
(3)将采集的当前温度T当前与该时刻的理想温度T理想进行对比，调节当前温度T当前至该时刻的理想温度T理想；
(4)将采集的当前湿度RH当前与该时刻的理想湿度RH理想进行对比，调节当前湿度RH当前至该时刻的理想湿度RH理想，调节过程中始终保持当前温度T当前为该时刻的理想温度T理想；
(5)计算有机物的当前分解率N：
式中：
MZ为截止到计算当前分解率时投入分解腔内的有机物的重量总和；
MX为运行了X之后分解腔内残余的有机物的重量；
X表示从系统启动至当前的运行时间；
(6)根据步骤(5)中计算的当前分解率N判断微生物菌群在该时刻的分解活性：当N≥预先设定的分解率阈值NT时，判断该时刻微生物菌群的分解活性为正常；当N＜NT时，判断该时刻微生物菌群的分解活性为不正常，系统发出报警提示，调节微生物菌群的分解活性或更换微生物菌群。
其中，所述步骤(3)包括：比较T理想和T当前的大小，令ΔT＝|T当前-T理想|，当T当前＜T理想且ΔT≥5％T理想时，调节加热装置的运行，对分解腔内物料和送入分解腔内的空气进行加热；当T当前＞T理想且ΔT≥5％T理想时，关闭加热装置的运行，并增加排风量，对分解腔内物料和送入分解腔内的空气进行降温。
其中，所述步骤(4)包括：当RH当前＞RH理想时，控制加热装置、搅拌装置、供氧装置运行，使物料中水分加快蒸发，并通过排风机将水汽排出分解腔外，直至RH当前调整至RH理想；当RH当前＜RH理想时，控制喷淋装置对物料进行喷淋，直至RH当前调整至RH理想；当RH当前＝RH理想时，进行所述步骤(5)。
其中，所述步骤(6)中，调节微生物菌群的分解活性的方法为：
(6.1)将当前温度和当前湿度分别与预设的微生物菌群的温度-时间变化数据和湿度-时间变化数据进行比较：
(6.1.1)在温度上升期时，若当前湿度＞预设湿度且升温正常或升温快，则增加处理系统的排风量；
(6.1.2)在温度上升期时，若当前湿度＞预设湿度且升温慢，则增加处理系统的排风量并增加加热装置的加热量；
(6.1.3)在温度上升期时，若当前湿度＜预设湿度且升温正常或升温快，则不进行调控；
(6.1.4)在温度上升期时，若当前湿度＜预设湿度且升温慢，则降低处理系统的排风量并增加加热装置的加热量；
(6.1.5)在温度下降期时，若当前湿度＞预设湿度且降温正常或降温快，则增加处理系统的排风量并增加加热装置的加热量；
(6.1.6)在温度下降期时，若当前湿度＞预设湿度且降温慢，则增加处理系统的排风量；
(6.1.7)在温度下降期时，若当前湿度＜预设湿度且降温正常或降温快，则降低处理系统的排风量并增加加热装置的加热量；
(6.1.8)在温度下降期时，若当前湿度＜预设湿度且降温慢，则降低处理系统的排风量；
其中，在温度上升期时，升温正常是指当前温度与预计温度之间的温度差是介于预计温度的±5％范围内，升温快是指当前温度与预计温度之间的温度差高于预计温度的5％，升温慢是指当前温度与预计温度之间的温度差低于预计温度的5％；在温度下降期时，降温正常是指当前温度与预计温度之间的温度差是介于预计温度的±5％范围内，降温快是指当前温度与预计温度之间的温度差高于预计温度的5％，降温慢是指当前温度与预计温度之间的温度差低于预计温度的5％；
(6.2)重新采集分解腔内物料的当前重量、当前温度和当前湿度，计算调节后有机物的当前分解率；
(6.3)再次判断微生物菌群的分解活性：当分解率≥预先设定的分解率阈值时，判断微生物菌群的分解活性为正常；当分解率小于预先设定的分解率阈值时，判断微生物菌群的分解活性为不正常，再次返回步骤(6.1)或系统发出报警提示。
优选地，所述步骤(6)中，所述分解率阈值NT为85％；当当前分解率连续两天小于85％时，系统发出报警提示，更换微生物菌群。
本发明还提供了一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制系统，包括：数据采集系统，用于采集分解腔内物料的当前温度、当前湿度和当前重量；PLC数据存储器，用于存储所述数据采集系统获取的温度、湿度和重量的数据；PLC控制系统，用于根据采集的温度数据、湿度数据、重量数据和风量数据分析微生物的分解状态，并根据微生物的分解状态控制执行系统对分解过程进行调节；执行系统，用于对系统的温度、湿度、供氧量进行调控，包括：搅拌系统、排风系统、供氧系统、加热系统、补水系统和废气处理系统。
其中，所述数据采集系统包括：
多个温度传感器，所述温度传感器至少包括：物料温度传感器，设置在分解腔内与物料接触，用于采集物料的温度数据；进氧温度传感器，设置在进氧风管内，用于采集供氧风的温度数据；环境温度传感器，设置在设备底部的进风口处，用于采集环境温度数据。
湿度传感器，所述湿度传感器的发射极和接收极安装在分解腔的出料门上，所述发射极和接收极与分解腔内的物料接触，所述发射极和接收极形成电信号回路。
重量传感器，设置在安装在设备底部的称重平衡装置内，用于采集分解腔内物料的当前重量数据。
其中，所述搅拌系统包括：旋转主轴，水平安装在分解腔的中心轴上，输入空气管路通过旋转接头联接至旋转主轴的端部使空气被送入旋转主轴内；至少内外两层搅拌带，均匀安装在所述旋转主轴上，所述搅拌带为螺旋式板片，内层搅拌带和外层搅拌带的旋向不同；若干送氧喷头，所述送氧喷头螺旋状分布在所述旋转主轴上。
进一步地，所述数据采集系统还包括废气温度传感器，设置在废气处理装置内，用于采集废气处理装置的温度数据，所述废气处理装置内设有除尘加热器。
进一步地，所述智能控制系统还包括人机界面，用于设定运行参数以及显示系统运行状态。
本发明由于采用了上述技术方案，与现有技术相比具有以下有益效果：本发明一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制方法通过采集温度、重量、湿度等数据，分析并确定有机物的分解状态以及微生物分解酶的活性，并对系统进行实时调控，达到符合微生物分解工艺运行需要的运行模式，为微生物创造了最佳的繁殖、分解、代谢条件，为微生物分解创造最佳的温度、湿度和含氧度，从而保证微生物能在3—24小时内能完全降解有机垃圾，同时设备只需要加热到可以激活微生物分解活性的温度要求(例如40℃)，即可利用微生物分解过程中产生的分解热自动升温，并在升温的过程中控制排风量来达到升温目标，达到有效高温和保持时间达到灭活致病菌目标，并达到节能降耗。
通过本综合智能控制方法进行的微生物分解能达到如下效果：
1、分解率：达到92％以上；
2、排气中的颗粒物和粉尘含量：≤0.30mg/m3(达到国家标准GB14554-1993)；
3、臭气排放气体达到国家三级排放标准；
4、排放：无污水排放，不产生二次污染；
5、能耗：小于0.15KWH/KG(垃圾)；
6、处理后残留物达到有机肥国家标准NY 525-2012。
附图说明
通过以下本发明的实施例并结合附图的描述，示出本发明的其它优点和特征，该实施例以实例的形式给出，但并不限于此，其中：
图1为本发明一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制系统的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的本发明一种用于有机物的微生物分解工艺的智能控制系统的一个较优实施例，包括：数据采集系统，用于采集分解腔内物料的当前温度、当前湿度和当前重量；PLC数据存储器，用于存储所述数据采集系统获取的温度、湿度和重量的数据；PLC控制系统，用于根据采集的温度数据、湿度数据、重量数据和风量数据分析微生物的分解状态，并根据微生物的分解状态控制执行系统对分解过程进行调节；人机界面，用于设定运行参数以及显示系统运行状态；执行系统，用于对系统的温度、湿度、供氧量进行调控，包括：搅拌系统、排风系统、供氧系统、加热系统、补水系统和废气处理系统。
其中，数据采集系统包括：
多个温度传感器，所述温度传感器至少包括：物料温度传感器，设置在分解腔内与物料接触，用于采集物料的温度数据；进氧温度传感器，设置在进氧风管内，用于采集供氧风的温度数据；环境温度传感器，设置在设备底部的进风口处，用于采集环境温度数据。
湿度传感器，所述湿度传感器的发射极和接收极安装在分解腔的出料门上的绝缘板上，发射极和接收极与分解腔内的物料接触，发射极上加载5V_DC激励电压，接收极对地串连250Ω，所述发射极和接收极形成电信号回路。
重量传感器，设置在安装在设备底部的称重平衡装置内，用于采集分解腔内物料的当前重量数据。
废气温度传感器，设置在废气处理装置内，用于采集废气处理装置的温度数据，所述废气处理装置内设有除尘加热器。
其中，所述搅拌系统包括：
旋转主轴，水平安装在分解腔的中心轴上，输入空气管路通过旋转接头联接至旋转主轴的端部使空气被送入旋转主轴内。
至少内外两层搅拌带，均匀安装在所述旋转主轴上，所述搅拌带为螺旋式板片，内层搅拌带和外层搅拌带的旋向不同。
若干送氧喷头，所述送氧喷头螺旋状分布在所述旋转主轴上。
运行时，具体包括以下步骤：
(1)选择微生物菌群，并根据所选择的微生物菌群的生长繁殖特性分别确定微生物菌群在有机物分解过程中的理想状态温度-时间变化数据、理想状态湿度-时间变化数据和理想状态分解率-时间变化数据。
(2)将有机垃圾投入处理机的分解腔内，采集投入的物料的重量、温度和湿度，对有机垃圾进行搅拌，使有机垃圾与微生物菌群达到充分接触。
(3)进氧风机启动并按工频运转连续送风，排风风机启动并根据检测到的腔内物料温度、物料湿度变频控制排风量。如在40度以下，启动加热器对物料进行加热，环境温度传感器检测环境温度，如低于20度，启动进氧加热器，使送入腔内的空气温度达到40度以上。同时废气温度传感器对排出废气温度进行采集，启动废气加热器，对排出废气进行高温除臭，加热温度为：75度，当废气温度低于75度，加热器开启，当废气温度高于90度，加热器关闭。
(4)将采集的当前温度T当前与该时刻的理想温度T理想进行对比，令ΔT＝|T当前-T理想|，当T当前＜T理想且ΔT≥5％T理想时，调节加热装置的运行，对分解腔内物料和送入分解腔内的空气进行加热；当T当前＞T理想且ΔT≥5％T理想时，关闭加热装置的运行，并增加排风量，对分解腔内物料和送入分解腔内的空气进行降温。
(5)将采集的当前湿度RH当前与该时刻的理想湿度RH理想进行对比，当RH当前＞RH理想时，控制加热装置、搅拌装置、供氧装置运行，使物料中水分加快蒸发，并通过排风机将水汽排出分解腔外，直至RH当前调整至RH理想；当RH当前＜RH理想时，控制喷淋装置对物料进行喷淋，直至RH当前调整至RH理想。
(6)计算有机物的当前分解率N：
式中：
MZ为截止到计算当前分解率时投入分解腔内的有机物的重量总和；
MX为运行了X之后分解腔内残余的有机物的重量；
X表示从系统启动至当前的运行时间；
(7)根据步骤(6)中计算的当前分解率N判断微生物菌群在该时刻的分解活性：当N≥85％时，判断该时刻微生物菌群的分解活性为正常；当连续两天N＜85％时，判断该时刻微生物菌群的分解活性为不正常，系统发出报警提示，更换微生物菌群。
在分解过程中，有机垃圾再次投入，称重传感器将再次称重当前投入量并与当前剩余量想加，得到当前腔内物料重量，并判断目前腔内温度，并按当前温度和重量启动自动控制程序。如此重复。
虽然本发明已依据较佳实施例在上文中加以说明，但这并不表示本发明的范围只局限于上述的结构，只要本技术领域的技术人员在阅读上述的说明后可很容易地发展出的等效替代结构，在不脱离本发明之精神与范围下所作之均等变化与修饰，皆应涵盖于本发明专利范围之内。